400 V 低压电力线路降低线损的作用和技术探索

何陈晨

（泰州三新供电服务有限公司泰兴分公司张桥供电所，江苏 泰兴 225400）

0 引 言

400 V 低压电力线路是电力系统为终端用户供应低电压电能的重要部分。它们广泛应用于住宅、商业建筑、工业设施等各个领域。然而，低压电力线路在输送电能的过程中常常面临线损的问题，这是电能由发电厂输送到电力用户过程中不可避免的能量损耗现象。为解决这一问题，电力行业一直在进行技术探索和创新。例如，优化导线材料的选择与设计、优化线路布置和拓扑结构、应用智能电力系统进行监测和管理等。通过这些技术措施，可以降低线路电阻和电感，减少电能损失，提升能源效率。

1 降低线损的作用

1.1 减少能源浪费

电力系统中的线损是电能在输电过程中，转化为其他形式能量的损耗。电能以热能等形式散失在电力线路中，并没有完全传输至终端用户。降低线损的技术措施可以减少电能损失，从而节约能源并降低成本。

1.2 提高供电质量

当线路发生较大的损耗时，电压下降，这会对用户的设备和电器产生不良影响，如导致灯光闪烁、电动机性能下降等。通过降低线损，可以提高供电质量，确保用户能够获得稳定的电压供应。

1.3 保障供电稳定性

线损的存在可能导致电力波动、频率偏离以及电力负荷不平衡，从而影响供电的稳定性。通过降低线损的方式，提高供电系统的稳定性和可靠性[1]。采用优化的线路布局、高效的导线材料和先进的电力管理技术，减少系统中的能量损耗，并减小电力负荷不平衡的风险。这有助于降低供电中断的风险，增强电力系统的可靠性，从而满足用户对稳定供电的需求。

2 线损影响因素

2.1 电阻引起的线损

导线材料的电阻取决于材料的电阻率和导线的几何尺寸。电阻率是指单位长度和单位截面积导线材料的电阻值，常用的导线材料如铜和铝都具有一定的电阻率。导线的电阻与材料的电阻率和导线的截面积有关，其计算公式为

式中：R表示导线电阻；ρ表示导线材料的电阻率；L表示导线长度；A表示导线截面积。分析式（1），导线的电阻与导线的长度成正比，与导线的截面积成反比。因此，较长的导线和较小截面积的导线会产生更高的电阻，从而导致更大的线损。

导线长度也是造成线损问题的一个重要因素，较长的导线会有更高的电阻，从而导致更大的线损[2]。导线长度与线损关系如表1 所示。

表1 导线长度与线损关系

例如，当导线长度为100 m 时，线损功率为20 W；而当导线长度为500 m 时，线损功率增加到100 W，这说明导线长度与线损之间存在正相关关系。

2.2 电感引起的线损

电力系统中，电感存在于输电线路和变压器等位置。当电流流经电感时，电感会生成磁场。随后，磁场的变化会诱发感应电动势，进而产生电感的电压降。电感的固有属性，这种电压降会引发电流的滞后和相位差异，因此电感所引发的线路损耗主要是在电能转化为磁场能量和磁场能量再次转化为电能的过程中，所产生的能量耗散。当交流电通过线路上的电感时，电感会以一定的延迟来响应电流的变化，导致电感上的电压与电流之间存在相位差，从而造成能量的损失。相位差会引起有功功率的损耗，其原因是电流和电压在一部分时间内不完全同相，能量从电源到负载之间会产生转移损失。表征电感引起线损的一个关键参数是功率因数。功率因数是实际功率与视在功率之比，表示电流和电压之间的相位关系。当功率因数低于1 时，即存在相位差，线路就会出现电能损失。在计算功率因数时，研究人员引入无功功率损耗计算公式，即

式中：QL表示电感引起的损耗；SL表示电感实际功率；sinθ表示无功率因数。

3 降低线损的技术措施

3.1 高导电率导线的应用

高导电率的材料可以显著降低导线的电阻，常见高导电率材料的参数如表2 所示。

表2 常见高导电率材料参数

优质的铜是常用的高导电率导线材料之一，具有非常低的电阻率。此外，常见的选择包括镀铜导线，该导线在表面覆盖一层铜来增强其导电性能。而铝作为一种高导电率的导线材料，在输电线路中得到了广泛应用。

导线的截面积直接影响导线的电阻，采用较大截面积的导线可以降低导线的电阻，而且较大的导线截面提供了更多的导电路径，使得电流可以流经更宽的区域，从而减小电阻，降低线损[3]。

空心导线是另一种降低线损的选择。与实心导线相比，空心导线具有更大的导电表面积，因为电流主要集中在导线的边缘。通过使用空心导线，可以在减小直径的同时仍然保持相同的截面积，从而减少导线材料的使用量，降低成本，并提供更好的导电性能。

高温导线可以应对高电流负荷，并保持较低的电阻。通过选择能够在高温环境下运行的导线材料，可以提高导线的传输效率，减少能量损失。高温导线通常具有更高的导电性能和更低的电阻率，以适应高负荷条件。

3.2 优化导线布局

电力系统设计中，采用合理的导线布局可以显著降低线路电阻，提高能源传输的效率与可靠性。具体实践中，相关工作人员采取以下措施优化导线布局。一是选择最短路径来规划导线的走向，缩减导线的总长度，降低线路的总电阻，从而降低线损。这需要在规划和设计阶段全面考虑地形、建筑物和其他障碍物等因素，以找到导线最优布局方案。二是平行布局，平行排列导线可以减少导线间的相互干扰和电磁互感，降低线路的电阻和线损。这种布局尤其适用于高负载或高电流条件下，能够避免导线过载和能量损失。三是适当增加导线之间的间距，降低导线之间的相互干扰和电弧效应，进一步减小传输线路的电阻。通过合理优化导线间的间距，可以增强线路的耐受能力和可靠性，降低线路噪声和电磁干扰。四是确定合适的导线高度和位置，避免建筑物、树木或其他障碍物的干扰，确保导线的正常运行和稳定传输。这有助于保持导线的完整性和导电性能，进一步降低线路的电阻和线损[4]。五是根据系统的载流量和负载需求来优化导线的截面，确保导线的电流承载能力满足需求，并降低导线的电阻，减少线路的线损，提升电力系统的传输效率。

3.3 智能电力系统的应用

智能电力系统是一种利用先进的数字化和通信技术来监测、控制以及优化电力系统运行的系统，可以提供许多具体的措施来降低线损。一是智能电力系统通过智能传感器和监测设备，实时感知和监测电力系统的关键参数，如电流、电压、功率等数据，用于准确评估线路的状态和负荷情况，及时检测线损问题，并实时优化电力系统的运行状态。二是智能电力系统利用大数据分析和人工智能技术，深入分析和建模实时采集的电力系统数据，基于历史数据和趋势，可以预测线路的负荷变化和潜在问题，并采取相应的措施来降低线路的电阻和线损。三是智能电力系统通过优化调度和功率平衡来减少线路过载与不平衡[5]。通过实时监测和分析，系统可以自动调整供电方案，合理分配负荷，减少电流过载和电能损耗。四是智能电力系统通过高级的自动化和远程控制功能，实现配电网的智能管理和优化。例如，智能开关和自动重配电装置可以实时感知和响应线路故障，快速切换电源路径，减少停电时间和线损。五是智能电力系统结合能源管理技术，优化供电方案和负荷调度。例如，基于实时电价和负荷预测，系统可以自动调整电力购买和供应策略，提高能源利用效率。

4 结 论

低压电力线路在降低线损方面具有多重优势，其电阻损耗相对较小，能够减少能量损失。文章主要分析400 V 低压电力线路降低线损的作用，并提出降低线损的具体技术措施，提升电力系统的传输效率。未来，随着技术的进一步发展和应用的推广，可以进一步提高400 V 低压电力线路降低线损的效果，为电力系统的运行和能源转型提供可持续的解决方案，进一步推动能源效率的提升。