浅析降低我县农村电网线损的措施

摘要:本文阐述了我县农村电网线损按性质的分类,从电力网络的功率分布、经济运行、电网改造等方面论述了降低线损的技术措施;从加强对计量表计、线损目标和职工用电等的管理及开展营业普查、反窃电活动、线损理论计算等方面切合实际地论述了降低线损的管理措施。并介绍了西吉供电局在线损管理中采取的一些较有成效的措施,望同行比较借鉴 。

关键词:电网损耗 功率分布 经济运行 电网改造

线损是电能在传输过程中所产生的有功电能、无功电能和电压损失的总称(在习惯上通常称为有功电能损失)。电网的线损按性质可分为技术线损和管理线损。技术线损又称为理论线损,它是电网中各元件电能损耗的总称。主要包括不变损耗和可变损耗,技术线损可通过理论计算来预测,通过采取技术措施来达到降低的目地。降低电网损耗的技术措施包括需要增加一定投资对电力网进行技术改造的措施和不需要增加投资仅需改善电网运行方式的措施。如改善网络中的功率分布、合理安排运行方式、调整运行参数、调整负荷均衡、合理安排检修、对原有电网进行升压改造、简化网络结构、合理选择导线截面等;管理线损是由计量设备误差引起的线损以及由于管理不善和失误等原因造成的线损,如窃电和抄表核算过程中漏抄、错抄、错算等原因造成的线损。由于西吉县山大沟深,自然条件恶劣,农民经济收入低,造成村民窃电十分严重,因此,管理线损成了我县电力部门的一大难题,采取各种手段提高电网的经济运行,同时加强管理,加大力度查处窃电成为降低线损的主要目地。

一、技术措施方面

降低我县农村电力网的技术线损,可通过加强以下几个方面的技术措施来实现。

(一)改善电网中的无功功率分布,想方设法提高功率因数COSφ

在有功功率合理分配的同时,做到无功功率的合理分布,无功就地平衡。按照就近的原则安排减少无功远距离输送。增设无功补偿装置,提高负荷的功率因数。合理地配置无功补偿装置,改变无功潮流分布,减少有功损耗和电压损耗、减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率,使线损大为降低,还可以改善电压质量,提高线路和变压器的输送能力。

1.对电压的影响。电网在进行功率传输时,电流将在线路等阻抗上产生电压损耗△U,假如始端电压为U1,末端电压为U2,则电压损耗计算公式为:

式中:P——线路传输的有功功率(kW)

Q——线路传输的无功功率(kvar)

U n——线路额定电压(kV)

R、X——线路电阻、电抗(Ω)

若保持有功功率恒定,而R和X为定值,无功功率Q愈小,则电压损失愈小,电压质量就愈高。当线路安装容量为Q C的并联电容器补偿装置后,线路的电压损耗变为:

可以看出: 采取无功补偿以后,线路传输的无功功率变小,相应地减少了线路电压的损耗,提高了配电网的电压质量。

2.对线损的影响。无功功率不仅影响配电系统的电压质量,而且导致了配电系统供电线损的增加。(1)线路。在农用配电网中线路的年电能损耗为:

式中:△P max ——年内线路输送最大负荷时的有功功率(kW)

Imax——装置所通过的最大负荷电流(A)

て——最大负荷损耗时间(h),其值可由年负荷曲线确定

将功率因数由COSφ1提高到COSφ2时,线路中的功率损耗降低率为:

当功率因数由0.7提高到0.9时,线路中的功率损耗可减少39.5%。

(2)变压器。当电压为额定值时,在农用配电网中变压器的年电能损耗为:

式中:△P0——变压器的铁损(kW)

△PK——变压器的铜损(kW)

Sn——变压器的额定容量(kVA)

Smax——变压器的最大负荷(kVA)

t——变压器每年投入运行的小时数(h)

n——并联运行的变压器台数

て——最大负荷损耗时间(h),其值可由年负荷曲线确定

由于最大负荷损耗时间て与功率因数COSφ有关,当COSφ增大时,输送的无功功率减少,相应的て值也就减少,因而电网损耗也就明显降低。实现无功补偿,不仅能改善电压质量,对提高电网运行的经济性也有重大作用,应根据各种运行方式下的网损来优化运行方式,合理调整和利用补偿设备提高功率因数。对电网进行无功补偿时,根据电网中无功负荷及无功分布情况合理选择无功补偿容量和确定补偿容量的分布,以进一步降低电网损耗。

实际补偿过程中,电容器容量的选择是一个十分重要的问题,如果我们选择的容量过小,则起不到很好的补偿作用;如果容量选择过大,供电回路电流的相位将超前于电压,就会产生过补偿,引起变压器二次侧电压升高,导致电力线路及电容器自身的损耗增加。电容器的补偿容量要以具体情况而定,最佳计算公式为:

式中:βav ——平均负荷率,一般取0.7～0.8

qc ——电容补偿率(kvar/kW),即每千瓦有功负荷需补偿的无功功率,可通过有关数据表格得到

Pc——由变配电所供电的月最大有功计算负荷(kW)

在变电所补偿电容的选择时应结合网内无功潮流的分布及配电线路用户的无功补偿水平来考虑,由于变电所一般均设两台变压器、二次侧接线又可分两段接线,为了适应变压器分台运行和二次侧分段运行及检修方便,补偿电容器组以分装两组为易,其容量一般均能适应轻载无功负荷(接近主变空载运行)及平均无功负荷(接近主变正常无功负荷)一般按主变容量的10%～20%确定。

无功补偿是日常运行中最常用、最有效的降损节能技术措施,无功分散补偿更能实现无功的就地平衡,及时投切无功补偿设备。对降低供电线损,提高配网供电能力,改善电压质量都有重大意义,所以,在配电网建设与改造中应大力推广无功补偿技术。

(二)合理安排运行方式

1.实现电力系统和电力网的经济运行。电力系统的经济运行主要是确定机组的最佳组合和经济地分配负荷。这时考虑的是全系统的经济性,线损不是决定性的因素。因此,在系统有功负荷经济分配的前提下,做到电力网及其设备的经济运行是降低线损的有效措施。西吉而变电站的经济运行主要是确定最佳的变压器运行组合方式和最佳负荷率。

2.为电力网选择合理的运行电压。电力网的运行电压对电力网中各元件的空载损耗均有影响。一般在35kV及以上供电网络中,提高运行电压1%,可降损1.2%左右。提高电网电压水平,主要是搞好全网的无功平衡工作,其中包括提高发电机端口电压,提高用户功率因数,采用无功补偿装置等。将变压器安装在负荷中心点和在无功平衡的前提下调整变压器的分接头。在10kV农用配电网中,由于空载损耗约占总损耗的50%～80%,特别是在深夜,因负荷低,空载损耗的比例更大,所以应根据用户对电压偏移的要求,适当降低电压运行。对于低压电网其空载损耗很少,宜提高运行电压。 在电网运行中,大量采用有载调压设备可以在不同的负荷情况下合理地调整电网的运行电压。

3.调整负荷曲线、平衡三相负荷。负荷峰谷差大,在供电量相同的情况下线损大。变压器的三相负荷不平衡时,特别是低压网络,既影响变压器的安全运行又增加了线损。规程规定:一般要求配电变压器出口处的电流不平衡度不大于10%,干线及分支线首端的不平衡度不大于20%,中性线的电流不超过额定电流的25%,这是因为在配电系统中,有的相电流较小,有的相电流接近甚至超过额定电流,这种情况下,不仅影响变压器的安全经济运行,影响供电质量,而且会使线损成倍增加。若一条公用配电线路等值电阻为R,通过最大电流为IA=IB=IC=I,则在三相电流平衡时的有功功率损失为ΔP=3I2R。三相电流不平衡时,有负序和零序电流分量,以平衡时的正序电流即I=IA=I1为标准,这时的有功功率损失为:

式中:R1、R2、R0、R----正序、负序、零序和等值电阻,且R1=R2=R

KR=R0/R1 ,一般大于4

ε2=I2/ I1,ε0=I0/ I1——负序和零序电流的不平衡系数

从上式可见,三相电流不平衡程度越大,有功功率损失也就越多,所以必须定期进行三相负荷测定和调整工作,使变压器三相电流力求平衡。由于三相不平衡在配电线路中经常出现,如果不平衡度大,则不仅增加相线和中线上的损耗,同时也危及配变的安全运行。对于峰谷差较大的负荷,应采取双回路的供电方式,而对三相不平衡的负荷,调整负荷是主要手段。

4.移峰填谷,提高日负荷率。负荷率不高,增加了电网损耗,因此应根据用户的用电规律,合理而有计划的安排用电负荷及用电时间,提高电网的负荷率,从而降低损耗。为了避免夜间负荷极少的情况,我公司采用了分时电表、分时电价,大大调动了用户夜间用电的积极性。

(三)变压器的经济运行

根据负荷的变化适当改变投入运行的变压器台数,可以减少功率损耗(参见公式⑤)。当负荷小于临界负荷时,减少一台运行较为经济; 反之,当负荷大于临界负荷时,并联运行较为合理。由于变压器的损耗占全系统总线损量的30%～60%,故降低变压器的损耗是电网降损的重要内容。一般选用节能型变压器,在变电所内设计安装两台以上的变压器,同时为改变系统运行方式奠定设备技术基础。这样既提高了供电的可靠性,又可以根据负荷合理停用并联运行变压器的台数,以降低变压器损耗。

(四)进行电网改造

由于各种我县高低压电网多建于七十年代,大部分10KV线路未能彻底改造,变压器多组共用一台现象较为普遍,负荷随时间变化情况较为突出,使电网送变电容量不足,出现“卡脖子“、供电半径过长等。这些问题不仅影响了供电的安全和质量,也严重影响着线损。因此,我公司认真贯彻国家有关供电半径的规定:0.38kv——0.5km、10kv——15km、35kv——40km(0.22kv农村照明控制在1km以内)。

1.调整不合理的网络结构。架设新的输配电线路,改造原有线路,加大导线截面,采用低损耗变压器。改造迂回线路,消除“卡脖子“现象,是电网安全可靠经济运行的基础。因此,需要对迂回供电、“卡脖子”的线路进行改造,制定按期发展建设的电网规划,确保电网的安全与经济运行。

2.电网升压。虽然线路的导线和变压器绕组中的功率损耗与电压的平方成反比,而变压器铁芯的功率损耗却与电压平方成正比,因配电变压器是电网的重要组成部分,它的损耗占电网总损耗很大的部分。因此,应根据负荷的变化对母线电压适时调整,降低电网的电能损耗。减少重复的变电容量和采用节能型配变更换高能耗配变是一项切实可行的节能技术措施,经过几年的实践,在10KV线路中端加装调压设备可提高电压,具有明显的经济效益。减少了中间变压器损失,降损效果极佳。

3.电源分布。电源布置方式不同,电能损失和电压损失有很大的差异。电源应尽量布置在负荷中心,负荷密度高,供电范围大时,优先考虑两点或多点布置,多点布置有显著的降损节能效果,同时也能有效的改善电压质量。

4.合理选择导线截面。线路的能量损耗同电阻成正比,增大导线截面可以减少能量损耗。但导线截面的增加,线路的建设投资也增加。导线的选择应首先考虑未端电压降(10kv允许5%,低压允许7%),同时考虑经济电流密度,并结合发热条件,机械强度等确定导线的规格。

二、管理线损方面

由于我县农村用电管理中存在着人情电、关系电、权力电和偷窃电等现象,严重影响了我公司的形象和农村电力市场的开拓。利用186及ERP系统加强新增用户及工程项目的管理,有效的控制了用户的报装手续;经过市局技术、管理人员实地考查、周密深入地论证,对此制定了以下几项措施,对加强线损管理有着重大的现实意义。

(一)加强计量管理,做好抄、核、收工作

加大计量装置投入,提高计量精度,保证计量准确性,对电网中DD28、DT28、DS8等国家已明令淘汰的电能表全部更换,使用电子表系列、带通迅接口系列防窃电电子表等新型电表;对低压电流互感器由0.5级更换为0.2级。同时做到定期抄表,定期轮校电能表,定期检查电能表和互感器,消灭三错:错接线、错抄录、错倍率,做好分线、分压电量平衡工作,以便及时发现问题。我局近期在县城及乡镇街道开始实行智能化电网微机控制试点,用户凭“用电卡“可到任一缴费点上交当月电费,逾期罚交违约金,这样既方便了用户缴费,提高了上缴电费的积极性,也便于公司领导查阅、审核,十分有效地减少了过去用户拖欠电费、收费人员挪用电费等现象,同时有效的查阅分析用户的用电情况。

(二)实行线损目标管理

针对我县网络损耗一直居高不下的情况,公司对各所实行线损目标管理,签订了责任书,开展分所、分压、分线考核,并纳入内部经济责任制,从而调动了职工的工作积极性。线损由2009年的16.3%持续稳步下降到2010年的12.5%,下降了4个百分点,4年间节电近150万kWh,增收60多万元。

(三)开展营业用电大普查工作

营业大普查是供电企业加强经营管理工作的重要内容,采取突击查与定期查、互查与自查相结合,方式灵活多变,做到“情况明、计量准、按时抄、全部收、服务好“,有效堵塞了发生错计、漏抄的现象。

(四)开展反窃电活动

由于西吉县山大沟深,山区经济发展落后,部分村民将偷电作为应急的有效手段,窃电行为屡禁不止而且越来越巧妙,并向技术型发展。我市对此不惜投入大量资金,对用户装设了防窃电的电能表、电量监视器等。另外,加大打击偷电的力度,配合公安执法人员经常夜出,不定时到计量点现场察看,处理窃电用户,给村民造成影响,让他们知道窃电是违法行为,有力地维护了我县电力市场的正常运营。

(五)定期召开用电形势、线损分析会,开展线损理论计算

综合分析与专题分析相结合,核算线损实行三对比:与上月比,与去年同期比,与理论计算比。每年开展一次线路台区24小时实测,通过理论计算,明确降损主攻方向,为制定降损方案和年度降损计划及确定指标提供依据。

(六)加强供电所职工的工作责任心

要求各供电所职工时常巡视线路,排除线路的树障碍,每年开展春秋检,对无载线路或变压器及时停运,及时修剪线下树木,减少不必要的线路损耗。

三、结论

总之电网的经济运行是降低供电成本的有效途径。合理选择降低网损的措施,是一项极为重要的工作。电网降损管理工作者除了采取各种技术措施和管理措施外,还需要根据电网实际需要,选择适合本地电网的降损措施,以取得更高的社会效益和经济效益。