配电网线损原因及其技术降损措施

４８　《电气开关｝（２００６．Ｎｏ．６）　文章编号：１００４－－２８９Ｘ（２００６）０６－－００４８—０４　配电网线损原因及其技术降损措施　徐瑜黄近秋　（惠州学院电子科学系，广东　惠州　５１６０１５）　摘要：探讨了造成配电网电能损耗的各种原因，从线路损耗、变压器经济运行、功率因数补偿、负荷平衡以及运　行电压水平等方面进行了分析和计算，并针对性的提出了降低线损的技术措施。　关键词：电能损耗；功率补偿；负荷平衡；经济运行　中图分类号：ＴＭ７２　文献标识码：Ｂ　Ｔｈｅ　Ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　Ｌｉｎｅ　ＬＯＳＳ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｘＵ　Ｙ锐ＨＵＡＮＧ　Ｊｉｎ—ｑｉｕ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｈｕｉｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｕｉｚｈｏｕ　５１６０１５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｐｏｗｅｒ　ｌｏｓｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉ１，Ｂａｓｅｄ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｅ　ｈａｖｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｐｏｗｅｒ　ｌｏｓｓ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ，ｐｏｗｅｒ　ｆａｃｔｏｒ　ａｎｄ　ｌｏａｄ　ｂａｌａｎｃｉｎｇ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｈａｓ　ａｌｓｏ　ｇｉｖｅｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｐｏｗｅｒ　ｌｏｓｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｌｏｓｓ；ｐｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｌｏａｄ　ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　１引言　２输电线路本身电阻引起的损耗　电力网电能损耗（简称线损），是电网经营企业在　输电线路本身存在电阻，当负荷电流通过时，将损　电能传输和营销过程中自发电厂出线起至客户电度表　耗电能。损耗电能的大小与线路电阻Ｒ成正比，三相　止所产生的电能消耗和损失。线损率是衡量线损高低　供电线路的三相有功功率损耗可用下式计算：　的指标，综合反映和体现了电力系统规划设计、生产运　／ｋＰＬ＝３１。Ｒ×１０　＝＝＝３（—　）　Ｒ×１０　行和经营管理的水平，是电网经营企业的一项重要经　济技术指标。因此降低线损是提高电力企业经济效益　一再Ｓ２　Ｒ一　　ＸＩＯ－３１０一　Ｒ×１０—３×　　的主要措施之一。线损电量不能直接计量，它是由供电　Ｄ　量与售电量相减计算出来的。线损电量占供电量的百　一　ｏ＿。ｋｗ　分比称为线路损失率，简称线损率。计算公式为：　式中　一线路通过的负荷电流（Ａ）　线损率＝（线损电量／供电量）×１００　Ｕ　一线路的额定电压（ｋＶ）　＝（供电量一售电量）／供电量×１００　，ｏ４　Ｒ一线路每相的电阻（０）　电力网电能损耗由三部分组成：一是固定损耗，指　Ｓ、Ｐ、Ｑ一通过线路的视在、有功、无功负荷　所有变压器铁耗之和；二是可变损耗，指线路与配电变　（ｋＶＡ、ｋＷ、ｋａｒ）　压器铜耗之和；三是管理损耗，指抄表差错、计量仪表　ｃｏｓ　负荷的功率因数　不准、偷窃电等管理不妥引起的损耗。管理线损通过管　理和组织上的措施来降低；技术线损通过各种技术措　对于１０ｋＶ地区配电网络，因负荷点多，分支线路　蔚来降低。采取技术措旋降低线损是线损管理工作的　长，而线路导线电流密度选择偏大（普遍大于２Ａ／　基础。电网降损技术措施涉及电网的各个方面，下面就　ｍｍ。），故降损潜力较大。主要措施有：　配电网线损从技术方面分析一些原因并提出对策。　２．１合理布置线路　首先电源应设在负荷中心，线路由电源向周围辐　射，低压用电要尽量使配电变压器安装在负荷的中心　维普资讯 http://www.cqvip.com

《电气开关））（２００６．Ｎｏ．６）　位置。其次可缩短供电半径，避免近电远供和迂回供　电。１０ｋＶ线路供电半径不应大于１５ｋｍ，０．４ｋＶ线路　供电半径不应大于０．５ｋｍ．　２．２合理选择导线截面　由于增加导线截面会降低导线电阻，减少电能损　耗和线路压降，故导线截面与电能损耗成反比关系，但　增大导线截面的同时也会增加线路投资及维修管理费　用，因而在选择导线截面时，要综合考虑投入与降损的　关系，架空线路导线截面应根据我国现行的经济电流　密度选择。　一般线路中电能损失大部分集中在主干线部分，　在主干线中又集中在线路首端到末端，可从主干线到　分支线按由大到小的顺序选择阶梯型导线截面，同时　要考虑今后的发展和电压降的要求。１０ｋＶ配电线路　导线截面：主干线不宜小于７０ｍｍ。，支干线不宜小于　５０ｍｍ。，分支线不宜小于３５ｍｍ。。０．４ｋＶ低压主干线　按最大工作电流选取导线截面，但不应小于３５ｍｍ。，　分支线不应小于２５ｍｍ。，禁止使用单股、破股线和铁　线。　３配电变压器的损耗　变压器有空载损耗（即铁损尸。）和负载损耗（铜损　Ｐ　），总损耗为：　△Ｐ—Ｐｏ＋Ｐ　（Ｓ／ＳＮ）　＝Ｐ。＋Ｐ　（Ｉ／ＩＮ）。（ｋＷ）　式中５、　一实际负荷与实际负荷电流（ｋＶＡ、Ａ）　Ｓ　Ｎ、ＩＮ一额定容量与额定电流（ｋＶＡ、Ａ）　配电网中的变压器老型号较多，变压器负荷系数　又偏高（普遍大于０．８５），可采取的降损措施如下：　３．１选择节能变压器　目前节能变压器有ＳＬ７型、Ｓ７型和Ｓ９型，其中　ｓ９系列有载调压型变压器比ＳＩ　７系列损耗再降低　２３　左右，应积极推广应用ｓ９系列，１０ｋＶ配变要坚　决淘汰老型号高耗能变压器，原有的ｓ７系列可继续使　用，新安装的一律采用Ｓ９系列配变。　３．２合理选择变压器容量　当变压器铁损等于铜损时，变压器损耗最少，效率　最高，即变压器负荷系数Ｂ一＾、／Ｐ。／Ｐ　时，理论上是变　压器的最佳负荷系数，但从经济角度来考虑，可取Ｂ　为０．５～０．７。　４线路日负荷不均衡引起的损耗　用电高峰期间，线路电流增大，而有功功率又与电　４９　流成正比，变压器和输电线路有功损耗大增。若采取避　峰措施，则在高峰期间减少的电能损耗要比低谷期间　所增加的电能损耗大得多，从而整体上减少了电能损　耗。为避峰节电计算，定义如下三个负荷系数：　避峰负荷系数△口一△１／１Ｎ＝ｐ／（ＳＮＣＯＳ　高峰负荷系数ｔ￣ｍａｘ＝＝＝　／ＩＮ　低峰负荷系数ａ　＝　／ＩＮ　式中　Ｐ、ｃｏｓ　避峰负荷（ｋＶＡ）及功率因数　△　一避峰负荷电流（Ａ）　一一高峰时电流（Ａ）　一低峰时电流（Ａ）　假设Ｒ为线路及变压器线圈等效电阻，ｔ为避峰　时间，△　为高峰时由于避峰减少的电能损耗，△　ｚ　为低谷时由于避峰增加的电能损耗，则　△Ｗ１￣＂／ｍａｘｚＲｆ一（　一△　）　Ｒｆ　一２Ｉ　△　Ｒｆ一△　。Ｒｆ　△Ｗ。一（　ｍｉ　＋△　）。Ｒｆ—　Ｒｆ　一２Ｉ　ＡＩＲｔ＋△　Ｒｔ　所以　△Ｗ一△Ｗ１一△Ｗ２　＝２　△　Ｒｆ一△　Ｒｆ一２　△ＩＲｔ一△　Ｒｔ　＝２　Ａ　ＩＩＮ２　ｃ　一　一　一２Ａ口（口　一ａ　ｍｉ　～△ａ）Ｉ￣Ｒｔ　令　得△ａ一　此时△　有最大值，即负荷越均衡，减少电能损　耗越大。　地区电网，特别是自供区电网，日负荷曲线变化很　大，尤其是后半夜负荷很低，峰谷相差极大，可见调整　负荷曲线避峰节能潜力很大。对此可根据电网电力供　应情况和各类用户不同用电规律，合理安排生产过程，　调整生产设备的用电时间，使之在低谷期间运行。有条　件情况下采取峰谷电价，一般峰谷电价可相差４～６　倍，以达到避峰节能、降低损耗的目的。　５　电网功率因数低引起的损耗　电力网的功率因数降低，使感性电流分量增大，感　性电流通过线路电阻和变压器线圈电阻时，将产生电　能损耗。功率因数降低，还使线路的电压损失增加，结　果在负载端的电压下降，有时甚至低于允许值，会严重　影响电动机及其他用电设备的正常运行。特别在用电　高峰季节，功率因数太低，会出现大面积的电压偏低，　维普资讯 http://www.cqvip.com

５０　《电气开关｝（２００６．Ｎｏ．６）　这对工农业生产带来很大的损失。功率因数下降与损　△　）。×２Ｒ一３１。Ｒ＋２△　Ｒ＋６ＡＩ　Ｒ　耗增加的关系见下表１所示。　表１功率因数下降与损耗增加的关系表　ｃＯｓ　０．９５　０．９０　０．８５　０．８０　０．７５　０．７０　０．６５　０．６０　可见三相不平衡时，线路上增加了２ＡＩ。Ｒ损耗，　中性线上额外增加了６ＡＩ。Ｒ损耗。　三相负荷不平衡，不但增加线路和变压器有功损　耗，也将危及配变的安全运行。因此应经常测量配变低　＋△Ｐ　１１　２３　３８　５６　７８　１０４　１３６　１７８　由此可见，电力系统的功率因数高低与损耗密切　压出线电流，调整各相负荷，力争各相负荷平衡　根据　《配电线路及设备运行规程》要求，在变压器出线处三　相电流不平衡度不应大予１５　，以减少线损，若超过　相关，必须设法提高电力网中各个组成部分的功率因　数，以充分利用发变电设备的容量，增加其发输电能　力，减少供电线路中的有功功率和电能损耗，并降低线　路中的电压损失与电压波动，以达到节约电能和提高　供电质量的目的。国家电力公司国电农Ｅ１９９９３６５ｚ号　文件中的《供电所线损管理办法》规定：农村生活和农　业线路功率因数不小于０．８５；工业、农副业专用线路　功率因数不小于０．９０。　提高功率因数的途径主要有：　１）提高自然功率因数　合理选择和使用电气设备，降低各变电、用电设备　本身所吸收的无功功率，即提高自然功率因数，是改善　功率因数的基本措施。因为电动机、变压器等是感性负　荷时吸收无功功率最多的用电设备，选用的容量愈大，　吸收无功功率愈大　如果这些设备经常处于空载或轻　载运行，即所谓“大马拉小车”，功率因数和设备效率都　会降低，这是不经济的。所以变压器和电动机的实际负　荷率在７５　左右时比较经济。　２）人工补偿提高功率因数　采用无功补偿设备补偿用电设备所需的无功功　率，提高功率因数，即人工无功补偿方法。　无功补偿设备有移相电容器、同步电动机和同步　调相机。电容器补偿因有功损耗小、安装维护方便、投　资少的特点而被广泛采用。无功补偿可采用电容分散　补偿和集中补偿相结合，高压补偿和低压补偿相结合　的方法，就地进行无功补偿。　６三相负荷不平衡引起的损耗　配电变压器既带三相对称负荷，又带单相负荷和　两相负荷。各相负荷大小分布不均，结果引起相线中总　损耗增加，而且中性线上也有额外损耗。当三相负荷不　平衡时，加入其中一相电流增加△　，另一相减少△　，　中性线上电流为√３　ＡＩ；中性线上电阻按２尺考虑，　这三相不平衡引起损耗为：　△Ｐ一［（　＋△　）。＋（　一△　）　＋　。］×Ｒ＋（√３　２５　９／５，可能使超载的某相绕组严重发热而损坏。　７提高供电电压降低电能损耗　在负载功率不变的条件，提高线路电压，线路电流　会相应减少，线路损失会随之降低。因此在允许范围内　适当提高运行电压，即可改善电能质量，又可降低损　耗，收到良好的经济效果。提高运行电压与降低线损的　关系可用下式表示：　△Ｐ　Ａｏ一［１一——　一］×１００　９／５　（１＋　）。　式中△Ｐ　９／５一线损降低的百分数；　ａ一电压提高的百分数。　由上述公式计算可知，当电压提高５　时，线路和　变压器的电能损耗将降低９　，这是一个比较大的数　值，可以说是事半功倍。电网升压后可降低电网的电能　损耗见表２。　表２升压后降损表　对于运行在一定电压下的线路，电压在额定数值　上下允许一定的波动范围。配电线路电压允许波动范　围为标准电压的土７　，低压线路电压允许波动范围　为标准电压的土１Ｏ　９／５。线路电压运行在上限或下限，　线路的电能损失是不同的，电压高则损失低，反之损失　高。例如１ＯｋＶ配电线路上限电压为１０．７ｋＶ，下限电　压为９．３ｋＶ，输送同样的功率，用上限电压供电比用　下限电压供电减少线路电能损失２４　Ａｏ；０．４ｋＶ线路用　上限电压供电比用下限电压供电减少电能损失３３　（下转第５４页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

５４　《电气开关｝（２００６．Ｎｏ．６）　如果此电路的开关频率位于声波范围内，电机还会产　生噪音。　２）在逆变器ＤＣ侧的正负端到地线之间跨接　１００ｎＦ以下的电容器。　３抑制逆变器对外产生干扰的方法　为减少逆变器对外产生的干扰，一般采取三种方　３）制线与信号线应与电源线分开，通常距离在　２００ｃｍ以上即可。　收孺日期：２００６—０９－－０４　Ｉ，，’’ＩＤＩＩ．＇＇’＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇，，，，，＇，＇，＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇　法：尽量使逆变器本身少发出于扰信号；提高被干扰对　象的抗干扰能力；采取隔离措施，使变频器传送到被干　扰对象的干扰信号减弱。在这三种方法中，对变频器用　（上接第５ｏ页）　户来说，唯一可行的是第三种方法。因为第一种方法往　往会影响到变频器本身性能的正常发挥，第二种方法　对变频器用户来说更加困难。通常情况下，对低频干扰　可通过串接滤波器之类的元件来阻止其沿电缆传播，　防止电机过热和噪声；对高频干扰可采取屏蔽、良好接　地和搭接等手段防止电磁波向外传播。　４采取的抑制措施　（１）接地　首先必须分清“安全接地”和“电磁干扰　接地”是有差别的。特别是高频区域，由于集肤效应，在　接头处将呈高电阻状态，造成接地不良，使系统对外的　干扰增强，对外界的影响也变的敏感。因此在电磁干扰　接地时，需要很低的高频阻抗。具体操作方法：在使用　机壳作为公共地时，需要去除连接点处的油漆或其他　涂料，以确保低电阻连接；不同接地点之间，使用尽量　短的扁平导线将其连接起来，并经常检查所有的接地　点，以防止脱落或松动现象。　（２）变频器安装在机壳内。变频器安装在机壳内既　能屏蔽交流调速系统向外辐射能量，又能防止外界电　磁波进入本系统。具体施工时要注意，机壳、电缆屏蔽　层及电机机壳三者应连在一起。　（３）滤波器。使用滤波器是为了阻止干扰信号沿电　源线传输并进行阻抗变换，使干扰信号不能通过地线　传播而被反射回干扰源。在变频器输入输出端都应安　装滤波器。在输入端，几个电容与扼流圈结合起来便构　成一个简单且效果不错的滤波器。为使滤波器能够有　效的发挥功效，在安装输入端滤波器时尽量靠近变频　器安装，并与变频器共基板。在变频器输出端串联安装　滤波器，能够解决电机过热和噪声问题，采取了输出滤　波器就不用在变频器和电机之间使用屏蔽电缆线来防　止电磁辐射，这样不仅降低了系统成本，减少安装费　用，而且能很好的抑制变频器对外产生的干扰。　（４）其他措施　１）采用屏蔽线的方法削弱电磁感应和静电感应。　提高配电线路供电电压会增加配电变压器的铁损。因　变压器空载损耗与所加电压的平方成正比，有时提高　电压会使综合损失增加，所以要线损、变损综合考虑。　线路负荷高峰期应提高电压，低谷时不易提高电压；变　压器空载损失功率大干线路损失功率时不易提高电　压，应适当降压。低压线路提高供电电压也会增加机　械电能表电压线圈的电能损失，但一般来说线路损失　大于电能表线圈损失，故提高低压线路电压是减少低　压线损的一个有效措施。　提高配电网电压的方法有以下几种：　（１）调整变压器的分接头；　（２）变压器增加串联补偿电容器；　（３）配电系统增加并联补偿电容器；　（４）整个系统增加有载调压变压器。　综上所述，电网的经济运行是降低供电成本的有　效途径。针对电网电能损失的规律和特点以及电网实　际情况，采取相应的技术措施，就能以少的投资取得最　大节电效果，实现多供少损，取得较高的社会效益和经　济效益。　参考文献　［１］陈小虎．工厂供电技术［Ｍ］．高等教育出版社．　２００１．４Ｏ一４３．７９—８３．　［２］　黄纯华，葛少云．工厂供电［Ｍ］．天津大学出版　社．２００２．３２—３４．２０９—２１９　［３］尹克宁电力工程［Ｍ］．水利电力出版社．１９８９．　６４—８２．　［４１　（日）松浦虔士．电力传输．ｒ－￣ｌ　ＥＭ－］．科学出版　社．２ＯＯ１．　［５］孙宝成李广泽．配电网实用技术［Ｍ］．中国水利　水电出版社．１９９８．　收稿日期；２００６一Ｏ４—２６　作者简介ｔ徐瑜（１９６９一），女．毕业于武汉大学．现任惠州学院电孚系电　气工程及其自动化教研宣主任，讲师，中南大学信息科学与工程学院在　读工程硕士