配电系统的降损节能措施

0 概述
我国现有电力系统中，35kV以上电压等级输变电系统主要担负着远距离传输电能的作用，l0kV及380/220V电压等级则是配电系统的主体，与用户关系最为密切。电能通过导线、开关、变压器等设备进行传输的过程中，会产生功率损失(有功、无功功率)，并在相应的时间内产生能量损失(有功、无功电量)。配电系统的线损率就是指在一段时间内，配电过程中损失的有功电量和该系统所获得的总电量之比。
线损电量通常包括两部分：技术线损电量和管理线损电量。技术线损电量是在传输过程中直接损失在传输设备上的电量，主要有：正比于电流平方的配电线路导线和变压器绕组中的电能损失，也称负载损失；与运行电压有关的变压器损失和电容、电缆的绝缘介质损失，电能表电压线圈损耗，互感器铁心损耗等，也称空载损失。技术线损电量可以通过采取相应的技术措施予以降低。管理线损电量则是在计量的统计管理环节上造成的，包括：各类电表的综合误差；错抄、漏抄及计算错误；设备漏电；无表用电、窃电等造成的电量损失，需要采取必要的组织措施与管理措施来避免和减少。
1 配电网线损的危害
1.1 发热是线损造成的最突出问题
发热的过程就是把电能转化为热能的过程，造成了电能的损失；发热使导体温度升高，促使绝缘材料加速老化，寿命缩短，绝缘程度降低，出现热击穿，引发配电系统事故，例如变压器的绝缘材料在140℃21t寸的寿命降低率将是常规工作温度(98℃)时的128倍。尤其当建筑物内配电线路容量不够时，发热常是造成电气火灾的直接原因。
发热在接触部分的影响最为明显，配电网中相当多的故障是由接点处的电阻发热引起的。一般接点处的接触电阻往往大于两端材料的电阻，即使在正常负荷电流情况下也会产生严重发热，从而又加剧导体接触电阻上升，产生恶性循环，最终导致接触部分烧坏，引起故障。架空线路的压接处与电力电缆的中间接头处经常是事故多发点。
1.2 配电系统的线损造成能源的大量浪费
配电系统的线损没有转化为有用的能量而白白浪费，而且还要通过如通风、冷却等方式对热量进行散发，也需要电能。根据统计数据，一般配电网的线损率在3%t~2上，严重者可达到10%甚至更高。这不仅意味着电能的损失，更表现在一次能源的大量浪费以及对环境造成更多的污染。因此，配电系统的线损产生的经济损失，体现在发、供、用电的各个环节。如果不采取措施降低配电系统的线损率，必然对国家能源利用、环境保护和企业的经济效益产生不良影响，而且随着电力需求的不断增长，电量损失也会越来越大。每个用电企业都必须从大局出发，从技术上、管理上降低线损。
2 配电系统降损节能的技术措施
2.1 合理使用变压器
应根据生产企业的用电特点选择较为灵活的结线方式，并能随各变压器的负载率及时进行负荷调整，以确保变压器运行在最佳负载状态。变压器的三相负载力求平衡，不平衡运行不仅降低出力，而且增加损耗。要采用节能型变压器，如非晶合金变压器的空载损耗仅为S9系列的25%~30%，很适合变压器年利用小时数较低的场所。
2.2 重视和合理进行无功补偿
运行中的变压器，其消耗的无功功率是消耗的有功功率的几倍至几十倍。无功电量在电网中的传输中造成大量的有功损耗。一般的配电网中，无功补偿装量安装在变压器的低压侧400V系统中，通常认为将负载功率因数补偿到0.9-0.95已是到位，而忽视了对变压器的无功补偿，即对l0kV高压侧的补偿。
合理地选择无功补偿方式、补偿点及补偿容量，能有效地稳定系统的电压水平，避免大量的无功通过线路远距离传输而造成有功网损。对配电网的电容器无功补偿，通常采取集中、分散、就地相结合的方式；电容器自动投切的方式可按母线电压的高低、无功功率的方向、功率因数大小、负载电流的大小、昼夜时间划分进行，具体选择要根据负荷用电特征来确
定并需注意下列几个问题：
高层建筑或住宅聚集区单相负载所占比例较大，应考虑分层单相无功补偿或自动分相无功补偿，以避免由一相采样信号作无功补偿时可能造成其它两相过补偿或欠补偿，这样都会增加配网损耗，达不到补偿的目的。
装设并联电容器后，系统的谐波阻抗发生了变化，对特定频率的谐波会起到放大作用，不仅对电容器寿命产生影响，而且会使系统谐波干扰更加严重。因此有较大谐波干扰而又需补偿无功的地点应考虑增加滤波装置。
2.3 对低压配电线路改造，扩大导线的载流水平
按导线截面的选择原则，可以确定满足要求的最小截面导线；但从长远来看，选用最小截面导线并不经济。如果把理论最小截面导线加大一到二级，线损下降所节省的费用，足可以在较短时间内把增加的投资收回。导线有功功率损耗：

Px=3IjsR0L╳10-6(kW)
式中：Ijs—计算电流，A；
R0—导线电阻，12／km；
L一导线长度，m。
导线截面增加后，线损下降：
ΔPx=3IjsΔR0L╳10-6(kW)
ΔWx=3IjsΔR0Lt╳10-6(kWh)
式中：ΔPx一线损有功功率损耗下降值，kW；
ΔWx一线路有功电能损耗下降值，kWh；
ΔR0—线路电阻减少值，12／km；
t一线路运行小时数，h。
设每千瓦时电价为B元，两相邻截面电缆每米价格相差E元，则截面加大后，减少的线损电费M和增加的线路投资N各为：
M=ΔWx╳B(元)
N=E╳L(元)
若M=N，则节省电费与增加投资相等，可得：
t=E/3IjsΔR0B╳10-6(h)
假设VV22-0.6／lkV四芯电缆埋地敷设，计算电流为环境温度30℃时的相应载流量，截面加大后节电效果见下表：

以上的计算仅考虑线路的有功损耗，未考虑截面加大后温升下降的影响。截面加大后线路无功损耗也会有所下降。
由于导线的使用年限一般在10年以上，加大截面节能降损所创造的经济效益是十分显著的。
2.4 减少接点数量，降低接触电阻
在配电系统中，导体之间的连接普遍存在，连接点数量众多，不仅成为系统中的安全薄弱环节，而且还是造成线损增加的重要因素。必须重视搭接处的施工工艺，保证导体接触紧密，并可采用降阻剂，进一小降低接触电阻。不同材料间的搭接尤其要注意。
2.5 采用节能型照明电器
据统计，工业发达国家中照明用电约占总用电量的10％以上。随着我国居民居住条件的不断改善和公用场所对照明要求的逐步提高，照明用电比例逐年递增。根据建筑布局和照明场所合理布置光源、选择照明方式、光源类型是降损节能的有效方法。如1只20W电子节能灯的光通量相当于1只100W白炽灯的光通量。推广高效节能电光源，以电子镇流器取代电感镇流器；电子调光器、延时开关、光控开关、声控开关、感应式开关取代跷板式开关应用于公共场所，将大幅降低照明能耗和线损。
2.6 调整用电负荷，保持均衡用电
调整用电设备运行方式，合理分配负荷，压低电网高峰时段的用电，增加电网低谷时段的用电；改造不合理的局域配电网，保持三相平衡，使工矿企业用电均衡，降低线损。
3 配电系统降损节能的管理措施
3.2 指示管理
用电管理部门应进行线损理论计算，并与实际情况相比较，以获得较合理的线损指标，将指标按年、季、月下达给各基层部门并纳入经济责任制考核。另外，还应将用户电表实抄率、电压合格率、电容率可用率、电容器投入率及节能活动情况等列人线损小指标考核，奖罚分明，调动员工管理积极性。
3.3 无功管理
除进行正常的功率因数考核外，针对一些用户只关心功率因数是否大于0.9，对无功倒送不加重视的情况，有选择地在用电量大、功率因数接近1的用户处装设双向无功电度表；根据负荷用电特点，选择合适的电容器投切依据。
3.4 谐波管理
随着电网中非线性用电负荷，如整流设备、电熔炼设备、电力机车、节能器具、荧光灯、电视机、电脑等的大量增加，配电系统中谐波污染日趋严重。谐波不仅会使系统的功率因数下降，而且在设备及线路中产生热效应，导致电能损失。因此，用电管理部门应对本系统的谐波存在和污染程度进行检测，做到心中有数，必要时应采取谐波抑制措施。
3.5 计量管理
正确的电能计量既是降低线损的依据，也是考核技术经济指标的依据。对电度表应定时检查、校验，及时调整倍率，降低电能计量装置的综合误差。对于关键部位的电度表尽量采用先进的全电子电度表，并尽可能的推广集抄系统。
3.6 统计分析
分区、分片、分电压等级进行线损统计，定期分析线损现状，分析电压、无功工作中出现的问题，提出改进措施，确保线损指标的完成。做好月、年度线损率曲线，掌握系统有功、无功潮流、功率因数、电压及线损等情况，为满足下年度负荷增长、提高电能质量、系统经济运行及制定降损措施提供依据。
4 结束语
配电网的降损节能工作不但可以减少用户电费支出，提高企业经济效益，挖掘配电设备供电能力，而且对国家能源利用、环境保护、资源优化配置极为有利。应当引起供、用电部门的高度重视。在采用传统降损节能措施的同时，应加大科技投入，提高用电管理的技术水平和管理水平。