论文部分内容阅读
摘要：在分析了低压配电网线损管理中存在的配电网自动化水平低、电网规划设计不合理、安全用电监控力度不够、运行管理人员综合技能素质水平不高，无功补偿容量不足等不足现状后，对低压配电网节能降损经济运行综合技术措施进行了详细的分析和总结。
关键词：低压配电网；节能降损；综合技术措施
作者简介：朱凯旋（1983-），男，广东东莞人，东莞市谢岗供电公司，助理工程师。（广东 东莞 523590）
中图分类号：TM52 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）06-0128-02
电网通过输配电线路将发电机、变压器、变配电电气设备以及各类用电设备进行连接，实现电能生产、变压、输送、分配调度和消费等环节。由于电网中存在大量的感性和容性输变电设备元件，电能从发电厂输送到用电负荷的过程中必然会发生相应的电能损耗，即通常所说的线损。线损率是电网在某一特定时间内电能损耗与系统总输送容量比值的百分数，是衡量电网生产技术和运营管理水平的重要经济技术指标。电网损耗会使电网总电力负荷增大，不仅会造成大量的能源浪费，同时还会占用一定量的输电容量，大大降低了电网运行的经济效益可靠性。[1]对于一个年供电总量为20亿kWh的中型电网而言，如果系统线损率为10%，则该电网全年由于线损发生的电能损失将高达2亿kWh，如果利用先进的技术和管理措施，对原电网进行节能改造，将其线损降低到8%，则该电网一年就可以节省大约4000万kWh的电能。按照平均生产一度电需要燃煤400g计算，则该电网一年可以节约1.6万吨标准电煤。由上述分析可知，通过先进的科学技术手段能够有效提高电网运行的经济性和可靠性，不仅可以将电网线损率控制在合理的水平范围内，保证电网安全稳定运营发展，同时还可以节省大量的能源，实现电网高效经济运行。
一、低压配电网线损管理现状
由于我国受传统供配电理念的束缚，对电网线损管理力度不够，致使电网普遍存在线损率高、供电可靠性低等现象。[2]制约电网线损管理的主要因素大致包括五个方面。
1.配电网自动化水平低
电网在建设过程中受当时技术水平和建设观念的影响，其综合自动化水平普遍较低。电网缺乏实时监控系统，不能动态监测系统的运行工况和制定合理的调度分配计划，造成系统经常运行在低负荷、超负荷等运行工况，造成大量的电能损失。电网中随着负荷波动其线损率变化较大，加上过程管理和预控措施的不足，常常出现由于监控分析系统的不完善造成大量的电能损失。
2.电网规划设计不合理
电网在规划设计时，由于没有充分考虑后期的建设，从而造成电网结构薄弱，各分支线路间相互协调联系能力较差。在10kV输电线路中，经常出现供电区域广、供电距离长、线路迂回送电等现象，造成配电网不能高效经济运行。同时，一些经济欠发达地区的配电网技术改造力度不够，造成配电网出现导线截面不适应当地经济发展需求、线路老化、一些高损耗变压器依然是配电网中主要的变电设备、配电变压器容量与实际电力负荷不匹配、线路供电三相不平衡、中性点偏移等不经济运行工况。[3]供配电网自动化技术改造已经成为很多供电公司迫切需要解决的核心线损管理措施。
3.安全用电监控力度不够
由于缺乏动态的用电监控系统，电网中偷电、窃电等非法用电现象较多。一些电力用户在巨大经济利益的诱导下，采用绕表接线、断开或短接电压电流回路、更换计量接线方式、整改计量倍率、私自调整计量误差或修改计数器变速比等违规行为，不仅给供电企业带来较大的线损，造成巨大的经济损失，而且还会导致用电事故，严重影响供电可靠性和信誉度。
4.运行管理人员综合技能素质水平不高
一些电网运行管理人员由于综合技能素质水平较低，在日常工作中经常出现抄表不同步、错抄、漏抄、估抄等现象，给供电企业带来巨大的经济损失。因此，需要建立完善、健全的绩效考核制度，明确划分管理权限，严格执行各项规则制度，提高供电企业内部综合技能操作水平，降低电网线损，增加供电企业社会经济效益。
5.无功补偿容量不足
随着人们经济生活的进一步发展，用户对电能总量和供电可靠性也提出了更高的要求。用电负荷的不断增加，使得供配电网中无功补偿容量日显不足，从而导致电网供电功率因数下降、线损率明显升高，同时电压质量水平也很难满足电力用户高质量电能的需求。
二、电网节能降耗经济运行综合技术措施
1.合理确定电源位置与供电半径
由于用电负荷分布较散乱，因此，电网结构较复杂。为了保证供电区整体供电水平，应该根据负荷容量及等级水平，选择四周辐射的电网结构，将配电变压器安装在负荷中心位置。在变压器选址时，应该从缩短供电半径区域出发，选择较为优良的电源位置，避免近电远供和迂回供电现象的出现。对于10kV线路供电半径区域应不大于15km，而0.4kV线路其供电半径应不大于500m。
2.配电网升压改造
按照配电网输电功率不变情况下，提高电网电压等级会有效降低线路的电流值，从而减少单位線路的电能损失量。不同电压等级的电网在采取升压改造措施后，其负载损耗降低百分率如表1所示。
从表1可以看出，各电压等级的电网在升压后负载损耗减低百分数均很高，有的超过了90%，其节能降损效果十分明显。一些线路由于用电负荷增加，系统总输送容量不能满足需求，造成电网长期处于超负荷状态，不仅降低了线路的可靠性，同时增加了线路的损耗。采用升压改造技术措施，不仅可以提高区域电网的整体供电容量，保证区域用电负荷的需求，促进区域经济的发展，同时线路电压等级升高后，线路输电距离也可以得到提升，保障了偏远地区的用电可靠性，简化了电网的整体结构。
3.根据负荷特性，合理调整运行电压
由于供配电线路在实际运行过程中存在一定的电压降，也就是说，配电电压并不是一个固定的数值，而是在一定运行范围内波动。可以通过调整发电机出口端电压或配电变压器分接头来调整系统电压值。对配电线路而言，其电压允许波动范围为额定电压的±7%，而对于低压线路而言其运行电压允许波动范围为额定电压的±10%。由前面论述可知，同容量的电能采用高电压等级进行输送所造成的电能损耗要比采用低电压等级要低。[4]例如，对于常见的10kV农网配电线路而言，其运行上限电压可达10.7kV，下限电压可达9.3kV，对于输送同容量的电能而言，用上限电压供电要比用下限电压供电减少线路电能损失的24%左右；对应的0.4kV低压配电线路而言将会减少电能损失的33%左右。因此，在实际运行过程中，根据负荷总量需求，合理调整线路电压所带来的节电量是十分可观的。
4.充分考虑系统负荷增长需求，合理选择导线截面
由于线路损耗与导线电阻成正比，而增加供配电导线截面会降低导线的总电阻值，因此有效减少电能损耗和线路压降，不仅可以提高运行电压水平，同时，还能达到节能降耗的目的。但在增加导线截面的同时会增加系统建设的总体费用，因此，在进行规划设计时，要根据负荷增长需求及类型需求，合理计算分析系统运行情况，选取最优的导线截面，提高系统整体供电电气性能和经济效益。在实际运行过程中，对于10kV配电网而言，其主干线导线截面不宜小于70mm2，支干线导线截面不宜小于50mm2，分支线导线截面不宜小于35mm2。而对于0.4kV低压配电主干线，如果按照最大工作电流来选取输电导线时，在保障供电安全性的基础上，其主干线导线截面不宜小于35mm2，分支干线导线截面不宜小于25mm2。在线路安装时，应选取标准的钢芯铝绞线，禁止使用单股、破股线。
5.更新改造变压器类型
我国供配电网中电气设备普遍存在能耗高，电气性能和经济性都比较低的现象。因此，推广使用Sn型及非晶合金铁心型低损耗变压器、线缆、金具等节能型变配电设备及附件不仅可以提高线路供电可靠性，而且能大大减少电网中的能耗。SZ11-M-T节能型变压器的控制损耗、空载电流以及负载损耗均较小，有效减少了电网的电能损耗。但是综合性能指标越高的变压器，其价格也越高，因此，在电网规划时，应该根据区域负荷特性，合理选取变压器参数，保证系统从技术和经济性等方面都具有良好的特性。[5]
有载调压变压器和电压调压器是两种特殊的变压器。利用有载调压变压器可以解决供配电系统夏秋季用电集中造成“大马拉小车”的情况，可以有效提高区域白昼用电负荷变化的切换，保证系统高效经济运行。电压调压器可以有效克服长距离输电造成的电压质量差、电压波动大的问题，有效提高供电远端的综合电能水平，保证工农业高效正常生产。
6.平衡变压器三相负荷
由于配电网用电时限集中，负荷峰谷差较大，这不仅需要在系统中设置较大容量的供配电设备，同时由于负荷电流的变化，线路运行工况切换频繁，系统电能损耗较严重。負荷形状曲线参数K是系统负荷变化最为直接的体现，若负荷曲线K=1时，系统整体电能损耗为A，那么当K=1.05时，电能损耗将达到110%A，而当K=1.1时，电能损耗高达121%A。因此，搞好负荷平衡分配调度工作是电网节能降损的一种有效措施。在电能分配调度过程中，要重视峰谷负荷的调整，对于一些大容量用户而言，应该采用相应政策制度或电价机制刺激用户在夜间或中午进行生产工作，达到削峰填谷的作用，使得系统负荷曲线变得更为平坦，K值更为接近1。这样不仅提高了系统供配电设备综合电气性能，同时降低了系统的电能损耗。
7.增加无功补偿装置
电能转换成其他能源的过程，不仅是有功功率消耗过程，同时还需要无功容量参与建立交变磁场。电网中配电变压器、电动机等感性电气设备在工作时，就需要从电网中吸收大量的无功功率来建立和维持磁场性能。系统中无功容量不断减少，电能功率因素也就相应减小了。因此，采用无功补偿装置可以提高电网功率因素，减少电能的损耗。对于中低压配电网而言，可以采用并联相应容量的无功动态补偿装置（SVC）或静态无功补偿电容器等方法来实现系统无功容量的实时补偿。由于供配电网结构比较复杂，因此，在进行系统无功容量补偿时，一般需要遵循“集中和分散补偿”相结合的综合补偿方案，在变配电所内采用集中无功补偿装置进行总体补偿，提高线路功率因素，而在各用电点处需采用对应容量的无功补偿装置进行就地补偿，提高电能的电压质量水平，保证工农业生产高效经济的运行。由于供配电网特殊的复杂结构，在进行电网无功补偿优化时，应该结合工程的实际情况，不能简单套用。对于0.4kV电能用户终端在进行用电规划设计时，应该根据实际情况合理选择无功就地补偿方案和容量，提高电网供电可靠性和质量水平。
三、结束语
本文在分析了我国低压配电网中线损管理中存在的问题后，详细分析总结了低压配电网的节能降耗经济运行综合技术措施。节能降耗经济运行不仅可以提高电网运行可靠性，同时还可以有效降低电网线损率，保证电网高效稳定运营发展，提高供电企业的综合运营经济效益。
参考文献：
[1]范围博,许保平.大容量有载自动调容变压器在低压配电网中的应用[N].国家电网报,2008-05-01.
[2]胡景生.变压器能效与节电技术[M].北京:机械工业出版社,2007:353-368.
[3]丁心海,等.改进配电网线损计算方法的几点建议[J].电力系统自动化,2001,(13):57-60.
（责任编辑：刘俊卿）
关键词：低压配电网；节能降损；综合技术措施
作者简介：朱凯旋（1983-），男，广东东莞人，东莞市谢岗供电公司，助理工程师。（广东 东莞 523590）
中图分类号：TM52 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）06-0128-02
电网通过输配电线路将发电机、变压器、变配电电气设备以及各类用电设备进行连接，实现电能生产、变压、输送、分配调度和消费等环节。由于电网中存在大量的感性和容性输变电设备元件，电能从发电厂输送到用电负荷的过程中必然会发生相应的电能损耗，即通常所说的线损。线损率是电网在某一特定时间内电能损耗与系统总输送容量比值的百分数，是衡量电网生产技术和运营管理水平的重要经济技术指标。电网损耗会使电网总电力负荷增大，不仅会造成大量的能源浪费，同时还会占用一定量的输电容量，大大降低了电网运行的经济效益可靠性。[1]对于一个年供电总量为20亿kWh的中型电网而言，如果系统线损率为10%，则该电网全年由于线损发生的电能损失将高达2亿kWh，如果利用先进的技术和管理措施，对原电网进行节能改造，将其线损降低到8%，则该电网一年就可以节省大约4000万kWh的电能。按照平均生产一度电需要燃煤400g计算，则该电网一年可以节约1.6万吨标准电煤。由上述分析可知，通过先进的科学技术手段能够有效提高电网运行的经济性和可靠性，不仅可以将电网线损率控制在合理的水平范围内，保证电网安全稳定运营发展，同时还可以节省大量的能源，实现电网高效经济运行。
一、低压配电网线损管理现状
由于我国受传统供配电理念的束缚，对电网线损管理力度不够，致使电网普遍存在线损率高、供电可靠性低等现象。[2]制约电网线损管理的主要因素大致包括五个方面。
1.配电网自动化水平低
电网在建设过程中受当时技术水平和建设观念的影响，其综合自动化水平普遍较低。电网缺乏实时监控系统，不能动态监测系统的运行工况和制定合理的调度分配计划，造成系统经常运行在低负荷、超负荷等运行工况，造成大量的电能损失。电网中随着负荷波动其线损率变化较大，加上过程管理和预控措施的不足，常常出现由于监控分析系统的不完善造成大量的电能损失。
2.电网规划设计不合理
电网在规划设计时，由于没有充分考虑后期的建设，从而造成电网结构薄弱，各分支线路间相互协调联系能力较差。在10kV输电线路中，经常出现供电区域广、供电距离长、线路迂回送电等现象，造成配电网不能高效经济运行。同时，一些经济欠发达地区的配电网技术改造力度不够，造成配电网出现导线截面不适应当地经济发展需求、线路老化、一些高损耗变压器依然是配电网中主要的变电设备、配电变压器容量与实际电力负荷不匹配、线路供电三相不平衡、中性点偏移等不经济运行工况。[3]供配电网自动化技术改造已经成为很多供电公司迫切需要解决的核心线损管理措施。
3.安全用电监控力度不够
由于缺乏动态的用电监控系统，电网中偷电、窃电等非法用电现象较多。一些电力用户在巨大经济利益的诱导下，采用绕表接线、断开或短接电压电流回路、更换计量接线方式、整改计量倍率、私自调整计量误差或修改计数器变速比等违规行为，不仅给供电企业带来较大的线损，造成巨大的经济损失，而且还会导致用电事故，严重影响供电可靠性和信誉度。
4.运行管理人员综合技能素质水平不高
一些电网运行管理人员由于综合技能素质水平较低，在日常工作中经常出现抄表不同步、错抄、漏抄、估抄等现象，给供电企业带来巨大的经济损失。因此，需要建立完善、健全的绩效考核制度，明确划分管理权限，严格执行各项规则制度，提高供电企业内部综合技能操作水平，降低电网线损，增加供电企业社会经济效益。
5.无功补偿容量不足
随着人们经济生活的进一步发展，用户对电能总量和供电可靠性也提出了更高的要求。用电负荷的不断增加，使得供配电网中无功补偿容量日显不足，从而导致电网供电功率因数下降、线损率明显升高，同时电压质量水平也很难满足电力用户高质量电能的需求。
二、电网节能降耗经济运行综合技术措施
1.合理确定电源位置与供电半径
由于用电负荷分布较散乱，因此，电网结构较复杂。为了保证供电区整体供电水平，应该根据负荷容量及等级水平，选择四周辐射的电网结构，将配电变压器安装在负荷中心位置。在变压器选址时，应该从缩短供电半径区域出发，选择较为优良的电源位置，避免近电远供和迂回供电现象的出现。对于10kV线路供电半径区域应不大于15km，而0.4kV线路其供电半径应不大于500m。
2.配电网升压改造
按照配电网输电功率不变情况下，提高电网电压等级会有效降低线路的电流值，从而减少单位線路的电能损失量。不同电压等级的电网在采取升压改造措施后，其负载损耗降低百分率如表1所示。
从表1可以看出，各电压等级的电网在升压后负载损耗减低百分数均很高，有的超过了90%，其节能降损效果十分明显。一些线路由于用电负荷增加，系统总输送容量不能满足需求，造成电网长期处于超负荷状态，不仅降低了线路的可靠性，同时增加了线路的损耗。采用升压改造技术措施，不仅可以提高区域电网的整体供电容量，保证区域用电负荷的需求，促进区域经济的发展，同时线路电压等级升高后，线路输电距离也可以得到提升，保障了偏远地区的用电可靠性，简化了电网的整体结构。
3.根据负荷特性，合理调整运行电压
由于供配电线路在实际运行过程中存在一定的电压降，也就是说，配电电压并不是一个固定的数值，而是在一定运行范围内波动。可以通过调整发电机出口端电压或配电变压器分接头来调整系统电压值。对配电线路而言，其电压允许波动范围为额定电压的±7%，而对于低压线路而言其运行电压允许波动范围为额定电压的±10%。由前面论述可知，同容量的电能采用高电压等级进行输送所造成的电能损耗要比采用低电压等级要低。[4]例如，对于常见的10kV农网配电线路而言，其运行上限电压可达10.7kV，下限电压可达9.3kV，对于输送同容量的电能而言，用上限电压供电要比用下限电压供电减少线路电能损失的24%左右；对应的0.4kV低压配电线路而言将会减少电能损失的33%左右。因此，在实际运行过程中，根据负荷总量需求，合理调整线路电压所带来的节电量是十分可观的。
4.充分考虑系统负荷增长需求，合理选择导线截面
由于线路损耗与导线电阻成正比，而增加供配电导线截面会降低导线的总电阻值，因此有效减少电能损耗和线路压降，不仅可以提高运行电压水平，同时，还能达到节能降耗的目的。但在增加导线截面的同时会增加系统建设的总体费用，因此，在进行规划设计时，要根据负荷增长需求及类型需求，合理计算分析系统运行情况，选取最优的导线截面，提高系统整体供电电气性能和经济效益。在实际运行过程中，对于10kV配电网而言，其主干线导线截面不宜小于70mm2，支干线导线截面不宜小于50mm2，分支线导线截面不宜小于35mm2。而对于0.4kV低压配电主干线，如果按照最大工作电流来选取输电导线时，在保障供电安全性的基础上，其主干线导线截面不宜小于35mm2，分支干线导线截面不宜小于25mm2。在线路安装时，应选取标准的钢芯铝绞线，禁止使用单股、破股线。
5.更新改造变压器类型
我国供配电网中电气设备普遍存在能耗高，电气性能和经济性都比较低的现象。因此，推广使用Sn型及非晶合金铁心型低损耗变压器、线缆、金具等节能型变配电设备及附件不仅可以提高线路供电可靠性，而且能大大减少电网中的能耗。SZ11-M-T节能型变压器的控制损耗、空载电流以及负载损耗均较小，有效减少了电网的电能损耗。但是综合性能指标越高的变压器，其价格也越高，因此，在电网规划时，应该根据区域负荷特性，合理选取变压器参数，保证系统从技术和经济性等方面都具有良好的特性。[5]
有载调压变压器和电压调压器是两种特殊的变压器。利用有载调压变压器可以解决供配电系统夏秋季用电集中造成“大马拉小车”的情况，可以有效提高区域白昼用电负荷变化的切换，保证系统高效经济运行。电压调压器可以有效克服长距离输电造成的电压质量差、电压波动大的问题，有效提高供电远端的综合电能水平，保证工农业高效正常生产。
6.平衡变压器三相负荷
由于配电网用电时限集中，负荷峰谷差较大，这不仅需要在系统中设置较大容量的供配电设备，同时由于负荷电流的变化，线路运行工况切换频繁，系统电能损耗较严重。負荷形状曲线参数K是系统负荷变化最为直接的体现，若负荷曲线K=1时，系统整体电能损耗为A，那么当K=1.05时，电能损耗将达到110%A，而当K=1.1时，电能损耗高达121%A。因此，搞好负荷平衡分配调度工作是电网节能降损的一种有效措施。在电能分配调度过程中，要重视峰谷负荷的调整，对于一些大容量用户而言，应该采用相应政策制度或电价机制刺激用户在夜间或中午进行生产工作，达到削峰填谷的作用，使得系统负荷曲线变得更为平坦，K值更为接近1。这样不仅提高了系统供配电设备综合电气性能，同时降低了系统的电能损耗。
7.增加无功补偿装置
电能转换成其他能源的过程，不仅是有功功率消耗过程，同时还需要无功容量参与建立交变磁场。电网中配电变压器、电动机等感性电气设备在工作时，就需要从电网中吸收大量的无功功率来建立和维持磁场性能。系统中无功容量不断减少，电能功率因素也就相应减小了。因此，采用无功补偿装置可以提高电网功率因素，减少电能的损耗。对于中低压配电网而言，可以采用并联相应容量的无功动态补偿装置（SVC）或静态无功补偿电容器等方法来实现系统无功容量的实时补偿。由于供配电网结构比较复杂，因此，在进行系统无功容量补偿时，一般需要遵循“集中和分散补偿”相结合的综合补偿方案，在变配电所内采用集中无功补偿装置进行总体补偿，提高线路功率因素，而在各用电点处需采用对应容量的无功补偿装置进行就地补偿，提高电能的电压质量水平，保证工农业生产高效经济的运行。由于供配电网特殊的复杂结构，在进行电网无功补偿优化时，应该结合工程的实际情况，不能简单套用。对于0.4kV电能用户终端在进行用电规划设计时，应该根据实际情况合理选择无功就地补偿方案和容量，提高电网供电可靠性和质量水平。
三、结束语
本文在分析了我国低压配电网中线损管理中存在的问题后，详细分析总结了低压配电网的节能降耗经济运行综合技术措施。节能降耗经济运行不仅可以提高电网运行可靠性，同时还可以有效降低电网线损率，保证电网高效稳定运营发展，提高供电企业的综合运营经济效益。
参考文献：
[1]范围博,许保平.大容量有载自动调容变压器在低压配电网中的应用[N].国家电网报,2008-05-01.
[2]胡景生.变压器能效与节电技术[M].北京:机械工业出版社,2007:353-368.
[3]丁心海,等.改进配电网线损计算方法的几点建议[J].电力系统自动化,2001,(13):57-60.
（责任编辑：刘俊卿）