摘    要

 

本文首先對線損理論計算的方法，分別從輸電線路損耗、配電變壓器損耗、配電網線損，均方根電流和平均電流低壓線路等5個方面進行了介紹和分析，然后通過介紹線損在線路中不是平均分布，線路前端損失大，主干大于分支損失的分布規律，針對電網電能損失的規律和特點，采取以少的投資取得最大節電效果，實現多供少損，提高電網經濟效益的目的，從而引出了降損的四項技術措施，即調整完善電網結構，調節線路電壓、增強配變布點和提高功率因數；最后講述了在實際工作中采取的降低線損的管理措施。

關鍵詞：配電網　節能　降損  措施

 

 

1.綜　述

全面實施城鄉電網改造后，提高了電網安全供電水平，有效地促進降損節能，增效工作的全面開展，但由于在實施電網改造時受到資金、地理條件或歷史遺留等多方因素的制約，很多縣級電網還未能從根本上徹底的進行科學、規范的技術改造，加之相應的各項制度未能及時健全，管理工作出現脫節，致使實際線損與理論線損存在較大差距，直接影響了企業經濟效益，所以針對以上問題，本文予以以下分析。

1.1線損理論計算方法的描述

線損理論計算是降損節能，加強線損管理的一項重要技術管理手段。通過理論計算可發現電能損失在電網中分布規律，通過計算分析能夠暴露出管理和技術上的問題，對降損工作提供理論和技術依據，能夠使降損工作抓住重點，提高節能降損的效益，使線損管理更加科學。所以在電網的建設改造過程及正常管理中要經常進行線損理論計算。

線損理論計算是項繁瑣復雜的工作，特別是配電線路和低壓線路由于分支線多、負荷量大、數據多、情況復雜，這項工作難度更大。線損理論計算的方法很多，各有特點，精度也不同。這里介紹計算比較簡單、精度比較高的方法。

1.1.1輸電線路損耗

當負荷電流通過線路時，在線路電阻上會產生功率損耗。

（1）單一線路有功功率損失計算公式為：△P = I R

式中△P—損失功率，W；

I—負荷電流，A；

R—導線電阻，Ω

（2）三相電力線路有功損失為：△P =△P +△P +△P =3Ⅰ R

（3）溫度對導線電阻的影響：導線電阻R不是恒定的，在電源頻率一定的情況下，其阻值隨導線溫度的變化而變化。

銅鋁導線電阻溫度系數為 =0.004。

在有關的技術手冊中給出的20℃時的導線單位長度電阻值。但實際運行的電力線路隨周圍的環境溫度變化的；另外，負載電流通過導線電阻時，發熱又使導線溫度升高，所以導線中的實際電阻值隨環境溫度和負荷電流的變化而變化。

（4）線路電壓降△U為 ：△U=U －U =ⅠZ

1.1.2配電變壓器損耗（簡稱變損）功率△P

配電變壓器分為鐵損（空載損耗）和銅損（負載損耗）兩部分。鐵損對某一型號變壓器來說是固定的，與負載電流無關。銅損與變壓器負載率的平方成正比。

1.1.3配電網電能損失理論計算方法

配電網的電能損失，例如配電線路。由于配電網點多面廣，結構復雜，客戶用電質量不同，負載變化波動大，要計算出某一條線路在某一時刻或某一段時間內的電能損失是很困難的。因為不僅要詳細的電網資料，還要有大量的運行資料。這些運行資料是很難取得的，另外，某一段時間的損失情況，不能真實反映長時間的損失變化，因為每個負載點的負載隨時間隨季節發生變化。而且這樣計算的結果只能用于事后的管理，而不能用于事前預測，所以在進行理論計算時，都要對計算方法和步驟進行簡化。

為簡化計算，一般假設：

（1）線路總電流按每個負載點配電變壓器的容量占該線路配電變壓器容量的比例，分配到各個負載點上。

（2）每個負載點的功率因數cos 相同。

這樣，就能把復雜的配電線路利用線路參數計算并簡化成一個等值損耗電阻。這種方法叫等值電阻計算。

設：線路有m個負載點，把線路分成n個計算段，每段導線電阻分別為R ，R ，R ，……R

a.設基本等值電阻Re

b.負載電流附加電阻Re

c.溫度附加電阻Re

在線路結構未發生變化時，Re、Re 、Re 三個等效電阻其值不變，就可利用一些運行參數計算線路損失。

1.1.4均方根電流和平均電流的計算

1.1.4.1均方根電流法

該電力網元件電阻為R，通過該元件的電流為I，當電流通過該元件時產生的三相有功功率損耗為: ∆P=3I

則該元件在24h內的電能損耗為: ∆A=3

由于i是隨機變量，一般不能準確的獲得，上述積分式解不出來，如把計算期內時段劃分得足夠小，則可完全達到等效。一般電流值是通過代表日24h正點負荷實測得到的，設每小時內電流值不變，則全日24h元件電阻中的電能損失為:

∆A=3(I ×24I

式中： 為均方根電流，A ;t為計算期小時數，h.

而I

    1.1.4.2平均電流法（形狀系數法）

    平均電流法是利用均方根電流與平均電流的等效關系進行能耗計算的方法。

    因為用平均電流計算出來的電能損耗是偏小的，因此還要乘以大于1的修正系數。令均方根電流與平均電流之間的等效系數為K，稱為形狀系數，其關系式為K=

式中：I 為代表日負荷電流的平均值，A;  為代表日的均方根電流，A。

K值的大小與直線變化的持續負荷曲線有關，可按下式計算

K

式中： 為最小負荷率，它等于最小電流（I ）與最大電流(I )的比值。

損耗電量計算式為 。

1.1.5低壓電網線損計算（估算）

　　低壓電網比10（6）KV配電網更加復雜，有三相四線制、單相制、三相三線制等供電方式，而且各相電流也不平衡，各種容量的變壓器供電出線數不一樣，沿線負荷的分布沒有嚴格的規律，同一回主干線可能由集中導線截面組成等。同時，它又往往缺乏完整、準確的線路參數和負荷資料。要詳細、精確計算低壓電網的電能損耗要比計算高壓配電網的電能損耗困難的多。因此，一般都采用近似的簡化計算（估算）方法。

　　１.等值電阻法

　　低壓電網與10（6）KV配電網的特點相似，依次用等值電阻法計算低壓電網典型臺變（區）的電能損耗也是可行的。蘇州供電局用此方法對幾十個典型臺變（區）進行了計算，并與電壓損失法計算的結果及連續數月實抄統計的結果相比較，誤差在1～2個百分點，說明這種方法精度要高一些，尤其是對那些主干線和分支線區分不十分明顯的低壓電網來說更適合。

　　具體的說就是應用10（6）KV配網等值電阻法的計算數學模型，考慮到低壓電網的特殊性，利用配電變壓器總表的有功、無功電量，代替10（6）KV線路的首端電量。各用戶電能表的容量代替10（6）KV線路中配電變壓器的容量，線路的結構參數與10（6）KV線路等值電阻法類似組織，所不同的是考慮單相負荷與三相負荷的折算問題。因為單相系統功率傳輸損耗為三相系統的6倍，所以可以將單相負荷點到三相系統的距離（即線路長度）按6倍記入，形狀系數、電壓可用配電變壓器出口首端的實測數據來得到，這種方法對低壓電網進行全部計算顯然是不可能的，但對于少數臺變（區）進行典型計算，摸清損耗的情況和規律具有實際意義。

　　２.電壓損失法

　　電壓損失法是部頒《電力網電能損耗計算導則》推薦計算低壓電網電能損耗的方法。

　　電壓損失法只要求簡單的電壓運行數據，避免了難于整理的結構數據，既簡單運行又比較合理，部頒《電力網電能損耗計算導則》對此法提供了一個結論公式。

設線路的阻抗為R+jX，通過的電流為Ｉ，根據式∆U%= ×100%分別乘以 即把原來相電壓變為線電壓，可以寫出電壓損耗為

∆U%= ×100%　（　1式　）　　

由于低壓配電線路的導線截面較小，線間幾何均距也較小，從而Ｒ>>Ｘ，所以（1式）還可以近似的簡化為∆U%≈  （2式）

功率損耗的百分數為∆P%=   （3式）

由上式可以得到功率損耗百分數和電壓損耗百分值的比例系數為：

K =        （4式）

由（3式）和（4式）還可以得到K 的近似值K ≈  （5式）

對主干線導線相同、沿線均勻分布的負荷，還可以推導出

∆U%≈     （6式）

∆P%=       （7式）

K =     （8式）

式中：Ｒ為線路總的電阻，Ω；I為線路始端電流，A；U為線路始端電壓，KV；cos 為功率因數。

對一般的情況可以寫出：

     （9式）

           （10式）

設cos  ， 則可以得

K ≈       （11式）

式中：Ｉ 為從變壓器出口到電壓最低點間各段的電流，Ａ和電阻，Ω；Ｉ為線路首端電流，Ａ；n為從變壓器出口到電壓最低點間的線段數。

　　由上述推導可知，Ｋ 值和配電線路的結構及負荷分布規律有關，另外還和三相電流不平衡程度有關。如主干線首段長度占全部主干線長度的比例越大，Ｋ 值就越大，在一般情況下，可以近似的取Ｋ =0.75。雖然由∆Ｐ%＝Ｋ •∆Ｕ％求出的是主干線功率損耗的百分值，但是由于小分支線的損耗僅占總損耗的百分之幾，因此，它對總損耗的影響不大。

　　３.臺變（區）損失率法

　　臺變（區）損失率法是部頒《電力網電能損耗計算導則》推薦的又一種簡單近似計算線損的方法，對于低壓電網范圍廣，機構復雜，配電變壓器容量不相同。臺變（區）多，要進行全面線損計算是不可能的，因此，只能選擇供電負荷正常，計量齊全，電能表運行正常，無竊電現象的具有代表性的數個臺變（區）進行。通過典型計算，可以了解其他臺變（區）的線損情況，從而達到掌握低壓電網線損的基本情況。具體做法如下：

　　（1）弄清低壓電網各臺變（區）基本情況，如配電變壓器類型、臺數、容量，低壓線路包括接戶線長度、截面，供電方式包括單相、三相三線制、三相四線制，用戶包括照明和非普用戶數量，電能表數量等。

　　（2）實測同一天、同一時段，抄錄各臺變（區）容量、各典型臺變（區）總表的供電量和臺變（區）內的售電量。

　　（3）計算實測期內各典型臺變（區）的損失電量及線損率，并計算各容量的臺變（區）平均損失率L 。

　　（4）根據各臺變（區）基本情況，按配電變壓器容量分組，組內配電變壓器用供電量之和乘以該組典型臺變（區）平均線損率L ，即得到該組臺變（區）的損失電量，計算式為∆A = L 。

（5）把各組臺變（區）的損失電量相加，得到低壓電網的總損失電量，計算式為∆A= 式中：n為配電變壓器按容量劃分的組數；Ａ 為第i臺配電變壓器低壓側月供電量，kWh。

1.1.6電壓損失計算

電壓質量是供電系統的一個重要的質量指標，如果供到客戶端的電壓超過其允許范圍，就會影響到客戶用電設備的正常運行，嚴重時會造成用電設備損壞，給客戶帶來損失，所以加強電壓管理為客戶提供合格的電能是供電企業的一項重要任務。

電網中的電壓隨負載的變化而發生波動。國家規定了在不同電壓等級下，電壓允許波動范圍。國電農（1999）652號文對農村用電電壓做了明確規定：

（1）配電線路電壓允許波動范圍為標準電壓的±7%。

（2）低壓線路用戶電壓允許波動范圍為標準電壓的±10%。

電壓損失是指線路始端電壓與末端電壓的代數差，是由線路電阻和電抗引起的。

電抗（感抗）是由于導線中通過交流電流，在其周圍產生的交變磁場所引起的。各種架空線路每千米長度的電抗X （Ω/km），可通過計算或查找有關資料獲得。

設線路電流為I，線路電阻R，電抗為X，線路末端電壓分別是U ，U ，負載的功率因數為cos 。

電壓降△U=△ =△ =IZ

電壓損失是U 、U 兩相量電壓的代數差△U=△U －△U

由于電抗X的影響，使得 = 的相位發生變化，一般準確計算△U很復雜，在計算時可采用以下近似值法：△U=IRcos  +τxsin

1.1.7線損小指標

為了便于檢查和考核線損管理工作 （圖1所示），根據具體情況可建立以下與線損管理有關的小指標進行內部統計和考核。

　　１.“關口”表計所在的母線電能不平衡率

母線電能不平衡率=

輸入母線的電量為輸入電量，由母線輸出的電量為輸出電量，根據部頒《電力網電能損耗管理規定》發電企業和供電企業的220KV及以上變電所母線電能不平衡不應超過±1%，220KV以下變電所母線電能不平衡率不應超過

±2%。

省、市電力公司線損指標

一次網損指標

地區線損指標

500kv

網損

220kv

網損

省、市電網調度所管理

110kv

網損

35kv及以下城市電網線損

35kv及以下農村電網線損

35kv

網損

 

10kv及以下配電線損

35kv網損

10kv及以下配電線損

市區供電分局管理

縣供電局管理

地區電網調度所管理

地市級供電局管理

  　　

         電力網線損指標分級管理示意圖1

  2.月末及月末日24時抄見電量比重率

  月末及月末日24時抄見電量比重率= %

  月末一般指月末最后1～3天，各單位可根據具體情況自行定月末抄表的期限，月末日24時及月末抄見電量一般占總售電量的75%以上。

  3.電壓監測（視）點的電壓合格率

  監測（視）點的電壓合格率（%）= ×100%

  電壓合格時間=總運行時間 — 電壓不合格時間

  監測（視）點的電壓，應用記錄式（統計式）儀表進行監測統計。

  所用電率由各變電所統計、上報，并接受考核。

  4.電能計量“五率”

    電能計量“五率”是指電能表周期輪換率、修調前檢驗合格率、現場檢驗合格率、電壓互感器二次回路電壓降周期受檢合格率、計量故障差錯率、電能計量“五率”由負責效驗表計的部門統計、上報，并接受考核。

  5.電容器高峰投運率、可用率

  電容器高峰投運率= ×100%

  電容器高峰可用率= ×100%

  該指標由變電所統計，調度、變電所接受考核。

  6.電網關口高峰、低谷功率因數

   高峰功率因數=

   低谷功率因數=

一般地區電網高峰功率因數≥0.95，低谷功率因數不大于高峰功率因數

  7.其他小指標

   其他小指標可根據本系統具體情況制定和考核，如降損措施節電量包括：新、擴建輸、變電工程投運后的效果，增加無功設備、調壓設備的效果，改進運行方式，開展經濟調度的效果，更換變壓器的效果等；營業追補電量包括：計量不準、故障追補的電量，漏抄、漏計、錯抄、錯算倍率追補的電量，改進用戶計量裝置（電壓降、變比等）追補的電量，用戶違章用電追補的電量，查處竊電追補的電量等。

    線損小指標要狠抓落實，責任越直接越好，要求越具體越好，并且要搞好統計分析，嚴格考核，獎懲分明，只有這樣才能發揮小指標的作用，促進線損工作深入開展。

1.1.8線損分布規律

線損在線路中不是平均分布的，線路前端損失大，主干損失大于分支損失，為便于分析，設一典型線路。線路中有n個相同的負載，截線路為相等的n段。

（1）從首端起，10%的線路其損失占總損失的27.1%，到60%線路時，損失比達到93.6%。

（2）由前往后同樣長度的線路段損失比迅速降低。

由此可見，線路損失集中在線路前半部分，應重要考慮這部分線路的降損措施。

 

2.一般解決方法

2.1降損的技術措施

采取技術措施降低線損是線損管理工作的基礎。針對電網電能損失的規律和特點，采取以少的投資取得最大節電效果，實現多供少損，提高電網經濟效益的目的。本節主要討論高低壓配電網的技術降損方法。

2.1.1調整完善電網結構

電網結構對線損的形成有重要影響。在電網的規劃建設與改造過程中，要充分考慮對線損的影響，一個結構布局合理的電網，對客戶能夠提供合格的電能，對電力企業本身能夠長期以低損、高效的供電方式，實現較高的經濟效果。調整電網結構應考慮以下幾個方面：

（1）電源應設在負荷中心，線路由電源向周圍輻射。農村低壓用電要盡量使配電變壓器安裝在負荷的中心位置。高壓線路進村，避免配電變壓器在村外，由低壓線路進村與各負荷連接的樹狀供電方式。由單邊供電改為中心供電，電能損失功率是原來的1/8左右。所以，電源點的位置很重要。

（2）縮短供電半徑，避免近電遠供和迂回供電。10kv線路供電半徑應不大于15km，0.4kv線路供電半徑不大于0.5km。由于各地的經濟發展情況不同，山區與平原、城鎮與農村差別很大。在條件差的地區完全按以上供電半徑要求，很難實現，也不經濟。根據《農村低壓電力技術規程》推薦，0.4kv線路的優化供電半徑也可根據以下方法確定：

1）設備容量密度在1000kw/km 以上的地區，供電半徑為0.4km。

2）設備容量密度在400—1000kw/km 的地區，供電半徑為0.5km。

3）設備容量密度在200—400kw/km 的地區，供電半徑為0.7km。

4）平原及山牧區，設備容量密度小于200kw/km 地區供電半徑：平原塊狀地區應大于1.0km；帶狀地區不應大于1.5km。

農村變電所應按小容量、密布點、短半徑的要求進行設置。

（3）合理選擇導線截面。增加導線截面會降低導線電阻，減少電能損耗和線路壓降。導線截面積與電能損耗成反比關系，但增加導線截面會增加投資，在增加導線截面時，要綜合考慮投入與降損的關系。

一般來講，線路中電能損失大部分集中在主干線部分，在主干線中又集中在線路首端到末端，從主干線到分支線由大到小的順序選擇階梯型導線截面，同時要考慮今后的發展和電壓降的要求。

10kv配電線路導線截面：主干線不宜小于70mm ，支干線不宜小于50mm ，分支線不宜小于35mm 。

0.4kv低壓主干線按最大工作電流選取導線截面，但不應小于35mm ，分支線不得小于25mm ，禁止使用單股、破股線和鐵線。有一個很好的例子，四川武乙鎮是一個山區鎮，距離變電所超過15km，由于該鎮小水電的發電量和負荷量基本平衡，另外由于該鎮供電所對小水電的無功發電量和負荷電量管理得好，有功、無功電量維持平衡，雖然該供電所月平均供電量都在20多萬kw·h，但變電所出線的負荷電流長期接近0，年平均線損率不大于1%，電氣接線如圖2所示。

 

  ~

 

 

                      0.5km         0.5km 1.5km

 

 

           水電站2                                        變電站

                     無功用戶     居民用戶

 

                                0.5km

無功用戶

～

                                          水電站1

 ~

 

 

 

         水電站3

圖1  武乙鎮地區電氣接線圖

而同樣的一些山區鎮由于用電負荷少，小水電全部往外送，其線損率都長期居高不下。

這個例子可以使我們悟出一個道理：總體規劃的合理性得到的經濟效益是不可估量的。在安排小水電上網時，不要只是為了暫時的經濟效益，把上網點安排在路徑長、導線截面小的支線上，而應該用規范的線路引到負荷中心。如果上網負荷比較大，造成主干線損耗過大，就必須把線路架設到變電所。這種做法還可以避免出現支線用戶豐水期線路末端用戶電壓過高而迫使小水電停發的現象。

（4）選擇節能型配電變壓器，并合理選擇容量。配電變壓器損失在配電系統電能損失中占有很大的比重。減少配電變壓器損失對降低綜合損失具有重要作用。減少配電變壓器損失的方法就是采用節能型變壓器和提高配電變壓器負荷率。

1）積極推廣應用S9系列和非晶體合金變壓器。

2）提高配電變壓器負載率。一般農村配電變壓器負載率較低，其鐵損功率大于銅損功率，減少變壓器容量，提高其負載率使其在一個經濟狀態下運行，可以達到變損總量的降低。變壓器經濟運行負載率因型號、容量不同而有所差別。

在實際應用中要對負載性質、無功損耗和最大負荷進行綜合考慮。容量最小應滿足最大負荷的要求，并富有一定余度。配電變壓器容量與用電設備容量之比，采用1:1.5—1:1.8為宜。對大容量不常用的用戶，如排灌用電及枯水期不發電的電站，應裝設專用配變，沒有負荷時變壓器都應退出運行，供電所應專人負責監督。對照明動力混合負荷最好采用“母子”變方式運行。負荷大時2臺變壓器并聯運行，負荷小時只投運小容量變壓器。

△/Y接線的變壓器不但對3次諧波有一定的抑制作用，由于三相負荷不平衡時，輕負荷相繞組的阻抗（輕負荷繞組阻抗增大）不與負荷相串聯，低壓部分甚至可以單相使用，降損效果也是十分有效的 。同時，由于10kv中性點的浮動性，這種接線對于用戶電壓的穩定性也大有好處，應提倡使用。

2.1.2調節線路電壓

在負載功率不變的條件，提高線路電壓，線路電流會相應減少，線路損失會隨之降低。如果將6kv升壓到10kv，線路損失降低64%，將10kv升壓到35kv，線路損失會降低92%。在負載容量較大，離電源點較遠宜采用較高電壓等級的供電方式。

對于運行在一定電壓下的線路，電壓在額定數值上下允許一定的波動范圍。配電線路電壓允許波動范圍為標準電壓的±7%，低壓線路電壓允許波動范圍為標準電壓的±10%。如果線路電壓運行在上限或下限，線路的電能損失是不同的，電壓高則損失低，反之損失高。例如10kv配電線路上限電壓為10.7kv，下限電壓為9.3kv，輸送同樣的功率，用上限電壓供電比用下限電壓供電減少線路損失24%，0.4kv線路用上限電壓供電比用下限電壓供電減少電能損失33%。

提高配電線路供電電壓會增加配電變壓器的損耗。因變壓器空載損耗與所加電壓的平方成正比，有時提高電壓會使綜合損失增加，所以線損、變損應綜合考慮。線路負荷高峰期應提高電壓，低谷時不能提高電壓；變壓器空載損失功率大于線路損失功率時不能提高電壓，應適當降壓。

低壓線路提高供電電壓也會增加機械電能表電壓線圈的電能損失，但一般來說線路損失大于電能表線圈損失，故提高低壓線路電壓是減少低壓線損的一個有效措施。

盡量用三相供電，也是降損行之有效的手段。在同樣線路長度的情況下，由于三相供電，中性線沒有電流，當然中性線也不存在電壓，相當于負荷的一端直接接在了變壓器的中性點上，線路的阻抗明顯減少一半，線損自然也減少一半。廣東太和鎮黃坑管理區按前村后區，農網改造前是單相供電，農網改造時改為三相供電，前后線損同期對比，線損率由12%下降到6.3%。如果三相負荷不平衡，將增加線損。這是因為三相負荷不平衡時，各相的負荷電流不相等，就在相間產生了不平衡電流，這些不平衡電流除了在相線上引起損耗外，還將在中性線上引起損耗，這就增加了總的線損。如果三相負荷平衡，則向量差為零。應當盡可能使各相負荷相對平衡，否則，中性線上將有電流流過。中性線上流過的電流越大，引起的損耗也越大。因此在運行中經常調整變壓器的各相電流，使之保持平衡，以降低線損。一般要求配電變壓器出口處的電流不平衡度不大于10%，因為不對稱負荷引起供電線路損耗的增加與電流不對稱度的平方成正比。在低壓三相四線制線路中，如果線路的電流不平衡附加線損也是相當大的，定期地進行三相負荷的測定和調整工作，使變壓器三相電流接近平衡，這是無需任何投資且十分有效的降損措施。

更換使用年限長的淘汰表，采用新型DD862型電能表，在條件允許下最好采用電子表，因為電子表的誤差以及表損都遠遠低于機械表。據計量部門測試 ，機械式電子表（DD862型）每月要耗損約1kw·h電量，而電子式電表每月只耗損約0.4kw·h電量，減少約60%的表損，廣東清新縣現有農村電表約120800只，采用電子表，每月可減少表損7萬kw·h以上。

2.1.3增加配變布點

從配變的負載情況來看，增加布點非常緊迫，既是經濟性的要求，也是安全性的要求，盡量使配變靠近負荷中心，配變負載在經濟額度之內，提高經濟性，以促進用戶端電壓合格率的提高，根據電壓線損率的理論關系，假設某線路電壓合格率能從80%提高到90%或95%，可以降低的線損分別是（a為電壓提高的百分數）：

△p%=[1－1/（1+a/100） ]×100%

提高到90%時：

△p%=〔1－1/[1+（90%－80%）/100] 〕×100%=（1－1/1.1 ）×100%=17.35%

提高到95%時：

△p%=（1－1/1.15 ）×100%=24.38%

以該線路原線損率7%計量，則分別可以降低7×17.35%=1.2個百分點和7×24.38%=1.7個百分點，降損效果相當明顯。

2.1.4提高功率因數

a.提高功率因數的意義：除白熾燈、電阻電熱器等用電設備的功率因數接近于1之外，其他如三相交流異步電動機、變壓器、電焊機、電抗器、架空線路等的功率因數均小于1，特別是輕載的情況下，功率因數更低。

用電設備功率因數降低之后，將帶來許多不良后果：

（1）使電力系統內的電氣設備容量不能得到充分利用。因為發電機或變壓器都有一定的額定電流和額定電壓，在正常情況下是不容許超過的，根據關系式，若功率因數降低，則有功功率將隨之降低，使設備容量不能得到充分利用。

（2）增加輸、配電線路中的有功功率和電能損耗。設備功率因數降低，在線路輸送同樣有功功率時，線路中就會流過更多的電流，使線路中的有功功率損耗增加。

功率因數降低，還使線路的電壓損失增加，結果在負載端的電壓下降，有時甚至低于允許值，會嚴重影響電動機及其他用電設備的正常運行。特別在用電高峰季節，功率因數太低，會出現大面積的電壓偏低，這對工農業生產帶來很大的損失。

所以，電力系統的功率因數高低，是需要認真研究的一個重要課題，必須設法提高電力網中各個組成部分的功率因數，以充分利用發變電設備的容量，增加其發輸電能力，減少供電線路中的有功功率和電能損耗，并降低線路中的電壓損失與電壓波動，以達到節約電能和提高供電質量的目的。

在國家電力公司國電農[1999]652號文件中的《供電所線損管理辦法》中規定：農村生活和農業線路功率因數不小于0.85；工業、農副業專用線路功率因數不小于0.90。

為了鼓勵用電單位提高功率因數，國家規定了功率因數調整電費的方法。

變壓器容量在315KVA及以上容量的工業客戶的功率因數標準為0.90。

變壓器容量在100~315KVA的工業客戶功率因數標準為0.85。

變壓器容在100KVA及以上的農業客戶功率因數標準為0.80。

當客戶月用電平均功率因數高于標準值時，以減少電費的形式進行獎勵，功率因數越高，獎勵的比例越大。反之，功率因數低于標準值，將以增加電費的形式進行懲罰，功率因數越低，懲罰的比例越大，上交電費就越多。

b.提高功率因數的方法：提高功率因數的途徑主要有：一是減少電力系統中各個部分所需的無功功率，特別是減少負載的無功功率消耗；二是進行補償。

（1）提高自然功率因數：采用降低各變電、用電設備所需的無功功率以改善其功率因數的措施，提高自然功率因數主要有：

  1）正確選用異步電動機的型號和容量。異步電動機在工農業生產中有很大的比重，異步電動機的功率因數和效率，在70%以上負荷率時最高，在額定功率時的cos 約為0.85~0.89；而在空載和輕載運行時的功率因數和效率都很低，空載時的cos 只有0.2~0.3。因此，正確選用異步電動機的容量使其與所帶負載相匹配，對于改善功率因數十分重要的。

2）合理選擇變壓器容量： 在變壓器二次測所帶負荷功率因數一定的情況下，變壓器一次功率因數的高低，取決于負荷率的高低。負荷率高，則一次功率因數高；反之，一次功率因數低，空載時，功率因數最低。為了避免變壓器的空載和輕載運行，一般變壓器的負荷率在50%以上時比較經濟。

（2）無功補償提高功率因數：用無功補償設備補償用電設備所需的無功功率，以達到提高功率因數的目的，這種方法稱為人工無功補償方法。

無功補償設備有移相電容器、同步電動機和同步調相機。電容器補償因具有有功損耗小，安裝維護方便，投資少而被廣泛采用。

加強無功配置，努力提高功率因素。無功補償可以減少網上無功功率的傳輸，改善供電電壓質量，具有良好的經濟效益。現在供電所的無功補償主要應集中于兩點：分散補償和就地補償。就地補償供電所在日常業擴報裝時就給予控制，通過分組補償和單機補償直接將電容器安裝在用戶的低壓配電母線上和用電設備旁，補償容量一般按25%~30%考慮，這樣的優點是具有較好的調壓和降損效果，投切也較及時，接線簡單，便于管理。

但在10kv線路上，最好還是分散安裝電容器組，其優點是可以補償配網及配電變壓器的無功負擔，顯著地降低農網線損，有效地提高電壓。分散電容器組一般安裝在線路分支上，置于距線路首端長度的1/3至1/2之間，安裝點的電壓水平應不超過電容器額定電壓值的1.05倍，每組容量以100~150kvar為宜，而且要安裝避雷器作為過電壓保護。合理地配置補償無功，將會使10kv線路的功率因數得以明顯提高。

功率因數提高對降低線損的效果可以用公式來表示：

cos —原來的功率因數

cos —提高后的功率因數

△p%=[1－（cos /cos ） ]×100%

假設cos =0.84，cos =0.95

則△p%=[1－（0.84/0.95）2]×100%=22.2%

假設原線路線損率為6%，則可以降低線損率6%×22.2%=1.33%，降損效果非常明顯。

（3）補償方式的選擇：

1）隨機補償：把補償電容器安裝在電動機、電焊機等吸取無功功率的用電設備附近，使用電設備所需無功實現就地平衡。這種補償方式節能效果好，但是補償設備利用率低、投資大，所以適用于運行時間長的大容量用電設備或由較長線路供電的情況。

2）隨器補償：即在配電變壓器低壓側安裝并聯電容器進行補償。一是補償負載所需無功，二是補償本身無功需求。由于大多數負載是隨時間、隨季節變化的，采用自動補償或分組補償較好。在采取固定補償時，低負載會產生過補償現象，使電壓升高，所以固定補償容量不應選擇過大，應為平均所需無功容量的1/3~2/3為宜。這種補償方式，能降低配電線路及以上線路設備的電能損失，但對補償點以下線路無降損作用。

3）線路集中補償：即在多負荷點線路上一點或若干點并聯補償電容器進行補償。例如，配電線路上的補償，這種補償方式的節能效果與補償地點和補償容量有關，應科學地選擇。①在線路上取一點進行補償的情況下。補償點在線路首端時，線路中的無功電流分布無變化，沒節能效果；在線路末端，可能存在無功倒送。只要補償點不在首端，補償點之前各段無功電流就會發生變化，從而電能損耗也發生變化，變化的大小和范圍與補償容量有關。最優補償地點從首端起線路總長的2/3處，補償容量取全補償2/3，這時節電效率最高達88%以上。在一般情況下，取補償地點在線路的1/2~4/5，補償容量為全補償的1/2~4/5，這時的節電效率在80%左右。②多點補償。如果線路分支較大或線路較長負載自然功率因數低，可采用分支線分段補償方式，在每一補償段或分支中的補償地點和補償容量的選擇，按前上述原則選取，可取得最高的節電效率。③在線路負載波動大的線路，按平均負載和平均功率因數進行選擇。在最小負載時可能出現過補償現象，但對整個節能效果影響不大。

線路集中補償簡單、投資少、設備利用率高，能改善線路電壓質量，是應推廣的一種補償方式。

4）變電所集中補償：在變電所10kv母線上設置一組或多組電容器組，根據電壓和功率因數需要投切。這種補償方式節能效果不如前幾種方式顯著，但系統電壓低時，能改善電壓質量，一般應作為其它補償方式的補充。

2.2降低線損的管理措施

（1）全面完善線損分級考核制度，嚴格崗位責任制。對于一條10kv饋路的由多個供電所共管的現狀，縣局給各個供電所的分段安裝了關口計量裝置，確保了線損考核制度全面落到實處。

（2）為了減少由于大用戶用電波動而造成供電所線損虛增虛減的現象，在線損考核中將大用戶電量從線損考核中剔除，確保了線損考核能真正反映出供電所線損管理的真實水平。經過以上對線損管理的完善，使線損考核管理逐步形成了“條塊結合、分級負責、指標落實、分工明確”的良好秩序。

（3）定期不定期地組織營業普查，堵塞營業漏洞。通過核查供電所帳、卡、票、表四相符情況，檢查供電所對臨時用電的管理，對表計修校、換驗的管理，以及到現場去實測電能表，核查電能表底數，檢查電壓和電流互感器變化，電能表接線等工作來堵塞營業管理上的漏洞。

（4）對農村電工的管理實行跨村交叉管理，以削弱人情電、關系電產生。

（5）嚴格抄表例日，以30天為一抄表周期嚴格執行，減少因抄表時間差造成的線損波動，從根本上解決大、小月交替對線損的影響。同時切實提高抄表的實抄率和正確率，力求達到100%，盡量杜絕錯抄、估抄、漏抄和錯視倍率等現象的發生。

（6）根據負荷的變化情況，定期不定期地開展線損理論計算工作，通過對計算結果的分析，以準確的數據來及時衡量線損的高低，發現網絡薄弱環節，制定相應的對策，使降損工作有的放矢，富有成效。

（7）集中力量，嚴厲打擊竊電行為。根據《中華人民共和國電力法》和《電力使用與供應條例》等有關法規的規定對竊電行為予以嚴厲打擊，堅決制止。同時，加強供電所人員反竊電知識培訓，提高反竊電整體能力。

（8）每月（季）開展高、低壓線損分析會及線損現場分析會，及時掌握線損完成情況，對存在的問題群策群力提出解決方法。

（9）加強線損專項核查力度，部分供電所對于縣局線損考核，不從自身管理上下功夫，而是通過弄虛作假，來掩蓋線損的真實性。針對這種現象，縣局稽查科實施跟蹤管理和實時管理，對各供電所線損管理情況的真實性以及工作中的存在問題及時檢查監督，使線損工作在管理層的管理更加高效、正規與有序。

 

 

3.經濟效益分析實例

    涇陽縣位于關中平原，是一個農業大縣。涇陽縣電力局承擔著全縣工農業生產和49萬居民的供電任務，現有職工198人，設有管理科6個，下轄鄉鎮供電所21個，35kV變電站4座、開發公司1個，變壓器廠1個，共有10 kv線路39條1153.6km,配有變壓器1700臺,總投資5019多萬元,年售電2.0899億kwh。

    近幾年,由于領導重視,在管理方面加強了指標管理、用電管理、計量管理，各部門做到了各盡其職，密切配合，協同工作。在技術方面調整了網絡布局、電網升壓改造、簡化電壓等級、合理調整運行電壓、縮短供電半徑、減少迂回供電、換粗導線截面、更換高能耗變壓器、增加無功補償容量，使高低壓線損持續下降,高壓線損已經由1998年的10.6%下降到7.8%。據了解,僅高壓線損一塊5年來就挽回損失7000多萬kwh,按平均電價0.49元/kwh計算,折合人民幣3430萬元；而低壓線損一塊降幅則更大,由當年的30%左右,下降到12%以內,僅2000年以來降損節能19800kwh。

電網的經濟運行是降低成本的有效途徑。降低線損實現利潤最大化是縣電力企業的經營目標。要降低線損，電網管理者除了懂得各種技術措施外，還必須堅持不懈，用科學的方法做深入、細致、扎實的工作，將線損率降到合理水平，為電力企業爭取更大效益作貢獻。

 

致         謝

 

在老師的指導下,經過近一個月的努力,配電網節能降損研究終于設計完成了，在此我對老師給予幫助表示衷心的感謝,并且感謝曾給予我幫助的李莘同學等。

在畢業設計過程中，張利軍老師在百忙之中對我的設計給予了細致的指導和建議,對我的輔導耐心認真，并給我們提供了大量有關資料和文獻，使我的這次設計能順利完成。通過這次畢業設計使我對以前學習的知識得到了更深的了解,并使知識得到了進一步的鞏固.

 

 

參考文獻

 

《節能降損技術手冊》齊義祿編 中國電力出版社2001年1月1日出版

《縣供電企業管理》國家電力公司農電工作部編 中國電力出版社2004年4月出版

《國家電力公司電力網電能損耗管理規定》

《供電所線損管理辦法》

  《電力網電能損耗》虞忠平編  中國電力出版社2000年9月出版