输配电及用电工程中线损管理的要点分析

上海市崇明供电公司 张松泉

1 线损相关介绍

线损是指电力网络在传输过程中由于各种原因造成的能量损失。在实际运行中，电网公司往往将供电和售电的差额计入线损范围，本文所讨论的线损是指电网公司供电和售电的差额，是一种评价电网运行性能的重要指标。根据线损产生的原因和性质的不同，线损可分为技术线损和管理线损。

第一类损耗是技术线损，也称为理论线损，对应于电力系统各个部件上产生的损耗，主要由电能传输中各元件的电阻和磁场引起。铜或铝通常用作变压器的电线和绕组的导体。由于导体的物理特性，电流的流动受到阻碍。为克服这个阻力，在电力传输过程中会有一些损耗。导体电阻与导电材料的特性密切相关，如导线材料成分、导线截面积、环境温度、载流能力、负载水平等，使得与电流相关的损耗是一个变量，因而变成可变损失[1]。无论是变压器还是电动机都占负载的很大比例，需稳定的交变磁场才能正常运行。在电流和磁场的转换过程中，铁芯会产生磁滞和涡流效应和热量。根据能量守恒定律，此时的热能转化为电能，这部分电能形成电能损耗通常称为铁损。铁损与电压密切相关，由于电力系统稳定运行时电压单位值保持在1.0附近，故又称定损。

第二类损失为管理损失，对应电网公司自身管理能力有待提高、计量装置固有误差及人为因素造成的损失。由于电力监管的缺失和目前的计量装置设计漏洞，一些用户非法用电甚至偷电。电能计量装置本身不够准确、年久失修造成的元器件泄漏，以及人工抄表人员在抄表、抄错等过程中都会造成电能的损失。与技术损失相比，这种损失没有固定的规律可循，难以通过预算和计量来控制，因此也称为未知损失，其是由于管理水平导致的电力系统运行缺乏，因此也称为经营损失。

线损控制是对上述各种损失进行处理，以达到降低电网损耗、节约能源的目的而进行的活动总称。线损管理应以技术线损手段达到最优，管理线损措施以最小化线损为标准，总体上，线损控制分为技术措施控制和管理措施控制，两者配合相得益彰。技术措施结合配电网整体规划、网络优化、设备升级、线路改造等从设备角度降低线损率；管理重心从只关注处理效果转向关注处理过程，深入细化线损管理的各个环节。管理要从现有的站区管理细化到电网元件和电压等级管理，提高整个管理过程的执行度，提高线损管理水平。在工程中，为减少线损而采取的措施通常称为减损措施。

配电网旨在将电能从高压输电网络分配给用户，包括配电线路、变压器等部件。随着电力系统的不断发展和电网规模的不断扩大，我国配电网所包含的电压等级范围逐渐扩大。根据电压等级，配电网对应110kV 及以下电压等级的电网；其中110kV 线称为高压配电网，10kV 线和35kV 线称为中压配电网，380V 线称为低压配电网。

窃电是造成管理线损的重要原因。实际用电量高于合法购电的行为是偷电行为。《中国供用电业务规则》概括了窃电的主要方式，常见的盗窃手法包括私自布线、损坏专业计量设备、使用非法手段充值、刷卡买电等。

2 输配电及用电工程中线损管理存在的问题

发展仍然滞后、发展不平衡问题显著。近年来我国在配电网领域的投资不断增加，配电网改造步伐明显加快。但“重发轻供”造成的历史欠账较多，与人们对供电可靠性的预期和供电企业对一流配电网的要求仍有很大差距。另一方面，由于我国东部和中部地区、城乡之间经济发展差距明显，东部省份分销网络与中西部省份分销网络发展不平衡，农村配电网、特大城市核心区配电网和一般城市配电网发展不平衡依然突出，这体现在不同城市间以及城乡用户之间的显著差异。

配电网结构仍然薄弱，配电自动化水平低。我国经济不断发展，城乡建设和改造日新月异，全社会用电量始终保持一定的增长，但由于前期配电网规划对未来用电量预测不合理，城乡地理信息预测结构不精细，使得新改型分布的网络框架落后、不够坚固，空间桁架结构不够合理，难以实现灵活性和可靠性配电网供电。另一方面我国配电自动化由于投资巨大，但对配电自动化管理忽视，配电自动化水平与发达国家配电网相比有较大差距。在许多已实施配电自动化改造的地区，由于只注重设备的升级而忽视了相应的控制系统和通信改造及人员的管理，配电自动化的优势无法得到充分发挥。

配电网信息化程度落后，数据壁垒严重。目前电网公司的部门划分为多种类型，配电网的管理涉及规划、运行、维护、配电、营销、调度等部门，使得与配电网运行相关的基础运行数据分散在不同的部门和系统中。因为同一个初级设备在不同部门有不同的名称，而不同部门关注同一问题的不同方面，导致数据库无法共享，或在集成过程中因标准不统一，建模方法由不同的共享障碍引起[2]。由于配网节点众多、直接接入客户，配网数据量非常大，数据库的运维管理也比较困难。

管理体制与管理机制存在弊端。配电自动化涉及供电企业多个部门和系统，因此高效的管理模式和完善的管理体系非常重要。目前由于多次配电自动化效果不显著，配电自动化系统往往看好设备升级、忽视管理水平的提升，过分强调纵向职能下的专业化管理、忽视横向部门间协调，缺乏纵横结合，无法充分实现高效管理。另一方面，由于安全一直是电力行业的重中之重，管理改革往往非常谨慎。

三相不平衡问题显著。三相四线制在我国低压配电网中应用广泛。低压配电网单相负荷比例非常高，居民负荷多为单相负荷。供电企业虽尽力合理分配三相负荷，但无法从根本上解决三相负荷不平衡的问题。在三相不平衡的情况下，电流不仅在相线上流动且在中性线上流动，导致相线和中性线上都有能量损失，从而增加了线损。另一方面，由于我国中压配电网是三相三线制，低压配电网的三相不平衡体现在配电变压器不同相的等效损耗不一样，长期一相不平衡运行使配电变压器绕组和变压器油过热运行，增加配电损耗。同时配电变压器零序电流过大造成三相不平衡，三相三柱变压器零序电流通路只能通过油箱壳，导致变压器油温升高、增加损耗；零序磁通增加铁芯等材料的磁滞损耗和涡流损耗，使铁磁元件发热，变压器损耗增加。

缺乏有效的就地补偿。负载需从电网吸收有功和无功功率才能正常运行。无功功率虽不会被消耗掉，但需在发电机、线路、变压器和负载间不断交换。有功功率的正常传输取决于无功功率的交换。另一方面无功功率与节点电压密切相关，电网中无功功率不足会导致线路电压明显下降，负荷侧电压偏低，增加输电损耗，严重时会导致电能质量下降，甚至电网崩溃。远距离输送无功功率不经济，应尽可能就地进行补偿。无功补偿可节省传输容量，减少传输损耗。目前我国配电网的无功补偿明显不足，线路和变压器的有功损耗因无功不足而增加。无功补偿要根据实际配网线路类型、负荷类型来选择最合理的解决方案，在“分类”中补偿、就地平衡”在集中补偿、就地色散补偿或两者兼而有之的原则下实施[3]。

计量装置老化、接线错误。目前我国电网发展不平衡，农村仍有较大比例的机械电表和人工抄表、计数。由于金属的特性，这些电表经十多年的氧化、风化，机械表越来越不动，计数精度已丧失。同时机械电表在人工抄表过程中难以避免出错，也容易出现腐败等问题。电力大数据和泛在电力物联网的发展需要电力运行数据的准确采集，而电能的准确计量依赖于电能计量装置的正确运行。计量装置电路接线错误往往会导致漏电，还会导致线路背压、中断等问题。在现场工作中接线错误很常见：电极接反、接错、电气接反。测电路接线是最基本的电气知识之一、难度很低，一方面由于机组人员在实际工作中往往没有足够重视其基层或基层人员的专业知识，导致接线错误问题比别人更容易出错、更难发现，发现则难找责任人；另一方面对电表、变压器的定期检查校准意识薄弱，计量装置误操作引起的线损率增加不容忽视。

3 输配电及用电工程中配电网线损控制有效措施

在供电企业管理工作中要重视输配电和电力工程线损，加强线损管理，确保供电企业综合效益。目前我国供电企业过于注重技术管理，不能保证线损管理的效果，不利于供电企业的可持续发展。加强线损管理可保证电力企业的可持续发展，有利于电力资源的高效利用，避免线损造成的能源浪费，降低企业的运营成本，保证企业的经济效益[4]。此外线损管理可减少线路运行过程中的安全隐患，维护电力运行的稳定性。

抓实规划前期工作。要聚焦配网设备薄弱环节，深入细化村镇“一图一表”滚动修订和城区“功能区、网格、单元”配网规划，制定相应的解决方案，提高规划项目储备的数量和质量。建立项目储备月度通报制度，争取更多储备资金，加快项目前期手续和民事协调。

加强配电网规划。我国电力负荷持续增长，负荷种类越来越多，城乡建设如火如荼导致配电网形态发生变化，对配电网的科学规划提出了很高的要求。配电网规划要根据配电网的实际情况和城市改造、新农村建设等政府部门的规划滚动修订编制。同时，要充分利用城市一流配电网和农村电网改造工程优化配电网结构，缩短供电半径、增加线路密度，以适宜变电站容量为原则，进一步解决供电半径不合理和迂回供电问题。

提升配电网设备的健康水平。目前我国配电网整体故障率较高，供电可靠性与发达国家相比较低。应通过变电站智能化改造、供电廊道治理、提高架空线绝缘水平、电缆进线沟等措施降低配电网整体故障率。加快更换旧变压器、新型节能变压器的步伐，实现设备损耗的降低。优化资金投入，重点解决变电站综合自动化装置逾期服务、报废问题。采取防止变电站误操作和闭锁的专项措施，提高变电站设备运行的可靠性。推广小电流接地故障选线装置，实现变电站接地选线功能全覆盖，提高小电流接地故障检测水平；完成配电线路自动化配置，实现大T 接支线分界线全覆盖。同时重点解决高阻故障下的选线问题，缩短小电流接地故障的发现时间，尽快发现并排除故障。

解决好农村地区低电压问题。农村经常有辐射线，供电线路长、高耗能变压器数量，低电压的问题更显著。为提高农村电网电压水平，应采取调整变压器分接头提高电压、增加配变密度降低供电半径提高电压、改造400V 线路降低低压线损等措施。

更换大截面积导线。根据欧姆定律，导线的截面积越小线路的电阻值越大。多条较早投入使用的线路在建成时可满足供电需求。随着负荷的不断增加，线路在晚高峰时段超载、早高峰时段甚至接近满载。线路截面小导致线路电阻大，线路发热严重，尤其是早晚用电高峰期加剧了电能损耗。由于我国负荷增长较快，需用大截面积的导线代替小截面积的导线，以降低线路电阻、降低线损，同时还要预留一定的负荷成长空间[5]。

重视无功补偿。线损和变压器铜损与电流的平方成正比。无功电流越大线电流的绝对值越大，导致线损和变压器铜损越高。在节点多、线路结构复杂的配电网中应进行现场无功补偿。在“分级补偿、局部平衡”的原则下，应实现集中补偿或分散补偿或两者兼而有之。

加强各部门之间的协调。线损管理涉及多个部门，要实现对所有部门的线损管理：一是加强电网公司线损管理顶层设计，深化线损管理体制改革；二是强化部门间协调机制，确保各部门各司其职、权责明确，向上级专业部门报告、与其他部门沟通不存在障碍。打破线损管理系统各部门各司其职，信息孤岛问题，系统下联动维护更新、信息共享，提高线损管理运行效率。

细化线损治理效果的目标。线损涉及供电企业的多个部门。目前我国许多县级供电企业都成立了专门负责线损的领导小组，主要由营销、运维、维保、配电等部门组成。线损控制目标应根据不同电压等级、供电区域和线型细化各线路和站区的限速目标，并按季节、月份及时反馈和评价控制效果。各线损管理部门要充分认识到配电网线损管理不能粗放式管理，应根据当地实际情况选择最合适的管理方案[6]。同时还需认识到线损管理的复杂性，要取得长远的成功，细化每个时间节点的目标，按照既定的计划分步实施。

供电企业要严格规范合同管理，严格控制合同回签，同时挖掘合同价值，扩大合同管理深度，为管理提供决策参考。开展资金安全检查“回头看”，强化企业资金安全防线。完善纪委、审计、金融、法律等协同监督机制，加强线损管理领域风险防控，对线损业务管理中的潜在风险进行定期排查和及时预警，确保早发现和问题的处理。将线损管理考核结果作为部门负责人绩效考核的重要依据，强化压实线损指标责任。加强线损管理考核指标体系研究分析，准确把握指标控制要素和业务改进点。定期开展指标“讲堂”，突出职能部门的引领作用，加强对基层单位指标的培训、督促和落实。与省、市公司对口部门建立长效沟通机制，及时掌握上级管理动态，调整工作重点，做好推进工作。加强线损项目管理指标精细化管理，抓好预警和闭环控制指标，确保主导指标完成，高质量完成线损控制目标。

综上，输配电和电力工程中的线损将影响电力工程的可持续发展，威胁用电安全。电力企业需要改进相关技术，加强电力系统和电力设施的管理，加强输配电和电力工程线损问题的管理，确保电力企业的经济效益，促进电力企业的可持续发展。