探析电网损耗及降损节能
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[摘要]线损率综合反映了电力网规划设计、生产运行和经营管理水平，通过对其进行科学有效的分析评估，查找各环节存在的问题，进而从技术上、管理上采取双管齐下的措施与办法，努力实现电网降损节能。本文为电网进行降损节能改造和电网规划给出了具体的可行性措施。
[关键词]电网线损节能
电网的电能损耗，是电网经营企业在电能传输和营销过程中从发电厂出线起至用户电能表止所产生的电能损耗。而电能损耗率是衡量电力在传输过程中损耗高低的指标，它反映和体现了电力系统的规则、设计、运行和经营管理的水平。降低电能损耗是贯彻“生产与节约并重”能源政策的一个组成部分，应加强管理。贯彻落实科学发展、节约发展的工作思路，扎实做好节能降耗工作，是义不容辞的社会责任。当前，加强线损管理，落实降损节能措施，已经成为电网经营企业面前的一项长期艰巨的任务。
随着工业化、城镇化加速发展，能源消费总量不断增加，电力供应紧张已成为制约经济社会发展的一个重要因素，节电工作，是落实科学发展观、转变经济发展方式、促进经济社会可持续发展的重要途径，也是缓解电力供需紧张矛盾的重要措施。我国“十二五”规划明确指出了节能减排的任务和目标，节能减排难度在增加，将更多依赖于技术创新和结构调整。因此，必须加强电能损耗管理，找出薄弱环节，从而明确主攻方向，落实科学降损节能措施，为电网进行降损节能改造和电网规划给出了具体的可行性措施。
1.1 电网电能损耗形成及组成
1.1 电网电能损耗形成
电网电能损耗是指输电网络、配电网络损耗电量的总称。主要包括管理损耗和技术损耗两部分。是由管理因素和人为因素造成的线损，需要加强管理来减少不明损耗；技术损耗又称理论损耗，是电网中各元件电能损耗的总称，可分为可变损耗和固定损耗两种。
电力的传输过程，要通过电力网中的导线和电压器等输、配电设备到用户，由于导线和变压器都具有电阻和电抗，因此电流在电网中流动时，将会产生有功和无功的电能损耗。
电力损耗的大小与流过导线电流的平方成正比。对同一部分无功功率。这些无功功率除靠发电厂的发电机发出无功外，调相机、电力电容器也向电网输送无功。
1.2. 电网电能损耗组成
电能损耗（线损）是输电网络、配电网络损耗电量的总称，主要计算公式如下：
电能损耗电量=供电量（输入电量）―售电量（输出电量）
线损率（％）＝线损电量/供电量×100％
线路损失电量，一般可分为可变损失、固定损失两部分。
可变损失。随线路、设备上通过的电流变化而变化，既与电流平方成正比，电流越大，损耗也越大。
固定损失。不随负荷电流的变化而变化，只要设备上接上电源，就要消耗电能，它与电压成正比。在实际运行中，一般电压变化不大，为了计算方便，这个损失作为一个固定值。
（一）可变损失
1、线路上产生的可变损失。
（1）输电线路上产生的负荷损失。
（2）配电线路上产生的负荷损失。
（3）低压线路上产生的负荷损失。
（4）接户线路产生的负荷损失。
2、变压器上产生的可变损失
（1）主变压器的负荷损耗。
（2）配电变压器的负荷损耗。
在变压器上产生负荷损耗的原因如下。
（1）由负荷电流在变压器绕组导线内流动造成的电能损失。
（2）由励磁电流在变压器绕组导线内造成的电能损失。
（3）杂散电流在变压器绕组导线内造成的电能损失。
（4）由于泄漏电流对导体影响所引起的涡流损失。
3、调相机的负荷损耗
由于调相机发出无功功率，因此原动机需要消耗一些有功功率。
（二）固定损失
（1）主变压器的空载损耗。
（2）配电变压器的空载损耗。
（3）电缆、电容器的介质损耗。
（4）调相机的空载损耗。
（5）电能表电压线圈的损耗。
（6）5kV及以上线路的电晕损耗。
变压器空载损耗，主要包括以下三方面：
（1）铁心的涡流损耗。
（2）铁心的磁带损耗。
（3）夹紧螺丝的杂散损耗。
3.1 技术改造降低损耗
3.1.1 改造现有不合理的电网供配电系统，降低电能损耗，对现有不合理的供配电系统进行技术改造，能有效地降低线路损耗，节约电能。例如, 将有绝缘破损、漏电较大的绝缘导线予以换新；将有迂回线路改造为直配电路；将线路中截面积偏小的导线改为截面积稍大的导线；根据实际情况改选变配电所址，分散装设变压器，使之更加靠近负荷中心，等等。
3.1.2 改造或更新低效高耗产品，采用高效节能设备以高效节能的电气设备来取代低效高耗的用电设备，是降损节能的一项基本措施，其经济效益非常明显。
3.1.3 合理选用变压器，减少变压器在供配电系统中的电能损耗。电网运行中，变压器通常是长期运行的。虽说变压器的效率很高，功率损耗很小，但长年累加起来，其电能损耗量也是十分可观，值得重视。因此，合理选用变压器容量和数量也是降低损耗的措施之一。
3.2 合理安排电网调度以降低损耗
3.2.1 加强电网的经济运行分析。
调度应与生技部门配合，充分利用现有技术手段，加强电网运行历史数据的收集整理、分析，做到每月对电网运行中设备检修情况、设备运行情况、供电电量、电容器投退、网损等进行综合分析、统计，找出管理中存在的问题，通过制定改进的措施，加强电网经济运行研究工作。使电网长期处于最经济方式下运行。实践证明，加强对电网的经济运行分析是管理好电网经济运行的有效手段之一 。
3.2.2 合理安排电网运行方式。
运行方式的编制一是要在确保安全、可靠、满足电能质量的前提下，优先考虑电网运行的经济性；二是要准确掌握网内各“元件”的经济运行特性，确保网内各“元件”在最佳经济状态下运行；三是要及时了解电网运行工况，对不利于电网经济运行的方式进行及时的调整和变更。实践证明。运行方式安排合理与否，对电网经济运行起着至关重要的作用，可使网内损耗成倍地增加或降低，其效果是显而易见的 。
3.2.3 加强无功电压管理。
优化网络结构电网输送无功过多、电压过高或过低，都会增加电网的损耗，影响电网运行的经济性。因此，加强无功电压管理，优化网络结构．对提高电网运行经济性至关重要。
3.2.4 全面掌握网内各电压监测点运行电压。
及时采取合理有效地措施予以调整，避免部分设备长期“欠压”或“过压”运行。
3.2.5 合理安排主变运行方式。
减少变压器损耗主变的经济运行主要包括两个方面。一是合理安排主变台数，二是合理调节变压器分接头位置。
3.3 提高输电容量，降低电能损耗
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。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%。3.4 采用无功补偿，提高功率因数无功补偿按补偿方式可分为集中补偿和分散补偿。3.4.1 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。3.4.2 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。3.5 降低电网输送电流，提高电网输配效率3.5.1 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，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。
3.5.2 提高电网输配效率
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%。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。3.6 降损节能的管理措施
3.6.1 要积极开展线损节能管理工作
贯彻执行“统计清楚、分析透彻、重点突破、综合治理”的线损管理总体工作方针，梳理线损管理流程，制定相关制度及细则，同时要加强对规章制度的理解及执行力。积极转变观念，加强降损节能管理，将责任细化落实到具体人员，努力做到线损节能管理每项工作有明确分工。
3.6.2 加强线损预测分析工作
线损分析要实行三对比：与上月比，与去年同期比，与理论计算比。做到及时总结，特别是对重点线路和异常线路进行剖析，对发现的问题，要及时采取有效措施。在月度线损分析报告中，要认真做好次月线损率的预测，保证数据准确、及时，确保线损率指标完成。要认真做好理论线损分析工作，充分掌握电网运行的损耗情况，要在上一年理论分析的基础上，提前准备，对各项参数及时进行修正，并对低压配电线损进行实测分析，明确降损主攻方向，为制定降损节能方案提供依据。
3.6.3 加强调度人员素质培训
调度运行人员是电网安全、优质、经济运行的直接操作者，电网经济运行的各项措施必须由调度值班人员来落实。这种特殊性决定了调度值班人员必须要有较 高的技术素质、工作能力和职业道德 。因此，必须加强调度人 员的综合素质培训，使其不但是 电网运 行操作的指挥者，更要成为电网经济运行的行家里手。可见．调度部门在降损节能中起着重要作用。调度部门的管理人员只要紧密团结、多探索，高度重视降损节能工作 ，熟练运用降损节能的技术措施．就一定能在确保电网安全调度的情况下，做好降损节能工作。
结束语
电网电能降损节能工作是一个系统工程，既要从微观抓好各个环节具体的降损节能措施，又要从宏观上加强管理。它需兼顾节能、安全和环保等多方面的规程和要求。虽然降损节能的方式多种多样，但我们对技术降损措施要做不同方案的技术经济比较，要根据降损节能效果的理论分析计算，在投资和技术上作经济方案比较来确定，按照具体要求来采取不同的降损措施。
电网的经济运行是降低供电成本的有效途径。电网降损节能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节能措施，以取得更高的社会效益和经济效益。
参考文献
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