电力系统中的输配电线路的节能降耗分析

2021-12-08肖晗

数字通信世界 2021年11期

肖晗

（吉林省地方病第一防治研究所，吉林白城 137000）

输配电线为电力系统的重要构成，在电力系统运行阶段发挥重要作用。伴随经济技术的蓬勃发展，各类电器陆续被用于电力系统内，工业生产领域及生活用电量的持续增加，电力系统的供电负荷明显增加，此时电力系统安全、稳定运营难度相应增加。在节约、环保理念被大力提倡的社会背景下，应加大节能降耗技术的应用力度，能显著提升电能的利用效率，减少用户的电费支出，延长输电线路的使用寿命，创造出更多的社会效益与经济效益。

1 输配电线路节能降耗工作的意义

电能冲击感生成、输送到广大用户实际运用的整个过程中，需要配合应用很多输配电线路及相应的设备装置等，以上这些对电能传输过程起保障作用的线路、元器件及设备等均有一定电阻，骨折在电能输送过程中这些电阻一定会消耗掉一些电能。一些电力企业运营实践中管理不到位及管理疏漏也会导致部分电能损失，在电力行业内将以上这种能耗与损失统一叫作线损，而线损又有技术线损与管理线损两大类型，前者主要电能传输时局部直接损失在传输装置的电能，主要包括和电流平方成正比的配电线路导线和变压器绕组内的电能损失，业内也将其叫作负载损失；与运行电压相关联变压器损失与电容，电缆绝缘介质出现的损失，电能表线圈自身损耗等失。在电力生产中，可以采用适宜的技术措施减少技术线损。管理线损是在计量的统计管理过程出现的，包括各类型电表的整体误差；错误抄写，漏抄及计算偏差；电力设备局部漏电；无表用电，窃电等导致的电量损失问题，以上均需配合相应的管理方法去规避与减少。

近些年中，我国人们经济收入显著提升，物质生活也有很大改善，日常生产、生活中配置好各种用电设备，这是导致我国的总用电量显著增加的主要原因，电网运营中承担的负荷也相应增长。线损是城市配电网运行中的常见问题，在输配电线路建设中应积极采用节能减耗措施去减少线损问题，有助于减少用户的电费支出数额，降低企业的运营成本，帮助他们创造出更多的经济利润，也能起到节省能源及环保的作用。故而，积极做好输配线路的节能降耗工作具有很大的现实意义。

2 输配电线路的节能降耗技术类型

2.1 电气节能设计

2.1.1 导线材质国外电力领域中应用铝包钢芯铝绞线的时间相对较长，和等同结构的普通钢芯铝绞线相比较，铝包钢芯铝绞线有抗腐性能优良、能耗偏低等优势。铝层整体包裹铝绞线的钢丝，不会和铝股直接接触，规避发生电腐蚀问题，进一步强化抗腐能力，延长导线的使用年限，普通钢芯铝绞线的内层铝单丝直接接触镀锌钢丝，在外部水蒸气与污物的浸渍作用下以上电势有差异的两种金属会发生点位腐蚀问题，加速钢芯老化进程。但若从经济角度分析，当下铝包钢芯铝绞线价格偏高，经济效益偏差。

2.1.2 节能金具

可以选用铝介金金具，通常选用非磁性稀土铝介金材料制造铝介金悬垂线夹主件，其有自重轻、能耗低、光滑度优、耐腐蚀性强等特征，应用时能创造良好的经济效益，当下在国内有较广泛应用，技术成熟度已达到较高层面上[1]。

2.2 环保设计

配电线路设计实践中应重视环保因素，建设塔位应尽可能避开陡坡及容易出现塌方、冲沟或它类地质灾害的地质段，选择使用杆塔塔位躲避不良塔位，平地泥沼区段选择时要尽可能躲避低注、河岸及水流容易冲刷到的地形，适当提升基础主柱的高度，方便将余土就地堆置在塔基基面，减少余土外运。在丘陵区尽量选择的凸起地形上布置塔位，减少排水沟的挖掘数目与规模，并逐一测量基塔基平面，选用型号适宜的杆塔，配合应用高低柱基础设施，进而更好的满足对基础边坡稳定性提出的要求，把土方开挖量降到最低。减少挡土墙的布置数目，利用植被绿化代替水泥抹面去处理塔基面，应用相对自然的方法实现对塔基面水土的有效保护。

2.3 谐波抑制

既往有很多研究发现[2]，谐波电流会对输配电线路装置造成不同程度的损害，面对以上这个现实问题，研究者已经探查到相应的处理方法，即在变压器低压工况下严禁安置滤波器。通过分析无源电力滤波和无功补偿电容器并联运转方式，能发现谐波电流对功率的传输及配置过程能形成较强的抑制作用，也能为电力系统运行时提供无功补偿，不仅能生成电流，还能较明显的减少输配电的损耗功率。

图1 无源电力滤波和无功补偿电容器并联运行特性

3 输配电线路节能降耗中常见问题

3.1 电网规划

电网规划是输配电线路节能降耗实践中的重要环节，确保规划的合理性、科学性，有助于减少电能的损耗量，但在具体节能过程中电网自身可能存在着一些不足。电网规划时在主客观多种因素的作用下，可能造成被规划的内容不能确保输配单线路实现预期的节能降耗目标，例如，操作人员能力、素质参差不齐、规划管理不到位及编制的规划方案完善性不足等，也可能是电网规划实践中应用到的线路自身存在一些不足，未能选用经济性高及降耗效能大的输配电线路产品。

3.2 设备选型

输配电设备基本是由多个部件构成的，各部件均有一定的电阻，电力输送阶段自身会出现不同程度的损耗，在电力行业内这种损耗被统一称之为线损。电网内用于输送和调配电能的各类元件产生的损耗主要有变压器设备引起的损耗，这种损耗属于可变损耗，直接影响节能降耗效果，故而应做好设备的选型工作，真正实现节能降耗。

实现对变压器的节能管理。变压器运行阶段产生的电能消耗量在系统总电能消耗量中占比较高，若能应用节能型变压器则能取得良好的节能降耗成效，具体实践中，可以把节能降耗相关技术应用在降压领域中，可以从如下两方面着手：一是引进使用最新型式的变压器，现已经证实，非晶合金铁芯材料的变压器的节能降耗效力最强，这种变压器使用时不会消耗掉较多的电能，并且也不会形成较大的噪音；二是实现变压器运行的经济化，实质上就是按照变压器内的电流量去选出适宜的运行方式，借此方式有效调控变压器电量的载荷，保证电能通过=变压器时，将=能把电能损耗量降到最低水平。在实践中也要合理部署变压器的运行台数，当前，变压器并联运行的很多优势已经被证实，故而其在国内很多供配电系统及工矿企业内实现了规模化应用。数台变压器并联供电时，应结合实际负荷的大小去科学部署投入

运行的变压器台数，借此方式实现变压器自身损耗的最低。当n台变压器型号、容量等同时，可以采用下式计算出实际运行n台变压器的下限经济电流Imin：

上式内，IN、ΔP0、ΔPk分别代表的是变压器的额定电流、空载损耗及短路损耗。如果实际负荷电流I＞Ie时，应用n台变压器运行；当I＜Ie时，采用n-1台变压器运行。在这里笔者重点提及的内容是，变压器低压侧输出电网，应尽量构建出环形网络，进而伴随负荷改变更加方便的进行切换，或者决定最后投入运行的变压器具体台数，而且不会干扰各环节所需电力供应状态。针对呈季节性改变的负荷，可以运营并联运行的形式去降低电能损耗量，但是针对昼夜波动性较大的负荷，不建议运用如上方法去减少变压器电能损耗，这主要是因为其会导致需要对变压器开关频繁进行操作，增加开关检修量。

提升变压器负载的功率因数。变压器效率会伴随电力输出功率、负荷功率因数的改变而作出一定变化。功率因数偏低时，效率也会降低。提升功率因数通常能取得较理想的节能效果，故而在变压器二次侧进行无功功率补偿有助于降低变压器运行过程中的损耗量。并且近些年中也有研究指出，采用无功功率补偿的办法也有助于减少高压电网的线损，增强变压器的负载能力以及优化广大用户的电压质量。

3.3 管理方法

在阴雨天中，输配电线路被雷击的概率显著增加。在自然界中，雷电自身具备较大能力及破坏性，一旦发生雷电现象时，雷电波容易对输配电造成不同程度的破坏，对节能降耗技术应用效果形成不良影响。国内既有电力技术手段还不能完全防控雷电的攻击，应尽早采用相应的防控方法。当下，城市内不同线路之间的搭接路径较为混乱，增加了危险事故的发生率，容易导致输配电线路发生腐蚀问题，会明显短缩电线的使用寿命。

4 处理方法

4.1 电网规划

（1）供电企业高层领导应从思想上充分认识到电网规划合理性与线路节能降耗目标实现之间的关系，整体强化基层作业人员的节能意识，主动应用自动化、负荷监控与在线检测等先进科技，有针对性的调整电网，不断提升其完善性，力争将电网运行时的能源浪费量降到最低，比如使用计算机系统测算、分析输配电线路的损耗情况，利用调度自动化系统勾画出主变设备的运行曲线图，采用适宜方法进行调整，确保其处于最佳运行状态，这样主变设备运行时就能创造出更多的经济效益。

（2）科学选择使用导线截面，确定符合电力系统安全运行的最小截面导线，但站在长远角度分析，选用最小截面线路可能不能创造出较高的经济。假定把最小截面线路增加二级，由线路损耗降低所创造出的收益能抵用增加的投资费用，维持线路运行的经济性，增加线路截面后能明显减少线路的损耗量，使无功损耗降到最低。大部分工况下，输配电线路的使用寿命通常是10年左右，较大的截面线路在10年内通过降低损耗带来的效益也是十分显著的。

合理应用架空导线，架空绝缘导线在确保输配电线路稳定性的基础上，显著提升了电能传输

效率，其原因主要有三点：一是因为架空绝缘导线被架设在高空，故而不会干扰沿线居民的生活及周边环境；二是其对地域没有提出过多的约束条件，显著提升空间利用效率，也减少了电线杆资源的使用数目，最后减少了电网工程额度建造成本；三是选用了绝缘导线，导线间距非常小，电磁产生的阻力仅是传统裸导线的三分之一，对电力输配线路运行过程的电力及电压均能起到良好的保护作用，降低其损耗或者损失量；四是在输配电线中应用架空绝缘导线，有助于延长电力线路自身的使用寿命，减少后期维修次数，使输配电线路运行中取得良好的节能减耗成效。

（3）应用串联补偿技术方法去优化电网，特别适用于远距离的输配电线路的电网优化领域中，短缩输配电线路走廊范畴，减少能耗，提升电能的输送效率。