智能电网的线损和节能降损措施分析
配电网线损的有很大的危害，线损率的高低是电力单位生产技术水平和管理水平的综合反应。本文简要介绍了我厂线损状况，分析了电力系统线损的组成，并提出了配电系统降损节能的技术措施，再配合配电系统降损节能的管理措施。
现状分析
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。
我厂※※变电所担负着全厂300多口油井、一个集输系统和几个生活区的用电。其中35KV配电线路3条，6KV配电线路6条。日用电量超过16万KWh。目前3条35KV配电线路线损都在4%左右。降低线损是对我所的一个重要考核指标，近几年我厂的电量指标大幅压缩，无论是生产用电还是生活用电，节能的压力都很大，降低成本是我所面临的一项艰巨的任务。因此线损率的高低也就直接反应者我所管理水平的高低。线损管理涉及面广，跨度大，是一项政策性、技术性很强的综合性工作。为提高自身经济效益，必须加强电网的线损管理工作。
如果换一个角度来看线损，我们还可以发现对于一个规模相当不变的供电单位，在一定投入后的产出水平。因此，从某种意义上来说，线损率就是供电企业的投入产出率。线损率的大小，经济效益跃然纸上，不用解释，一目了然。供电单位节能降损要从管理与技术两方面着手，从管理方面着手主要需要做到以下几点：1.指示管理2.无功管理3.谐波管理4.计量管理5.统计分析;从技术方面着手，则主要体现在以下几个方面：1.合理使用变压器2.重视和合理进行无功补偿3.减少接点数量，降低接触电阻4.采用节能型照明电器 5.调整用电负荷，保持均衡用电。
1.线损的分类
1.1按损耗性质分
1.1.1技术线损
在电力网输送和分配电能过程中，有一部分损耗无法避免，是由当时电力网的负荷情况和供电设备的参数决定的，可以通过理论计算得出，这部分正常合理的电能消耗称为技术线损，也称为理论线损。对于技术线损，就现在的实际情况而言，虽然电网的优化改造使技术线损有了很大的减低，但要想在此基础上再降低是比较困难的，因为这不仅需要政策的支持还需要花费相当大的人力、物力。就供电单位的实际能力而言，针对配电网节能降损这一环节，应设立一个长远的战略计划，逐步实施。例如，更换高耗能变压器，缩短配电网线路的供电半径，增大导线截面等。
1.1.2管理线损
在电力营销的运作过程中，为准确计量和统计，需要安装若干互感器、电能表等计量装置和表计，这些装置与表计都有不同程度的误差。与此同时，由于用电抄收人员的素质关系，又会出现漏抄、估抄和不按规定同期抄表的现象，再加上管理工作不善，执行力度不够，存在部分透漏和少量自用及其他不明因素造成的各种损失。这类损失，归根到底是我们管理不善引起的，所以称之为管理线损。对于管理线损，这是我们加以努力可以减低，而且大幅度降低的方面。因为，生产管理线损的因素主要是互感器、电能表等计量装置和表计不同程度的误差及用电抄表人员的素质，如漏抄、估抄、错抄和不按规定抄表等。我们从以上方面着手，规范管理，完善规章制度，从抄收人员的素质着手，从思想上转变，可达到减低管理线损的目的。
1.2按损耗特点分
1.2.1可变损耗
所谓可变损耗是指与电网中的负荷电流有关随其大小而变化的损耗，其中包括导线中的损耗，变压器绕组中的铜损，电流表和电度表电流线圈中的损耗等。
1.2.2固定损耗
所谓固定损耗就是指电网中的负荷电流无关且不随其变化的一种损耗。其中包括变压器的铁损，电容器的介质损耗，电压表和电度表电压线圈中的损耗等。
1.2.3不明损耗
所谓不明损耗系指实际线损与理论线损之差的一种损耗。该种损失变化不定，数量不明，难以用仪表和计算方法确定，只能由月末电量统计确定，其中包括用户违章用电和窃电的损失、漏电损失、抄表以及电费核收中差错所造成的损失，计量表计误差所造成的损失等。
2配电网线损的危害
2.1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℃时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。
2.2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%以上，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。每个用电单位都必须从大局出发，从技术上、管理上降低线损。
3.配电系统降损节能的措施分析
3.1配电系统降损节能的管理措施
3.1.1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。
3.1.2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。
3.1.3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。
3.1.4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。
3.1.5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。
3.2配电系统降损节能的技术措施
3.2.1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。
3.2.2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：
3.2.2.1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。
3.2.2.2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。
3.2.2.3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—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—线损有功功率损耗下降值，kW;
ΔWx—线路有功电能损耗下降值，kWh;
ΔR0—线路电阻减少值，12/km;
t—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。
3.2.3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，进一步降低接触电阻。不同材料间的搭接尤其要注意。
3.2.4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。
3.2.5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，用电均衡，降低线损。
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。
现状分析
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。
我厂※※变电所担负着全厂300多口油井、一个集输系统和几个生活区的用电。其中35KV配电线路3条，6KV配电线路6条。日用电量超过16万KWh。目前3条35KV配电线路线损都在4%左右。降低线损是对我所的一个重要考核指标，近几年我厂的电量指标大幅压缩，无论是生产用电还是生活用电，节能的压力都很大，降低成本是我所面临的一项艰巨的任务。因此线损率的高低也就直接反应者我所管理水平的高低。线损管理涉及面广，跨度大，是一项政策性、技术性很强的综合性工作。为提高自身经济效益，必须加强电网的线损管理工作。
如果换一个角度来看线损，我们还可以发现对于一个规模相当不变的供电单位，在一定投入后的产出水平。因此，从某种意义上来说，线损率就是供电企业的投入产出率。线损率的大小，经济效益跃然纸上，不用解释，一目了然。供电单位节能降损要从管理与技术两方面着手，从管理方面着手主要需要做到以下几点：1.指示管理2.无功管理3.谐波管理4.计量管理5.统计分析;从技术方面着手，则主要体现在以下几个方面：1.合理使用变压器2.重视和合理进行无功补偿3.减少接点数量，降低接触电阻4.采用节能型照明电器 5.调整用电负荷，保持均衡用电。
1.线损的分类
1.1按损耗性质分
1.1.1技术线损
在电力网输送和分配电能过程中，有一部分损耗无法避免，是由当时电力网的负荷情况和供电设备的参数决定的，可以通过理论计算得出，这部分正常合理的电能消耗称为技术线损，也称为理论线损。对于技术线损，就现在的实际情况而言，虽然电网的优化改造使技术线损有了很大的减低，但要想在此基础上再降低是比较困难的，因为这不仅需要政策的支持还需要花费相当大的人力、物力。就供电单位的实际能力而言，针对配电网节能降损这一环节，应设立一个长远的战略计划，逐步实施。例如，更换高耗能变压器，缩短配电网线路的供电半径，增大导线截面等。
1.1.2管理线损
在电力营销的运作过程中，为准确计量和统计，需要安装若干互感器、电能表等计量装置和表计，这些装置与表计都有不同程度的误差。与此同时，由于用电抄收人员的素质关系，又会出现漏抄、估抄和不按规定同期抄表的现象，再加上管理工作不善，执行力度不够，存在部分透漏和少量自用及其他不明因素造成的各种损失。这类损失，归根到底是我们管理不善引起的，所以称之为管理线损。对于管理线损，这是我们加以努力可以减低，而且大幅度降低的方面。因为，生产管理线损的因素主要是互感器、电能表等计量装置和表计不同程度的误差及用电抄表人员的素质，如漏抄、估抄、错抄和不按规定抄表等。我们从以上方面着手，规范管理，完善规章制度，从抄收人员的素质着手，从思想上转变，可达到减低管理线损的目的。
1.2按损耗特点分
1.2.1可变损耗
所谓可变损耗是指与电网中的负荷电流有关随其大小而变化的损耗，其中包括导线中的损耗，变压器绕组中的铜损，电流表和电度表电流线圈中的损耗等。
1.2.2固定损耗
所谓固定损耗就是指电网中的负荷电流无关且不随其变化的一种损耗。其中包括变压器的铁损，电容器的介质损耗，电压表和电度表电压线圈中的损耗等。
1.2.3不明损耗
所谓不明损耗系指实际线损与理论线损之差的一种损耗。该种损失变化不定，数量不明，难以用仪表和计算方法确定，只能由月末电量统计确定，其中包括用户违章用电和窃电的损失、漏电损失、抄表以及电费核收中差错所造成的损失，计量表计误差所造成的损失等。
2配电网线损的危害
2.1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℃时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。
2.2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%以上，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。每个用电单位都必须从大局出发，从技术上、管理上降低线损。
3.配电系统降损节能的措施分析
3.1配电系统降损节能的管理措施
3.1.1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。
3.1.2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。
3.1.3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。
3.1.4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。
3.1.5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。
3.2配电系统降损节能的技术措施
3.2.1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。
3.2.2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：
3.2.2.1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。
3.2.2.2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。
3.2.2.3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—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—线损有功功率损耗下降值，kW;
ΔWx—线路有功电能损耗下降值，kWh;
ΔR0—线路电阻减少值，12/km;
t—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。
3.2.3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，进一步降低接触电阻。不同材料间的搭接尤其要注意。
3.2.4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。
3.2.5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，用电均衡，降低线损。
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。
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