电网线损分析及降损措施

1电网线损分析及降损措施一、线损产生的原因及构成（一）、线损产生的原因在电力系统中，电能是通过消耗一次能源由发电机转化产生，通过电网输送到千家万户的，在这个过程中，从发电机到电网中的线路、变压器、无功设备、调相及调压设备、绝缘介质、测量、计量设备、保护装置等输送和变换元件要消耗电能，此外，还有一些不明损失如窃电、漏电、表计误差、抄表影响等也将引起线损率的波动。针对以上产生线损率的原因并结合多年来线损管理的经验，降低线损应从技术和管理两方面入手，首先要对线损的构成进行仔细的分析，根据线损产生的具体原因有针对性地制定降损措施，有效地降低线损率。电能损耗是电能在输电、变电、配电、用电等各个环节中的损耗，它可分为固定损失、变动损失、其它损失三部分。1、固定损失一般不随负荷变动而变化，只要设备带有电压，就要消耗电能，就有损失，与通过设备的功率或电流大小无关，因此，也叫空载损失(铁损)或基本损失。主要包括变压器、调相机、调压器、电抗器、消弧线圈等设备的铁损及绝缘子的损失、电晕损失、电容器和电缆的介质损失、电能表电压线圈的损失等。2、变动损失它是随着负荷的变动而变化的，与电流的平方成正比，因此，也称可变损失或短路损失(铜损)。主要包括变压器、调相机、调压器、电抗器、消弧线圈等设备的铜损，输、配电线路和接户线的铜损，电能表电流线圈的铜损。3、其它损失是指在电能的输、变、配、用过程中的一些不明因素和在供用电过程中的偷、漏、丢、送等造成的损失，习惯称为不明损失或管理损失。主要包括变电所直流充电、控制及保护、信号、通风等设备消耗；电能表漏抄、电费误算等营业错误损失；电能表超差、错接线等计量损失；用户窃电损失的电量。（二）、引起线损的原因分析1、技术原因分析（1）、线路损耗21）、电网规划不合理，电源点远离负荷中心，长距离输电使损耗升高；或因线路布局不合理，近电远供，迂回供电，供电半径过长等原因使损耗升高。2）、导线截面过大或过小，线路长期轻载、空载或过负荷运行，不能达到最佳经济运行状态引起损耗升高。3）、线路老化，缺陷严重，瓷件污秽等原因引起绝缘等级降低，阻抗、泄漏增大，损耗升高。4）、无功补偿不足或过补偿，致使无功穿越，影响了供电能力，使线路损耗升高。（2）、变电主设备损耗1）、高耗能主变压器不能及时更新改造。2）、运行方式不科学，致使主变压器不能按经济运行曲线运行，造成主变过负荷运行或轻载运行。3）、无功补偿容量不足，无功穿越严重，通过线路、变压器传输，造成功率因数低，电压质量差，有功损耗增加。4）、主设备老化，缺陷不及时消除等原因使介质损耗和瓷瓶、瓷套泄漏增大，导线接头设备线夹接触电阻增大，损耗增加。（3）、配网损耗1）、配电变压器容量与负荷不匹配，造成“大马拉小车”或“小马拉大车”，引起损耗增加。2）、配电变压器安装位置不在偏离负荷中心。3）、低压无功补偿不合理，高峰欠补，低谷过补。4）、电压等级设置不合理。高耗能配电变压器没有及时更换。5）、低压线路三相负荷不平衡，引起中性线电流增大，损耗增加；因低压线路过长引起末段压降过高使损耗增加；接户线过细、过长，破损严重使损耗升高。（4）、计量误差损耗1）、电流互感器角误差不符合规定要求，精度不够。二次线截面过小，二次压降过大。2）、用电负荷小，计量设备容量大，长期轻载或空载计量，使计量误差增大。2、管理原因分析（1）、电网运行设备检修质量对线损的影响。（2）、营业工作中抄、核、收管理不到位，漏抄、估抄、漏计、错计现象严重。（3）、内部生活、生产用电无表计计量。3（4）、对排灌、供热等季节性供电配变不能及时停运。（5）、计量设备不按周期检修、校验、轮换。（6）、用户违章用电、窃电。二、降损措施为了保护经营成果，降低线损，提高企业的经济效益，针对造成线损率高的具体原因，分别从技术和管理两方面实施降损措施。（一）、技术措施降低线损的技术措施包括需要增加一定投资对电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。1、加强电网改造由于各种原因导致的电网规划不合理，如送变电容量不足，出现“卡脖子”现象；或电源点远离负荷中心，长距离输电；因线路布局不合理，近电远供，迂回供电，供电半径过长等现象，不但影响了供电的安全和可靠性，还使电网损耗升高。为全面落实科学发展观，电网建设要以市场需求为导向，以安全为基础，以提高更大范围优化配置资源的能力为重点，坚持电网的节约发展、安全发展、协调发展，进一步加快电网建设，基本消除电网瓶颈，保证电力输送和分配，满足经济社会发展的需要。优化电网结构，提升电网技术装备水平。提高电网安全稳定水平，确保电网经济可靠运行。电网改造主要从四个方面进行：一是要调整不合理的网络结构；二是要进行电网升压改造，简化电压等级；三是要优化电源分布；四是要推广应用新技术、新工艺、新设备和新材料。2、提高输电容量，优化利用发电资源建设新的交流或直流输电线路，升级现有线路和使现有线路的运行逼近它们的热稳定极限，是提高输电容量的三种主要方法。当采用架空输电线路，远距离大容量传输电能时，高压直流输电线路(HVDC)的效率比高压交流输电线路更高一些。在同样的电压等级下，HVDC系统的输电容量是交流线路的2到5倍；而当传输的功率相同时，由于直流线路不传输无功功率，换流器的损耗仅为传输功率的1.0%～1.5%，因此HVDC输电系统的总损耗要小于交流系统。提高现有线路的输电容量，可以提高电压等级，增加导线截面积及每相的分裂导线数，或采用耐高温线材。最近耐高温线材技术的进步，为减轻中短距离输电线的热稳定极限的限制提供了一条有效途径。采用耐高温线材的输电线传输的电流是普通线材输电线(例如铝包钢增强型导线)的2到3倍，而它的截面直径与普通导线相同，不会增加杆塔等支撑结构的负担。4在许多情况下，由于电压约束、稳定性约束和系统运行约束的限制，输电线路的运行容量远低于线路的热稳定极限。许多技术即针对如何提高输电容量的利用程度而被发明出来。例如，当发生“并联支路潮流”或“环路潮流”问题时，调相器常被用来消除支路的热稳定限制。串联电容补偿是另一种远距离高压交流输电线路常用的提高输电容量的方法。现在人们利用大功率电力电子技术开发了一系列设备，统称为柔性交流输电设备，它可以使人们更好地利用输电线、电缆和变压器等相关设备的容量。据估计，柔性交流输电设备的推广应用，可以将现在受电压约束和稳定约束限制的线路的最大输电容量提高20%～40%。3、合理进行无功补偿，提高电网的功率因素无功补偿按补偿方式可分为集中补偿和分散补偿。（1）、集中补偿：在变电站低压侧，安装无功补偿装置(电容器)，安装配置容量按负荷高峰时的无功功率平衡计算，安装电容补偿装置的目的是根据负荷的功率因数的高低而合理及时投切电容器，从而保证电网的功率因数接近0.9，减少高压电网所输送的无功功率，使输电线路的电流减少，从而降低高压电网的网损。（2）、分散补偿：由于电力用户所使用的电器设备大多都是功率因数较低，例如工厂的电动机、电焊机的功率因数更低，为提高功率因数，要求大电力用户的变压器低压侧安装电力电容器，其补偿原理与变电站的无功补偿大致相同，不同的是用户就地补偿采用随机补偿，利用无功补偿自动投人装置及时、合理地投切无功补偿电容器，保证10kV电网的功率因数符合要求(接近0.9)，从而减少10kV配电线路的电能损耗。例如：10kV线路末端进行无功补偿，如补偿前0.7到补偿后功率因数达到0.9，经过补偿后，电能损失减少了39.5%，节能效果可见一斑。4、抓紧电网建设，更换高耗能设备导线的电阻和电抗与其截面积成反比，因此，截面积小的线路电阻和电抗大，在输送相同容量负荷情况下，其有功和无功损耗大。目前，配电网，特别是农网中，部分线路线径截面小，负荷重，导致线损率偏高。此外，配电网中还存在相当数量的高耗能配电变压器，其空载损耗P、短路损耗P、空载电流百分值I%、短路电压百分比U%等参数偏大，根据这些情况，应抓紧现在的农网改造工程建设，强化电网结构，并按配电网发展规划，有计划、有步骤地分期分批进行配电设施的技术改造，更换配电网中残旧线路、小截面线路以及高耗能变压器。5、降低输送电流、合理配置变电器5（1）、提高电网的电压运行水平，降低电网的输送电流。若变电站主变采用有载调压方式调压，调压比较方便，根据负荷情况，随时调节主变压器的分接开关保证电网电压处于规程规定的波动范围之内，最好略为偏高，避免负荷高峰期电网的电压水平过低而造成电能质量的下降，同时也可提高线路末端的电压，使线路电流下降，从而达到降损目的，例如：电压水平从额定值的95%升到105%时，线路所输送的电流降低9.5%，电能损耗下降18.2%。同样道理，对于用户配电变压器及10kV公用配变，可根据季节的变化，在规程规定电压波动范围内可合理调节配变的分接开关，尽量提高配网的电压运行水平，同样达到降损的目的。另外，可根据负荷的大小，利用变压器并列经济运行曲线分析负荷情况，合理切换，实行并列运行或是一单台主变运行，减少变电站的主变变损。（2）、提高输配电网效率的另一项关键技术，就是提高电气设备的效率。其中，提高配网变压器的效率尤其具有重大意义。从节能的观点来看，因为配网变压器数量多，大多数又长期处于运行状态，因此这些变压器的效率哪怕只提高千分之一，也会节省大量电能。基于现有的实用技术，高效节能变压器的损耗至少可以节省15%,现在电网中S7及以下高能耗变压器还有不少，例如我公司高能耗变压器还占37.3%。通常在评价变压器的损耗时，要考虑两种类型的损耗:铁芯损耗和线圈损耗。铁芯损耗通常是指变压器的空载损耗。因为需要在变压器的铁芯中建立磁场，所以不论负荷大小如何，它们都会发生。线圈损耗则发生在变压器的绕组中，并随负荷的大小而变化。因此它又被称为负荷损耗。变压器的空载损耗可以通过采用铁磁材料或优化几何尺寸来减少。增加铁芯截面积，或减小每一匝的电压，都可以降低铁芯的磁通密度，进而降低铁芯损耗。减小导线的截面积，可以缩短磁通路径，也可以减小空载损耗。降低负荷损耗有多种方法，比如采用高导通率的线材，扩大导线截面积，或用铜导线来替代铝导线。采用低损耗的绕组相当于缩短了绕组导线的长度。更小的铁芯截面积和更少的匝数，都可以减少线圈损耗。从以上的分析可见，减少空载损耗可能导致负荷损耗的增加，反之亦然。因此，降低变压器的损耗是一个优化的过程，它涉及物理、技术和经济等各方面因素，还要对变压器整个使用寿命周期进行经济分析。在大多数情况下，变压器的设计都要在考虑铁芯及绕组的材料、设计，以及变压器的业主总费用等各方面因素后，得到一个折中的方案。合理配置配电变压器，对各个配电台区要定期进行负荷测量，准确掌握各个台区的负荷情况及发展趋势，对于负荷分配不合理的台区可通过适当调整配电变压器的供电负荷，使各台区的负荷率尽量接近75%，此时配变处于经济运行状态。在低压配电网的规划时，也要考虑该区的负荷增长趋势，6准确合理选用配电变压器的容量，不宜过大也不宜过小，避免“大马拉小车”的现象。另外严格按国家有关规定选用低耗变压器，对于历史遗留运行中的高损耗变压器，在经济条件许可的情况下，逐步更换为低损耗变压器，减少配电网的变损，从而提高电网的经济效益。6.降低导线阻抗随着城区开发面积不断扩张，低压配电网也越来越大，10kV配电网也不断延伸，如何规划好各个供电台区的供电范围将至关重要，随着居民生活水平的不断提高，用电负荷与日俱增，为了解决0.4kV线路过长、负荷过重的问题，在安全规程允许的情况下，将10kV电源尽量引到负荷中心，并且根据负荷情况，合理选择10kV配变的分布点，尽量缩小0.4kV的供电半径(一般为250m左右为宜)，避免迂回供电或长距离低压供电。目前，研究人员正在研究高温超导体，用它制成的高温超导输电线所能传输的电能是普通铜质线材的3到5倍。即使算上用于超导材料冷却的消耗，采用高温超导线材的输电网的损耗,也要远小于普通的架空输电线和电缆。与普通线材的5%到8%的电网损耗相比，采用高温超导线材的电网损耗仅为0.5%。而且，如果用超导线材替代传统变压器