智能電網(wǎng)的線損和節(jié)能降損措施分析 - 全文

　　本文簡要介紹了線損狀況，分析了電力系統(tǒng)線損的組成，并提出了配電系統(tǒng)降損節(jié)能的技術(shù)措施，再配合配電系統(tǒng)降損節(jié)能的管理措施。

　　1.線損的分類

　　1.1按損耗性質(zhì)分

　　1.1.1技術(shù)線損

　　在電力網(wǎng)輸送和分配電能過程中，有一部分損耗無法避免，是由當時電力網(wǎng)的負荷情況和供電設(shè)備的參數(shù)決定的，可以通過理論計算得出，這部分正常合理的電能消耗稱為技術(shù)線損，也稱為理論線損。對于技術(shù)線損，就現(xiàn)在的實際情況而言，雖然電網(wǎng)的優(yōu)化改造使技術(shù)線損有了很大的減低，但要想在此基礎(chǔ)上再降低是比較困難的，因為這不僅需要政策的支持還需要花費相當大的人力、物力。就供電單位的實際能力而言，針對配電網(wǎng)節(jié)能降損這一環(huán)節(jié)，應(yīng)設(shè)立一個長遠的戰(zhàn)略計劃，逐步實施。例如，更換高耗能變壓器，縮短配電網(wǎng)線路的供電半徑，增大導線截面等。

　　1.1.2管理線損

　　在電力營銷的運作過程中，為準確計量和統(tǒng)計，需要安裝若干互感器、電能表等計量裝置和表計，這些裝置與表計都有不同程度的誤差。與此同時，由于用電抄收人員的素質(zhì)關(guān)系，又會出現(xiàn)漏抄、估抄和不按規(guī)定同期抄表的現(xiàn)象，再加上管理工作不善，執(zhí)行力度不夠，存在部分透漏和少量自用及其他不明因素造成的各種損失。這類損失，歸根到底是我們管理不善引起的，所以稱之為管理線損。對于管理線損，這是我們加以努力可以減低，而且大幅度降低的方面。因為，生產(chǎn)管理線損的因素主要是互感器、電能表等計量裝置和表計不同程度的誤差及用電抄表人員的素質(zhì)，如漏抄、估抄、錯抄和不按規(guī)定抄表等。我們從以上方面著手，規(guī)范管理，完善規(guī)章制度，從抄收人員的素質(zhì)著手，從思想上轉(zhuǎn)變，可達到減低管理線損的目的。

　　1.2按損耗特點分

　　1.2.1可變損耗

　　所謂可變損耗是指與電網(wǎng)中的負荷電流有關(guān)隨其大小而變化的損耗，其中包括導線中的損耗，變壓器繞組中的銅損，電流表和電度表電流線圈中的損耗等。

　　1.2.2固定損耗

　　所謂固定損耗就是指電網(wǎng)中的負荷電流無關(guān)且不隨其變化的一種損耗。其中包括變壓器的鐵損，電容器的介質(zhì)損耗，電壓表和電度表電壓線圈中的損耗等。

　　1.2.3不明損耗

　　所謂不明損耗系指實際線損與理論線損之差的一種損耗。該種損失變化不定，數(shù)量不明，難以用儀表和計算方法確定，只能由月末電量統(tǒng)計確定，其中包括用戶違章用電和竊電的損失、漏電損失、抄表以及電費核收中差錯所造成的損失，計量表計誤差所造成的損失等。

　　2配電網(wǎng)線損的危害

　　2.1發(fā)熱是線損造成的最突出問題

　　發(fā)熱的過程就是把電能轉(zhuǎn)化為熱能的過程，造成了電能的損失;發(fā)熱使導體溫度升高，促使絕緣材料加速老化，壽命縮短，絕緣程度降低，出現(xiàn)熱擊穿，引發(fā)配電系統(tǒng)事故，例如變壓器的絕緣材料在140℃時的壽命降低率將是常規(guī)工作溫度(98℃)時的128倍。尤其當建筑物內(nèi)配電線路容量不夠時，發(fā)熱常是造成電氣火災的直接原因。

　　發(fā)熱在接觸部分的影響最為明顯，配電網(wǎng)中相當多的故障是由接點處的電阻發(fā)熱引起的。一般接點處的接觸電阻往往大于兩端材料的電阻，即使在正常負荷電流情況下也會產(chǎn)生嚴重發(fā)熱，從而又加劇導體接觸電阻上升，產(chǎn)生惡性循環(huán)，最終導致接觸部分燒壞，引起故障。架空線路的壓接處與電力電纜的中間接頭處經(jīng)常是事故多發(fā)點。

　　2.2電系統(tǒng)的線損造成能源的大量浪費

　　配電系統(tǒng)的線損沒有轉(zhuǎn)化為有用的能量而白白浪費，而且還要通過如通風、冷卻等方式對熱量進行散發(fā)，也需要電能。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，一般配電網(wǎng)的線損率在3%以上，嚴重者可達到10%甚至更高。這不僅意味著電能的損失，更表現(xiàn)在一次能源的大量浪費以及對環(huán)境造成更多的污染。因此，配電系統(tǒng)的線損產(chǎn)生的經(jīng)濟損失，體現(xiàn)在發(fā)、供、用電的各個環(huán)節(jié)。如果不采取措施降低配電系統(tǒng)的線損率，必然對國家能源利用、環(huán)境保護和企業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生不良影響，而且隨著電力需求的不斷增長，電量損失也會越來越大。每個用電單位都必須從大局出發(fā)，從技術(shù)上、管理上降低線損。

　　3.配電系統(tǒng)降損節(jié)能的措施分析

　　3.1配電系統(tǒng)降損節(jié)能的管理措施

　　3.1.1指示管理

　　用電管理部門應(yīng)進行線損理論計算，并與實際情況相比較，以獲得較合理的線損指標，將指標按年、季、月下達給各基層部門并納入經(jīng)濟責任制考核。另外，還應(yīng)將用戶電表實抄率、電壓合格率、電容率可用率、電容器投入率及節(jié)能活動情況等列人線損小指標考核，獎罰分明，調(diào)動員工管理積極性。

　　3.1.2無功管理

　　除進行正常的功率因數(shù)考核外，針對一些用戶只關(guān)心功率因數(shù)是否大于0.9，對無功倒送不加重視的情況，有選擇地在用電量大、功率因數(shù)接近1的用戶處裝設(shè)雙向無功電度表;根據(jù)負荷用電特點，選擇合適的電容器投切依據(jù)。

　　3.1.3諧波管理

　　隨著電網(wǎng)中非線性用電負荷，如整流設(shè)備、電熔煉設(shè)備、電力機車、節(jié)能器具、熒光燈、電視機、電腦等的大量增加，配電系統(tǒng)中諧波污染日趨嚴重。諧波不僅會使系統(tǒng)的功率因數(shù)下降，而且在設(shè)備及線路中產(chǎn)生熱效應(yīng)，導致電能損失。因此，用電管理部門應(yīng)對本系統(tǒng)的諧波存在和污染程度進行檢測，做到心中有數(shù)，必要時應(yīng)采取諧波抑制措施。

　　3.1.4計量管理

　　正確的電能計量既是降低線損的依據(jù)，也是考核技術(shù)經(jīng)濟指標的依據(jù)。對電度表應(yīng)定時檢查、校驗，及時調(diào)整倍率，降低電能計量裝置的綜合誤差。對于關(guān)鍵部位的電度表盡量采用先進的全電子電度表，并盡可能的推廣集抄系統(tǒng)。

　　3.1.5統(tǒng)計分析

　　分區(qū)、分片、分電壓等級進行線損統(tǒng)計，定期分析線損現(xiàn)狀，分析電壓、無功工作中出現(xiàn)的問題，提出改進措施，確保線損指標的完成。做好月、年度線損率曲線，掌握系統(tǒng)有功、無功潮流、功率因數(shù)、電壓及線損等情況，為滿足下年度負荷增長、提高電能質(zhì)量、系統(tǒng)經(jīng)濟運行及制定降損措施提供依據(jù)。

　　3.2配電系統(tǒng)降損節(jié)能的技術(shù)措施

　　3.2.1合理使用變壓器

　　應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的用電特點選擇較為靈活的結(jié)線方式，并能隨各變壓器的負載率及時進行負荷調(diào)整，以確保變壓器運行在最佳負載狀態(tài)。變壓器的三相負載力求平衡，不平衡運行不僅降低出力，而且增加損耗。要采用節(jié)能型變壓器，如非晶合金變壓器的空載損耗僅為S9系列的25%~30%，很適合變壓器年利用小時數(shù)較低的場所。

　　3.2.2重視和合理進行無功補償

　　運行中的變壓器，其消耗的無功功率是消耗的有功功率的幾倍至幾十倍。無功電量在電網(wǎng)中的傳輸中造成大量的有功損耗。一般的配電網(wǎng)中，無功補償裝量安裝在變壓器的低壓側(cè)系統(tǒng)中，通常認為將負載功率因數(shù)補償?shù)?.9-0.95已是到位，而忽視了對變壓器的無功補償，即對高壓側(cè)的補償。

　　合理地選擇無功補償方式、補償點及補償容量，能有效地穩(wěn)定系統(tǒng)的電壓水平，避免大量的無功通過線路遠距離傳輸而造成有功網(wǎng)損。對配電網(wǎng)的電容器無功補償，通常采取集中、分散、就地相結(jié)合的方式;電容器自動投切的方式可按母線電壓的高低、無功功率的方向、功率因數(shù)大小、負載電流的大小、晝夜時間劃分進行，具體選擇要根據(jù)負荷用電特征來確定并需注意下列幾個問題：

　　3.2.2.1高層建筑或住宅聚集區(qū)單相負載所占比例較大，應(yīng)考慮分層單相無功補償或自動分相無功補償，以避免由一相采樣信號作無功補償時可能造成其它兩相過補償或欠補償，這樣都會增加配網(wǎng)損耗，達不到補償?shù)哪康摹?/p>

　　3.2.2.2裝設(shè)并聯(lián)電容器后，系統(tǒng)的諧波阻抗發(fā)生了變化，對特定頻率的諧波會起到放大作用，不僅對電容器壽命產(chǎn)生影響，而且會使系統(tǒng)諧波干擾更加嚴重。因此有較大諧波干擾而又需補償無功的地點應(yīng)考慮增加濾波裝置。

　　3.2.2.3對低壓配電線路改造，擴大導線的載流水平

　　按導線截面的選擇原則，可以確定滿足要求的最小截面導線;但從長遠來看，選用最小截面導線并不經(jīng)濟。如果把理論最小截面導線加大一到二級，線損下降所節(jié)省的費用，足可以在較短時間內(nèi)把增加的投資收回。導線有功功率損耗：

　　Px=3IjsR0L×10-6(kW)

　　式中：Ijs—計算電流，A;

　　R0—導線電阻，12/km;

　　L—導線長度，m。

　　導線截面增加后，線損下降：

　　ΔPx=3IjsΔR0L×10-6(kW)

　　ΔWx=3IjsΔR0Lt×10-6(kWh)

　　式中：ΔPx—線損有功功率損耗下降值，kW;

　　ΔWx—線路有功電能損耗下降值，kWh;

　　ΔR0—線路電阻減少值，12/km;

　　t—線路運行小時數(shù)，h。

　　設(shè)每千瓦時電價為B元，兩相鄰截面電纜每米價格相差E元，則截面加大后，減少的線損電費M和增加的線路投資N各為：

　　M=ΔWx×B(元)

　　N=E×L(元)

　　若M=N，則節(jié)省電費與增加投資相等，可得：

　　t=E/3IjsΔR0B×10-6(h)

　　假設(shè)VV22-0.6/lkV四芯電纜埋地敷設(shè)，計算電流為環(huán)境溫度30℃時的相應(yīng)載流量，截面加大后節(jié)電效果見下表：

　　以上的計算僅考慮線路的有功損耗，未考慮截面加大后溫升下降的影響。截面加大后線路無功損耗也會有所下降。

　　由于導線的使用年限一般在10年以上，加大截面節(jié)能降損所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益是十分顯著的。

　　3.2.3減少接點數(shù)量，降低接觸電阻

　　在配電系統(tǒng)中，導體之間的連接普遍存在，連接點數(shù)量眾多，不僅成為系統(tǒng)中的安全薄弱環(huán)節(jié)，而且還是造成線損增加的重要因素。必須重視搭接處的施工工藝，保證導體接觸緊密，并可采用降阻劑，進一步降低接觸電阻。不同材料間的搭接尤其要注意。

　　3.2.4采用節(jié)能型照明電器

　　據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)發(fā)達國家中照明用電約占總用電量的10%以上。隨著我國居民居住條件的不斷改善和公用場所對照明要求的逐步提高，照明用電比例逐年遞增。根據(jù)建筑布局和照明場所合理布置光源、選擇照明方式、光源類型是降損節(jié)能的有效方法。如1只20W電子節(jié)能燈的光通量相當于1只100W白熾燈的光通量。推廣高效節(jié)能電光源，以電子鎮(zhèn)流器取代電感鎮(zhèn)流器;電子調(diào)光器、延時開關(guān)、光控開關(guān)、聲控開關(guān)、感應(yīng)式開關(guān)取代蹺板式開關(guān)應(yīng)用于公共場所，將大幅降低照明能耗和線損。

　　3.2.5調(diào)整用電負荷，保持均衡用電

　　調(diào)整用電設(shè)備運行方式，合理分配負荷，壓低電網(wǎng)高峰時段的用電，增加電網(wǎng)低谷時段的用電;改造不合理的局域配電網(wǎng)，保持三相平衡，用電均衡，降低線損。

　　結(jié)束語

　　配電網(wǎng)的降損節(jié)能工作不但可以減少用戶電費支出，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，挖掘配電設(shè)備供電能力，而且對國家能源利用、環(huán)境保護、資源優(yōu)化配置極為有利。應(yīng)當引起高度重視。在采用傳統(tǒng)降損節(jié)能措施的同時，應(yīng)加大科技投入，提高用電管理的技術(shù)水平和管理水平。