降低供電線路電壓損耗的方法研究

時云洪 張龍 來瑞 王楠

【摘? 要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會用電需求不斷增加，生活供電線路電壓損耗大，影響社會資源消耗，不容忽視。因此，論文研究了降低供電線路電壓損耗的方法，以期減少常規(guī)供電線路的電壓損耗，促進(jìn)能源節(jié)約，減少資源浪費(fèi)，提高能源使用效率，為我國降低供電線路電壓損耗提供相應(yīng)的對策，進(jìn)而提高供電效率。

【Abstract】With the rapid development of the economy， the social demand for power is constantly increasing， and the large voltage loss of the living power supply line， which affects the consumption of social resources， cannot be ignored. Therefore， this paper studies the methods to reduce the voltage loss of power supply line， so as to reduce the voltage loss of conventional power supply line， promote energy conservation， reduce resources waste， improve energy use efficiency， and provide corresponding countermeasures for reducing the voltage loss of power supply line in China， and thus improving the power supply efficiency.

【關(guān)鍵詞】輸電系統(tǒng);供電線路;電壓損耗

【Keywords】power transmission system; power supply line; voltage loss

【中圖分類號】TM75? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）03-0187-02

1 引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的用電需求不斷增加，截至2018年底，我國的全年發(fā)電量達(dá)到7萬億千瓦，同比增長8.4%，并且占全球發(fā)電量的25%。因此，為了保證我國社會電力供應(yīng)的可靠高效，需要改善供電線路的損耗問題。但是，在供電線路方面，我國依然處于較低水平。供電損耗主要包括輸送電線路損耗和設(shè)備運(yùn)行損耗，目前的供電損耗量較大，隨著“西電東送”等相關(guān)工程的推進(jìn)，電網(wǎng)覆蓋和運(yùn)輸能力進(jìn)一步加強(qiáng)，損耗也隨之增多，為解決該問題，電力輸送逐漸成為備受關(guān)注的工程，需加強(qiáng)對降低供電線路電壓損耗的相關(guān)研究，以補(bǔ)齊短板，促進(jìn)國內(nèi)電力事業(yè)進(jìn)步。

2 降損措施

2.1 提高供電線路的輸電容量

降低供電線路電壓損耗的方法有很多種，通過提高供電線路的輸電容量來降低電壓損耗能夠起到非常好的效果。例如，在通過架空線路的方式進(jìn)行長距離、大容量的電能輸送過程中，運(yùn)用高壓直流輸電線路的方式比交流輸電線路方式的線路損耗更小。同等電壓的情況下，直流電比交流電的輸電容量高2～5倍，并且在輸電功率相等的情況下，輸電變換器的損耗也是直流電更小。因此，直流電比交流電的輸電損耗更小，我國也普遍使用高壓直流輸電系統(tǒng)進(jìn)行長距離、高容量的輸電作業(yè)。降低供電線路損耗的方式有很多，首先，最常用的方式是通過提高電壓增加線路的傳輸容量，此方法可以有效地降低輸電過程中的相對損耗量;其次，可以使用耐高溫的導(dǎo)線材料，從材料上降低損耗，特別是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)效益最好的鋁包鋼導(dǎo)線，其生產(chǎn)成本相對較低，并且該材質(zhì)的導(dǎo)線損耗情況較好。

2.2 科學(xué)運(yùn)用無功補(bǔ)償方法，提高供電輸送功率

在供電系統(tǒng)中，如只有電阻性負(fù)荷，則功率因數(shù)為1。但是供電系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中卻需要很多其他電氣設(shè)備的介入，才能保證供電系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，而這類電氣設(shè)備如變壓器、電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐等都會使得供電線路的無功損耗增加。而這種無功損耗的增加也就會使得供電線路下游的電壓降低，增加了供電線路的理論損耗情況。因此，很多工程項(xiàng)目在實(shí)際設(shè)計的過程中使用電容器無功補(bǔ)償?shù)姆桨竵硖岣吖β室蛩?，達(dá)到提高供電效率、減少損耗的目的。

2.3 更換原有供電線路的高耗能設(shè)備

導(dǎo)線的電阻是導(dǎo)致供電線路損耗問題的主要因素之一，在輸送電容量相同的情況下，電阻越大，損耗越大，因此，要選用電阻小的導(dǎo)線作為輸電載體。同時，導(dǎo)線的電阻和導(dǎo)線的橫截面積成反比例關(guān)系，所以要盡量選擇橫截面積大的導(dǎo)線作為供電線路的載體。由于我國早期經(jīng)濟(jì)并不發(fā)達(dá)，因此，現(xiàn)在很多農(nóng)村地區(qū)的老舊供電系統(tǒng)使用的是橫截面積小、電阻大、負(fù)載重的導(dǎo)線進(jìn)行供電輸送工作，使得其在日常供電過程中的損耗非常高，具有空載損耗高、短路損耗大等問題。因此，需要在未來的電網(wǎng)建設(shè)過程中，抓緊進(jìn)行農(nóng)村地區(qū)老舊電網(wǎng)的優(yōu)化升級工作，更換經(jīng)濟(jì)效益更好的導(dǎo)線，以此達(dá)到降低供電線路損耗的效果。

2.4 合理配置變電器，降低線路損耗

2.4.1 提高供電線路的傳輸電壓

若變電站主要用負(fù)荷調(diào)節(jié)方式進(jìn)行調(diào)壓，則調(diào)壓工作相對比較方便，工作人員可以根據(jù)線路負(fù)荷的實(shí)際情況，以及當(dāng)?shù)夭煌竟?jié)不同時間段的用電情況，科學(xué)地調(diào)整主變分接開關(guān)，在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)提高電壓運(yùn)行水平，以此達(dá)到減虧的目的。此外，根據(jù)負(fù)荷的大小，可利用變壓器的并聯(lián)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行曲線，合理切換。

2.4.2 提高電氣設(shè)備的效率

通過合理配置變電器，提高電網(wǎng)輸送效率也是降低線路電壓損耗的一種常見方法。從節(jié)能的角度來看，由于配電網(wǎng)變壓器數(shù)量多且長期處于運(yùn)行狀態(tài)，其工作效能有所下降，因此，提高相關(guān)電氣設(shè)備的工作效率，即使是千分之一，也將極大地提高供電線路的輸送效率。同時，使用高導(dǎo)電線、擴(kuò)大導(dǎo)體橫截面積或用銅線代替鋁線等，也能有效地減少空載損耗。因此，如果采取減少空載損耗的方法，則有可能使供電線路的負(fù)載損耗增加。所以在實(shí)際的供電線路降損減虧過程中，往往會選擇使用鐵芯的變壓器，從總體考慮來降低材料和設(shè)計成本。通過適當(dāng)調(diào)整配電變壓器的電源負(fù)載，可合理分配變壓器，實(shí)現(xiàn)對每個配電站區(qū)域的定期負(fù)載測量，對每個基站區(qū)域的負(fù)載情況和發(fā)展趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確把握。在低壓配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃中，還應(yīng)考慮該領(lǐng)域負(fù)載增長的趨勢，準(zhǔn)確合理地選擇配電變壓器的容量，不要過大或過小，避免“大馬拉車”的現(xiàn)象。此外，根據(jù)國家相關(guān)法規(guī)，對于既有高損耗變壓器，在經(jīng)濟(jì)許可條件下，用低損耗變壓器逐漸取代高損耗變壓器，以減少配電網(wǎng)絡(luò)的損失。

2.5 應(yīng)用新型超導(dǎo)材料

輸電線路的電阻由終端用戶使用電器的電阻和導(dǎo)線中的電阻共同組成，在對輸電線路功率進(jìn)行計算時，導(dǎo)線上的電壓一般高于整體電壓U。所以在進(jìn)行供電線路輸電功率計算時，所得的功率并不是導(dǎo)線上的功率。因此，在實(shí)際計算中要通過消耗掉整體電壓U的方式來計算，利用公式P=I（IR）進(jìn)行計算。同時，由于終端用戶的電阻不斷變化，沒有固定值，所以導(dǎo)線段的電壓也是實(shí)時發(fā)生變化的。所以當(dāng)整體電壓變大時，功率不變則終端用戶的電阻增加，導(dǎo)線電壓變小，這時會發(fā)現(xiàn)最終計算公式仍為P=I（IR），所以電阻對于供電線路電壓損耗的影響較大，因此，選用電阻較小的新型超導(dǎo)材料能夠起到非常好的降低電壓損耗的效果。

2.6 降損的管理措施

通過加強(qiáng)供電線路的日常管理工作也能有效地減少線路損耗，這類因管理因素造成的線路損耗也被稱為管理線損。為了有效地降低管理損耗，首先，計算線路的理論損耗值，并且將理論損耗與實(shí)際的損耗情況進(jìn)行比較分析，如果實(shí)際損耗比理論損耗更高，那么說明供電線路存在漏損等管理問題。其次，分析供電線路的最優(yōu)損耗率和理論損耗率，如果理論損耗率更高，則說明供電線路的結(jié)構(gòu)布局不合理，供電線路日常運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益沒有達(dá)到最優(yōu)值。所以通過優(yōu)化管理損耗情況，定期地對供電線路進(jìn)行計算分析，找出降損減虧過程中的不足之處，發(fā)現(xiàn)供電線路結(jié)構(gòu)布局的薄弱環(huán)節(jié)，并且給出下一步的優(yōu)化方法。減虧節(jié)電是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，既要從微觀上做好減虧工作，又要做好宏觀上的管理工作。例如，加強(qiáng)供電線路輸送線損的管理工作，通過建立線損管理小組的方式進(jìn)行定期的線損檢查和線損分析，對可能發(fā)生的線損制定減虧方案。同時，可以做好線損的理論計算工作，充分了解供電線路的線損分布情況和線損的薄弱點(diǎn)，并以此制定科學(xué)的線損管理指標(biāo)，根據(jù)該方案對相關(guān)檢查和管理人員進(jìn)行考核，從管理人員這一環(huán)節(jié)做好減虧管理工作。最后，做好電網(wǎng)的設(shè)計和改進(jìn)工作，使得供電電網(wǎng)的供電輸送方案更加科學(xué)合理，提高供電輸送效率，降低輸送過程中的損耗，最終提高供電輸送的經(jīng)濟(jì)效益。

雖然減少線損的方法有很多，但是需要科學(xué)選擇，根據(jù)輸電線路的實(shí)際情況選擇最合適的方法降低輸送損耗，不可盲目地為了降低損耗而不計后果地使用降低損耗的手段，以此影響供電線路運(yùn)行的安全性和可靠性。

3 結(jié)論

供電線路存在一定的電力損耗，這是在電力輸送過程中無法避免而產(chǎn)生的，應(yīng)合理計算損耗，同時，采用提高輸電容量、降低輸送線路的電流、無功補(bǔ)償、將原有的高耗能設(shè)備進(jìn)行科學(xué)更換、合理配置變電器、利用新型超導(dǎo)材料及采取管理措施等系列技術(shù)和方法來降低損耗，從而降低資源的消耗率，提高資源的利用效率，從而促進(jìn)節(jié)能降耗、綠色發(fā)展。

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