配電網(wǎng)線損計(jì)算與降損技術(shù)措施研究

楊哲 王璐 呂景

【摘要】線損是配電網(wǎng)必然面對(duì)的問題，為了幫助相關(guān)人員更好地應(yīng)對(duì)此類問題，本文從引發(fā)線損的主要原因出發(fā)，對(duì)線損的幾種科學(xué)計(jì)算方式進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并重點(diǎn)說明了可供利用的降損措施，希望能對(duì)提高供電效益有所幫助。

【關(guān)鍵詞】供配電系統(tǒng) 線損計(jì)算 電網(wǎng)降損

引言：使用設(shè)備和電線進(jìn)行長(zhǎng)距離的電力輸送是當(dāng)前供配電的主要方式，在此過程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)能量的流失，為了能夠?qū)p耗控制在合理范圍內(nèi)，需要利用科學(xué)公式計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，采用有效的降損辦法改進(jìn)配電網(wǎng)過度浪費(fèi)的情況。

一、配電網(wǎng)出現(xiàn)線損的理論原因

第一，一般高壓配電網(wǎng)采用的都是鋁絞線，可以盡量降低電阻，輸送更多的電量到用戶的手中，但是阻值較低不意味著不會(huì)造成阻礙，可能會(huì)由于線路的質(zhì)量、角度、彎折等問題造成過度的電阻損耗;第二，配電與供電之間出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致線路的超負(fù)荷運(yùn)行，如果這種情況不能及時(shí)制止，就會(huì)引發(fā)電纜溫度升高、設(shè)備性能下降、用戶斷電等問題，影響電能的正常供應(yīng);第三，根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，電流輸送會(huì)使電力設(shè)備周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)的形成與維持需要消耗能量，即為勵(lì)磁損耗;第四，供電公司自身的電網(wǎng)設(shè)計(jì)和管理存在漏洞，處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果缺乏效力，不能保證數(shù)值與事實(shí)的一致性，管理成本和線路能量可能會(huì)存在意想不到的流失現(xiàn)象。

二、配電網(wǎng)線損計(jì)算方法

（一）均方根電流法

均方根是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，即將有效數(shù)值分別平方，將得到的結(jié)果進(jìn)行算數(shù)平均值計(jì)算，最后開平方得到均方根數(shù)值。均方根電流法得出了數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，并且流程比較簡(jiǎn)單，是特別常用的電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方法，在具體工作時(shí)，需要選擇工作日的某一天作為代表，以24小時(shí)為計(jì)算對(duì)象，在每個(gè)整點(diǎn)實(shí)測(cè)帶負(fù)荷電路的電阻、電流、三相有功和無功功率等參數(shù)，將其套入對(duì)應(yīng)的公式中獲得均方根電流數(shù)值，并可以進(jìn)一步計(jì)算出各種元件的功率損耗、代表日當(dāng)天的電阻電能損耗等。

（二）等值電阻法

在上述均方根電流計(jì)算的基礎(chǔ)上，等值電阻法的理論概念是將配電網(wǎng)電纜的阻值和包括變壓器在內(nèi)的其余設(shè)備阻值，以等效電阻的方法表達(dá)出相加后的總體數(shù)值，而在某一時(shí)段里，流經(jīng)這些電阻的均方根電流就是造成線損的主要因素，計(jì)算時(shí)將均方根電流平方，再與等值電阻相乘，再加上變壓器設(shè)備空載的能量損耗，就能得出配電網(wǎng)整體的電能損耗。這種方式是對(duì)均方根電流法的改進(jìn)，但是對(duì)等值電阻的假設(shè)精度要求較高，需要保持較高的專業(yè)性。

（三）最大電流法

此種方法的工作流程是先計(jì)算配電網(wǎng)在某一時(shí)間跨度的平均線損功率，再選取此時(shí)段的最大電流時(shí)刻計(jì)算出最大的線損功率，而二者的比值被稱作損失因數(shù)，而后帶入公式即可獲取到電能的損耗。這種方法對(duì)于時(shí)段的選擇要求較高，如果負(fù)荷過于嚴(yán)重就會(huì)令結(jié)論出現(xiàn)很大的偏差。另外，配電網(wǎng)常常使用三項(xiàng)線路的輸送方式，每一相的電流數(shù)值可能不盡相同，存在不平衡的情況，需要針對(duì)不同的線路進(jìn)行最大電流法應(yīng)用，還要考慮變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)電流數(shù)值的不同，實(shí)際操作較為復(fù)雜。

三、配電網(wǎng)降損措施的應(yīng)用

（一）配電線路的建設(shè)和改造

多數(shù)配電網(wǎng)出現(xiàn)嚴(yán)重的線損問題都與供電公司的技術(shù)管理有關(guān)，特別是國網(wǎng)在當(dāng)?shù)剜l(xiāng)縣的搭建敷設(shè)，環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，并且缺少完備的基礎(chǔ)設(shè)施支持，容易出現(xiàn)建設(shè)疏漏，為日后大量的能量損耗埋下隱患。所以，供電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和改造應(yīng)當(dāng)盡可能地長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，可采取降低電纜迂回、增大線路電壓、精準(zhǔn)控制輸電范圍等方式，使農(nóng)村也能用上安全高效的電力網(wǎng)絡(luò)，甚至考慮更換農(nóng)網(wǎng)的原有硬件系統(tǒng)，使用更科學(xué)更智能的現(xiàn)代化配電系統(tǒng)，從根本上降低線損，并結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)配電進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，增強(qiáng)電能的輸送率。

（二）電網(wǎng)的無功補(bǔ)償

配電網(wǎng)中存在不同的阻抗，在一些電力環(huán)節(jié)中可以存在無功損耗的情況，對(duì)于電力的無端消耗影響較大，在對(duì)河南農(nóng)村的實(shí)際電網(wǎng)狀態(tài)調(diào)查過程中，可以發(fā)現(xiàn)常常存在變壓器和電機(jī)等設(shè)備局部功率不足、架空線超出標(biāo)準(zhǔn)功率、電容器額定容量不合理、實(shí)際補(bǔ)償效果不好等問題，需要重新針對(duì)局部進(jìn)行無功補(bǔ)償處理，比如更換較大的電容量、為系統(tǒng)配備無功電源、使用低壓電容器接入變壓器的低壓側(cè)、將并聯(lián)電容器接入配電網(wǎng)的高壓母線上等方式都可以獲得顯著的成果，通過無功補(bǔ)償將會(huì)提升電力系統(tǒng)的功率利用效果，能夠盡可能維持電壓的平穩(wěn)，增加有功功率，是降低線損的主要途徑。

（三）針對(duì)計(jì)量裝置的技術(shù)性改進(jìn)

針對(duì)線損進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量是為工作人員提供反饋的主要依據(jù)，其工作成果與公司的管理和技術(shù)密切相關(guān)，而為了滿足農(nóng)村電網(wǎng)架設(shè)要求，我們可以針對(duì)硬件裝置進(jìn)行技術(shù)改良，注重核心技術(shù)創(chuàng)新和節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，是計(jì)量裝置的數(shù)據(jù)分析更加可靠。比如配電網(wǎng)根據(jù)用戶的不同電量需求，針對(duì)性地設(shè)置不同級(jí)別的電流互感器以及多線圈互感器，并且要保證計(jì)量裝置的透明性，作為用電量的參考依據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏電問題，降低用電損耗。

（四）合理選擇變壓器容量

如果可以在合理范圍內(nèi)盡量提高電網(wǎng)的電壓，就會(huì)有效降低損失，而電壓的控制主要與變壓器容量相關(guān)，在進(jìn)行農(nóng)村電網(wǎng)改造時(shí)，需要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況盡量選擇大功率的變壓器設(shè)備，但是同時(shí)需要注意，大容量變壓器消耗了更多的空載功率，并且很可能與農(nóng)村的總體用電量不匹配，造成能量的冗余，最終出現(xiàn)更大的線損問題，可以根據(jù)工作負(fù)荷處于容量70%的要求進(jìn)行變壓器設(shè)計(jì)。除了科學(xué)設(shè)定變壓器容量數(shù)值以外，還要為變壓器配備斷路裝置，當(dāng)農(nóng)村用電量呈現(xiàn)長(zhǎng)期明顯下滑時(shí)，可以屏蔽掉大容量裝置，提高線路效率。

（五）開發(fā)和使用新型原材料

在一些碩博實(shí)驗(yàn)室中，有專門針對(duì)電力系統(tǒng)研究新材料的人才，供電公司可以選擇與其合作，了解先進(jìn)的材料科學(xué)，為電網(wǎng)降損提供新思路。比如在電纜外涂抹RTV/PRTV防閃污材料，它們結(jié)合了現(xiàn)代科技和高性能聚合物，具有優(yōu)異的絕緣和保護(hù)效果，可以降低線路出現(xiàn)損壞的風(fēng)險(xiǎn)，以此降低線損。

四、總結(jié)

綜上所述，供電公司為了避免資源和財(cái)產(chǎn)浪費(fèi)，需要科學(xué)解決線損問題，利用數(shù)學(xué)、物理等專業(yè)學(xué)科為人們提供工作幫助，進(jìn)而改進(jìn)配電網(wǎng)的工作策略，降低有功損耗、無功損耗、線路損耗等，達(dá)到優(yōu)質(zhì)的供電效果。