基于配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)原則的低壓臺(tái)區(qū)高損標(biāo)準(zhǔn)研究

吳 彧

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局，廣東汕頭515041）

0 引言

線損是電能在電網(wǎng)傳輸過程中，在輸電、變電、配電和營(yíng)銷等各個(gè)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的電能損耗。線損可分為技術(shù)線損和管理線損。技術(shù)線損是電能在電網(wǎng)傳輸過程中，由各個(gè)傳輸介質(zhì)固有的物理特性所產(chǎn)生的電能損耗；管理線損是電能在電網(wǎng)傳輸過程中，由于計(jì)量、抄表、竊電及其他人為因素造成的電能損失。

本文的研究對(duì)象為技術(shù)線損[1]。從分電壓等級(jí)的角度看，由于低壓配電網(wǎng)設(shè)備規(guī)模大，分布廣，直接與千千萬萬用戶緊密聯(lián)系，低壓線損水平遠(yuǎn)高于其他電壓等級(jí)的線損水平，低壓降損工作是線損管理的重中之重，有效降低低壓線損率對(duì)改善供電企業(yè)線損整體水平具有重大意義。

開展技術(shù)降損工作首先必須界定技術(shù)高損對(duì)象的范圍，而界定范圍的前提就是確定高損的標(biāo)準(zhǔn)，因此確定高損標(biāo)準(zhǔn)是整個(gè)線損管理工作的基礎(chǔ)。

本文根據(jù)《廣東電網(wǎng)配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)原則》確定的低壓臺(tái)區(qū)規(guī)劃建設(shè)改造標(biāo)準(zhǔn)，研究確定低壓臺(tái)區(qū)出現(xiàn)高損情況的綜合邊界條件，并將各類邊界條件通過線損理論計(jì)算系統(tǒng)，仿真計(jì)算出高損低壓臺(tái)區(qū)的線損數(shù)值范圍。

1 制定臺(tái)區(qū)高損標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)和原則

《廣東電網(wǎng)配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)原則》（以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)原則》）以保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為原則，用于指導(dǎo)配電網(wǎng)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)劃建設(shè)。

以《指導(dǎo)原則》為基礎(chǔ)，來進(jìn)行低壓臺(tái)區(qū)高損標(biāo)準(zhǔn)的制定，不僅能從設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)判定設(shè)備的高損情況，也能綜合低壓臺(tái)區(qū)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效等各類運(yùn)行要求，確保技術(shù)降損工作以《指導(dǎo)原則》為依據(jù)合理實(shí)施。

本文確定低壓臺(tái)區(qū)高損標(biāo)準(zhǔn)的若干原則：

（1）按照《指導(dǎo)原則》技術(shù)要求，選取不滿足《指導(dǎo)原則》的臨界設(shè)備參數(shù)和臨界運(yùn)行參數(shù)作為線損理論計(jì)算的邊界條件。

（2）對(duì)于少數(shù)《指導(dǎo)原則》中未明確的參數(shù)，以實(shí)際規(guī)劃建設(shè)中滿足建設(shè)改造的條件、其他技術(shù)規(guī)定的要求或者典型方式作為計(jì)算邊界條件。

（3）根據(jù)《指導(dǎo)原則》，不同供電區(qū)域的設(shè)備和運(yùn)行參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，因此按照不同的供電分區(qū)確定不同的低壓臺(tái)區(qū)高損標(biāo)準(zhǔn)。由于A+類供電區(qū)在全省數(shù)量極少，且選取的參數(shù)要求與A類一致，因此A+和A類供電區(qū)在研究中合并為一類。

2 低壓臺(tái)區(qū)線損理論計(jì)算方法

國(guó)內(nèi)外專家對(duì)中低壓配電網(wǎng)線損的計(jì)算提出了各類方法，包括基于實(shí)測(cè)線損的臺(tái)區(qū)損失率法、電壓損失法、等值電阻法以及近年來新發(fā)展的配電網(wǎng)潮流改進(jìn)算法等等[2-4]。

對(duì)于本次研究，選定的計(jì)算方法所采用的計(jì)算參數(shù)應(yīng)該盡量與《指導(dǎo)原則》中的各類要求相對(duì)應(yīng)，因此本文低壓臺(tái)區(qū)線損理論計(jì)算采用電壓損失法。電壓損失法通過對(duì)低壓臺(tái)區(qū)的首端電壓和末端電壓進(jìn)行采樣，計(jì)算出電壓降，并通過疊加一個(gè)由低壓主干導(dǎo)線截面決定的系數(shù)，共同計(jì)算出低壓臺(tái)區(qū)損耗。

電壓損失法計(jì)算的輸入?yún)?shù)包括主干線型號(hào)、功率因數(shù)角、臺(tái)區(qū)首端電流、首端電壓、末端電壓、負(fù)荷分布、電表戶數(shù)等[5]。

3 高損臺(tái)區(qū)參數(shù)邊界條件分析

3.1 主干線型號(hào)參數(shù)的選定

根據(jù)電壓損失法計(jì)算公式，計(jì)算過程參數(shù)包括低壓導(dǎo)線的電阻R和電抗X，兩個(gè)參數(shù)均由導(dǎo)線型號(hào)決定。根據(jù)《指導(dǎo)原則》，低壓主干線的線徑要求如下：A+、A、B類地區(qū)截面大于等于120 mm2，其他大于50 mm2。依照以上制定臺(tái)區(qū)高損標(biāo)準(zhǔn)的原則，結(jié)合實(shí)際建設(shè)的典型情況，A+、A及B類等市區(qū)線路選取銅芯形式，C、D類等縣城農(nóng)村地區(qū)選取鋁芯形式。選取參數(shù)結(jié)果如下：A+、A、B類地區(qū)選取的主干線邊界參數(shù)取銅120 mm2，C、D類地區(qū)選取鋁50 mm2。

3.2 功率因數(shù)的選定

由電壓損失法的計(jì)算原理可知，低壓臺(tái)區(qū)的線損率與低壓臺(tái)區(qū)首端的功率因數(shù)有關(guān)。在感性負(fù)荷較大的情況下，如無功補(bǔ)償裝置配備不足或者未及時(shí)投入運(yùn)行的條件下，功率因數(shù)會(huì)出現(xiàn)下降，功率因數(shù)越低，通過低壓臺(tái)區(qū)輸送的無功電量越大，線損率相應(yīng)越高。在按照《指導(dǎo)原則》進(jìn)行配網(wǎng)無功補(bǔ)償配置時(shí)，中壓側(cè)功率因數(shù)補(bǔ)償按不低于0.95進(jìn)行配置，配變低壓側(cè)功率因數(shù)接近于中壓側(cè)功率因數(shù)，選取的功率因數(shù)邊界參數(shù)為0.95。但考慮到C、D類地區(qū)無功配置及無功裝置運(yùn)行的實(shí)際情況，結(jié)合各類用戶功率因數(shù)控制在0.85～0.95的要求，C類縣城、城鎮(zhèn)選取功率因數(shù)邊界參數(shù)為0.9，D類農(nóng)村地區(qū)選取功率因數(shù)邊界參數(shù)為0.85。

3.3 臺(tái)區(qū)首端電流的選定

根據(jù)廣東配電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)管理關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)體系，設(shè)備的正常負(fù)載率區(qū)間為20%～80%，負(fù)載率高于80%的情況視為重載。根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行管理實(shí)際，當(dāng)設(shè)備負(fù)載率達(dá)到80%時(shí)，就剛好偏離正常運(yùn)行區(qū)間，設(shè)備也出現(xiàn)損耗較高的情況。而且在目前廣東電網(wǎng)的投資策略下，解決重載問題的項(xiàng)目達(dá)到二類項(xiàng)目的立項(xiàng)要求。

因此，將設(shè)備首端電流設(shè)定為導(dǎo)線額定允許電流的80%，則主干線采用銅120 mm2的低壓臺(tái)區(qū)首端電流Ia和主干線采用鋁50 mm2的低壓臺(tái)區(qū)首端電流Ib分別為：Ia=310 A，Ib=176 A。

3.4 首末端電壓的確定

根據(jù)《指導(dǎo)原則》對(duì)電壓偏差允許范圍的規(guī)定，220 V端用戶的允許電壓偏差為-10%～+7%，即低壓臺(tái)區(qū)末端的電壓不能低于U2：U2=198 V?？紤]電壓不滿足要求的臨界情況，因此選取末端電壓的邊界參數(shù)為198 V，為滿足理論計(jì)算系統(tǒng)的輸入要求，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的線電壓值，即343 V。配變變低首端380 V的允許電壓偏差為-7%～+7%，即首端電壓不能高于U1：U1=406 V。選取首端電壓的邊界參數(shù)為406 V。

3.5 負(fù)荷分布的確定

根據(jù)運(yùn)行實(shí)際和線損理論計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)置，臺(tái)區(qū)負(fù)荷分布的典型類型包括：頭重尾輕、正常均勻分布、頭輕尾重、末端分布四個(gè)類型。

這四個(gè)類型對(duì)損耗的影響逐個(gè)增大。正常的低壓臺(tái)區(qū)負(fù)荷分布應(yīng)是均勻分布或者負(fù)荷集中在臺(tái)區(qū)的前段，但部分臺(tái)區(qū)由于負(fù)荷分布不合理造成了線路損耗增加，這是低壓臺(tái)區(qū)高損的一個(gè)重要原因。為充分考慮這種情況帶來的高損影響，低壓臺(tái)區(qū)的負(fù)荷分布選定“頭輕尾重”，即四個(gè)典型分布類型中首先出現(xiàn)負(fù)荷分布不合理的類型。

3.6 電表戶數(shù)的確定

根據(jù)低壓臺(tái)區(qū)的首端電流、電壓和功率因數(shù)，可以確定低壓臺(tái)區(qū)的供電容量。主干線采用電纜銅120 mm2的供電容量為Sa=204 kVA；主干線采用鋁50 mm2的供電容量為Sb=116 kVA。

查詢《指導(dǎo)原則》中戶均配變?nèi)萘繉?duì)于低容量的要求，取值如表1所示。

表1 戶均配變?nèi)萘客扑]表

根據(jù)總的供電容量和戶均配變?nèi)萘?，?jì)算出相應(yīng)的電表戶數(shù)如表2所示。

表2 電表戶數(shù)表

4 低壓臺(tái)區(qū)線損計(jì)算

根據(jù)以上對(duì)邊界條件的分析，得到不同供電分區(qū)下的高損計(jì)算邊界條件。按照以上各類供電分區(qū)的邊界參數(shù)，錄入廣東電網(wǎng)線損理論計(jì)算管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，四個(gè)供電區(qū)域分類對(duì)應(yīng)四個(gè)不同的低壓臺(tái)區(qū)模型，分別計(jì)算，結(jié)果如下：A+、A類為5.84%，B類為5.86%，C類為8.27%，D類為8.83%。

5 低壓臺(tái)區(qū)高損標(biāo)準(zhǔn)確定

根據(jù)《指導(dǎo)原則》對(duì)各類計(jì)算邊界參數(shù)的要求，A（A+）類和B類供電分區(qū)參與計(jì)算的參數(shù)基本相同，線損率計(jì)算結(jié)果接近，為便于指導(dǎo)實(shí)際的工作，將低壓臺(tái)區(qū)高損標(biāo)準(zhǔn)劃分為三類，并將數(shù)值化為0.5%的整數(shù)倍，如表3所示。

表3 低壓臺(tái)區(qū)高損標(biāo)準(zhǔn)表

當(dāng)技術(shù)線損值或者理論線損值大于以上高損標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則該臺(tái)區(qū)一定存在不滿足《指導(dǎo)原則》的情況，低壓臺(tái)區(qū)存在因設(shè)備配置不滿足要求或運(yùn)行方式不合理等原因引起的高損情況，實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)高損的判定結(jié)果，開展臺(tái)區(qū)分析，確定不滿足《指導(dǎo)原則》的具體原因，從而指導(dǎo)實(shí)際的建設(shè)改造工作。

6 結(jié)語

目前，多數(shù)地區(qū)尚無明確且兼顧運(yùn)行電網(wǎng)安全性和可靠性的臺(tái)區(qū)高損標(biāo)準(zhǔn)，完全采用設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型計(jì)算出的高損標(biāo)準(zhǔn)未能考慮運(yùn)行中更為重要的可靠性問題，而且即使達(dá)到高損標(biāo)準(zhǔn)也可能無法滿足建設(shè)改造的必備條件，對(duì)實(shí)際降損工作指導(dǎo)意義不足。

基于《廣東電網(wǎng)配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)原則》確定的低壓臺(tái)區(qū)高損標(biāo)準(zhǔn)，一方面為線損管理提供了一個(gè)具體的高損參考依據(jù)，另一方面達(dá)到高損標(biāo)準(zhǔn)的低壓臺(tái)區(qū)必定存在不滿足《指導(dǎo)原則》的因素，造成低壓臺(tái)區(qū)高損的原因主要包括：臺(tái)區(qū)供電半徑過長(zhǎng)、線徑過小、功率因數(shù)過低、負(fù)荷分布不合理等。通過數(shù)據(jù)分析，確定引起高損的具體設(shè)備和原因，以此開展相應(yīng)的運(yùn)行方式調(diào)整或者建設(shè)改造工作，有利于實(shí)現(xiàn)高損低壓臺(tái)區(qū)的技術(shù)高損降損目標(biāo)。