配电网节能降损研究----泾阳电力局李小铃

 

摘    要

 

本文首先对线损理论计算的方法，分别从输电线路损耗、配电变压器损耗、配电网线损，均方根电流和平均电流低压线路等5个方面进行了介绍和分析，然后通过介绍线损在线路中不是平均分布，线路前端损失大，主干大于分支损失的分布规律，针对电网电能损失的规律和特点，采取以少的投资取得最大节电效果，实现多供少损，提高电网经济效益的目的，从而引出了降损的四项技术措施，即调整完善电网结构，调节线路电压、增强配变布点和提高功率因数；最后讲述了在实际工作中采取的降低线损的管理措施。

关键词：配电网　节能　降损  措施

 

 

1.综　述

全面实施城乡电网改造后，提高了电网安全供电水平，有效地促进降损节能，增效工作的全面开展，但由于在实施电网改造时受到资金、地理条件或历史遗留等多方因素的制约，很多县级电网还未能从根本上彻底的进行科学、规范的技术改造，加之相应的各项制度未能及时健全，管理工作出现脱节，致使实际线损与理论线损存在较大差距，直接影响了企业经济效益，所以针对以上问题，本文予以以下分析。

1.1线损理论计算方法的描述

线损理论计算是降损节能，加强线损管理的一项重要技术管理手段。通过理论计算可发现电能损失在电网中分布规律，通过计算分析能够暴露出管理和技术上的问题，对降损工作提供理论和技术依据，能够使降损工作抓住重点，提高节能降损的效益，使线损管理更加科学。所以在电网的建设改造过程及正常管理中要经常进行线损理论计算。

线损理论计算是项繁琐复杂的工作，特别是配电线路和低压线路由于分支线多、负荷量大、数据多、情况复杂，这项工作难度更大。线损理论计算的方法很多，各有特点，精度也不同。这里介绍计算比较简单、精度比较高的方法。

1.1.1输电线路损耗

当负荷电流通过线路时，在线路电阻上会产生功率损耗。

（1）单一线路有功功率损失计算公式为：△P = I R

式中△P—损失功率，W；

I—负荷电流，A；

R—导线电阻，Ω

（2）三相电力线路有功损失为：△P =△P +△P +△P =3Ⅰ R

（3）温度对导线电阻的影响：导线电阻R不是恒定的，在电源频率一定的情况下，其阻值随导线温度的变化而变化。

铜铝导线电阻温度系数为 =0.004。

在有关的技术手册中给出的20℃时的导线单位长度电阻值。但实际运行的电力线路随周围的环境温度变化的；另外，负载电流通过导线电阻时，发热又使导线温度升高，所以导线中的实际电阻值随环境温度和负荷电流的变化而变化。

（4）线路电压降△U为 ：△U=U －U =ⅠZ

1.1.2配电变压器损耗（简称变损）功率△P

配电变压器分为铁损（空载损耗）和铜损（负载损耗）两部分。铁损对某一型号变压器来说是固定的，与负载电流无关。铜损与变压器负载率的平方成正比。

1.1.3配电网电能损失理论计算方法

配电网的电能损失，例如配电线路。由于配电网点多面广，结构复杂，客户用电质量不同，负载变化波动大，要计算出某一条线路在某一时刻或某一段时间内的电能损失是很困难的。因为不仅要详细的电网资料，还要有大量的运行资料。这些运行资料是很难取得的，另外，某一段时间的损失情况，不能真实反映长时间的损失变化，因为每个负载点的负载随时间随季节发生变化。而且这样计算的结果只能用于事后的管理，而不能用于事前预测，所以在进行理论计算时，都要对计算方法和步骤进行简化。

为简化计算，一般假设：

（1）线路总电流按每个负载点配电变压器的容量占该线路配电变压器容量的比例，分配到各个负载点上。

（2）每个负载点的功率因数cos 相同。

这样，就能把复杂的配电线路利用线路参数计算并简化成一个等值损耗电阻。这种方法叫等值电阻计算。

设：线路有m个负载点，把线路分成n个计算段，每段导线电阻分别为R ，R ，R ，……R

a.设基本等值电阻Re

b.负载电流附加电阻Re

c.温度附加电阻Re

在线路结构未发生变化时，Re、Re 、Re 三个等效电阻其值不变，就可利用一些运行参数计算线路损失。

1.1.4均方根电流和平均电流的计算

1.1.4.1均方根电流法

该电力网元件电阻为R，通过该元件的电流为I，当电流通过该元件时产生的三相有功功率损耗为: ∆P=3I

则该元件在24h内的电能损耗为: ∆A=3

由于i是随机变量，一般不能准确的获得，上述积分式解不出来，如把计算期内时段划分得足够小，则可完全达到等效。一般电流值是通过代表日24h正点负荷实测得到的，设每小时内电流值不变，则全日24h元件电阻中的电能损失为:

∆A=3(I ×24I

式中： 为均方根电流，A ;t为计算期小时数，h.

而I

    1.1.4.2平均电流法（形状系数法）

    平均电流法是利用均方根电流与平均电流的等效关系进行能耗计算的方法。

    因为用平均电流计算出来的电能损耗是偏小的，因此还要乘以大于1的修正系数。令均方根电流与平均电流之间的等效系数为K，称为形状系数，其关系式为K=

式中：I 为代表日负荷电流的平均值，A;  为代表日的均方根电流，A。

K值的大小与直线变化的持续负荷曲线有关，可按下式计算

K

式中： 为最小负荷率，它等于最小电流（I ）与最大电流(I )的比值。

损耗电量计算式为 。

1.1.5低压电网线损计算（估算）

　　低压电网比10（6）KV配电网更加复杂，有三相四线制、单相制、三相三线制等供电方式，而且各相电流也不平衡，各种容量的变压器供电出线数不一样，沿线负荷的分布没有严格的规律，同一回主干线可能由集中导线截面组成等。同时，它又往往缺乏完整、准确的线路参数和负荷资料。要详细、精确计算低压电网的电能损耗要比计算高压配电网的电能损耗困难的多。因此，一般都采用近似的简化计算（估算）方法。

　　１.等值电阻法

　　低压电网与10（6）KV配电网的特点相似，依次用等值电阻法计算低压电网典型台变（区）的电能损耗也是可行的。苏州供电局用此方法对几十个典型台变（区）进行了计算，并与电压损失法计算的结果及连续数月实抄统计的结果相比较，误差在1～2个百分点，说明这种方法精度要高一些，尤其是对那些主干线和分支线区分不十分明显的低压电网来说更适合。

　　具体的说就是应用10（6）KV配网等值电阻法的计算数学模型，考虑到低压电网的特殊性，利用配电变压器总表的有功、无功电量，代替10（6）KV线路的首端电量。各用户电能表的容量代替10（6）KV线路中配电变压器的容量，线路的结构参数与10（6）KV线路等值电阻法类似组织，所不同的是考虑单相负荷与三相负荷的折算问题。因为单相系统功率传输损耗为三相系统的6倍，所以可以将单相负荷点到三相系统的距离（即线路长度）按6倍记入，形状系数、电压可用配电变压器出口首端的实测数据来得到，这种方法对低压电网进行全部计算显然是不可能的，但对于少数台变（区）进行典型计算，摸清损耗的情况和规律具有实际意义。

　　２.电压损失法

　　电压损失法是部颁《电力网电能损耗计算导则》推荐计算低压电网电能损耗的方法。

　　电压损失法只要求简单的电压运行数据，避免了难于整理的结构数据，既简单运行又比较合理，部颁《电力网电能损耗计算导则》对此法提供了一个结论公式。

设线路的阻抗为R+jX，通过的电流为Ｉ，根据式∆U%= ×100%分别乘以 即把原来相电压变为线电压，可以写出电压损耗为

∆U%= ×100%　（　1式　）　　

由于低压配电线路的导线截面较小，线间几何均距也较小，从而Ｒ>>Ｘ，所以（1式）还可以近似的简化为∆U%≈  （2式）

功率损耗的百分数为∆P%=   （3式）

由上式可以得到功率损耗百分数和电压损耗百分值的比例系数为：

K =        （4式）

由（3式）和（4式）还可以得到K 的近似值K ≈  （5式）

对主干线导线相同、沿线均匀分布的负荷，还可以推导出

∆U%≈     （6式）

∆P%=       （7式）

K =     （8式）

式中：Ｒ为线路总的电阻，Ω；I为线路始端电流，A；U为线路始端电压，KV；cos 为功率因数。

对一般的情况可以写出：

     （9式）

           （10式）

设cos  ， 则可以得

K ≈       （11式）

式中：Ｉ 为从变压器出口到电压最低点间各段的电流，Ａ和电阻，Ω；Ｉ为线路首端电流，Ａ；n为从变压器出口到电压最低点间的线段数。

　　由上述推导可知，Ｋ 值和配电线路的结构及负荷分布规律有关，另外还和三相电流不平衡程度有关。如主干线首段长度占全部主干线长度的比例越大，Ｋ 值就越大，在一般情况下，可以近似的取Ｋ =0.75。虽然由∆Ｐ%＝Ｋ •∆Ｕ％求出的是主干线功率损耗的百分值，但是由于小分支线的损耗仅占总损耗的百分之几，因此，它对总损耗的影响不大。

　　３.台变（区）损失率法

　　台变（区）损失率法是部颁《电力网电能损耗计算导则》推荐的又一种简单近似计算线损的方法，对于低压电网范围广，机构复杂，配电变压器容量不相同。台变（区）多，要进行全面线损计算是不可能的，因此，只能选择供电负荷正常，计量齐全，电能表运行正常，无窃电现象的具有代表性的数个台变（区）进行。通过典型计算，可以了解其他台变（区）的线损情况，从而达到掌握低压电网线损的基本情况。具体做法如下：

　　（1）弄清低压电网各台变（区）基本情况，如配电变压器类型、台数、容量，低压线路包括接户线长度、截面，供电方式包括单相、三相三线制、三相四线制，用户包括照明和非普用户数量，电能表数量等。

　　（2）实测同一天、同一时段，抄录各台变（区）容量、各典型台变（区）总表的供电量和台变（区）内的售电量。

　　（3）计算实测期内各典型台变（区）的损失电量及线损率，并计算各容量的台变（区）平均损失率L 。

　　（4）根据各台变（区）基本情况，按配电变压器容量分组，组内配电变压器用供电量之和乘以该组典型台变（区）平均线损率L ，即得到该组台变（区）的损失电量，计算式为∆A = L 。

（5）把各组台变（区）的损失电量相加，得到低压电网的总损失电量，计算式为∆A= 式中：n为配电变压器按容量划分的组数；Ａ 为第i台配电变压器低压侧月供电量，kWh。

1.1.6电压损失计算

电压质量是供电系统的一个重要的质量指标，如果供到客户端的电压超过其允许范围，就会影响到客户用电设备的正常运行，严重时会造成用电设备损坏，给客户带来损失，所以加强电压管理为客户提供合格的电能是供电企业的一项重要任务。

电网中的电压随负载的变化而发生波动。国家规定了在不同电压等级下，电压允许波动范围。国电农（1999）652号文对农村用电电压做了明确规定：

（1）配电线路电压允许波动范围为标准电压的±7%。

（2）低压线路用户电压允许波动范围为标准电压的±10%。

电压损失是指线路始端电压与末端电压的代数差，是由线路电阻和电抗引起的。

电抗（感抗）是由于导线中通过交流电流，在其周围产生的交变磁场所引起的。各种架空线路每千米长度的电抗X （Ω/km），可通过计算或查找有关资料获得。

设线路电流为I，线路电阻R，电抗为X，线路末端电压分别是U ，U ，负载的功率因数为cos 。

电压降△U=△ =△ =IZ

电压损失是U 、U 两相量电压的代数差△U=△U －△U

由于电抗X的影响，使得 = 的相位发生变化，一般准确计算△U很复杂，在计算时可采用以下近似值法：△U=IRcos  +τxsin

1.1.7线损小指标

为了便于检查和考核线损管理工作 （图1所示），根据具体情况可建立以下与线损管理有关的小指标进行内部统计和考核。

　　１.“关口”表计所在的母线电能不平衡率

母线电能不平衡率=

输入母线的电量为输入电量，由母线输出的电量为输出电量，根据部颁《电力网电能损耗管理规定》发电企业和供电企业的220KV及以上变电所母线电能不平衡不应超过±1%，220KV以下变电所母线电能不平衡率不应超过

±2%。

省、市电力公司线损指标

一次网损指标

地区线损指标

500kv

网损

220kv

网损

省、市电网调度所管理

110kv

网损

35kv及以下城市电网线损

35kv及以下农村电网线损

35kv

网损

 

10kv及以下配电线损

35kv网损

10kv及以下配电线损

市区供电分局管理

县供电局管理

地区电网调度所管理

地市级供电局管理

  　　

         电力网线损指标分级管理示意图1

  2.月末及月末日24时抄见电量比重率

  月末及月末日24时抄见电量比重率= %

  月末一般指月末最后1～3天，各单位可根据具体情况自行定月末抄表的期限，月末日24时及月末抄见电量一般占总售电量的75%以上。

  3.电压监测（视）点的电压合格率

  监测（视）点的电压合格率（%）= ×100%

  电压合格时间=总运行时间 — 电压不合格时间

  监测（视）点的电压，应用记录式（统计式）仪表进行监测统计。

  所用电率由各变电所统计、上报，并接受考核。

  4.电能计量“五率”

    电能计量“五率”是指电能表周期轮换率、修调前检验合格率、现场检验合格率、电压互感器二次回路电压降周期受检合格率、计量故障差错率、电能计量“五率”由负责效验表计的部门统计、上报，并接受考核。

  5.电容器高峰投运率、可用率

  电容器高峰投运率= ×100%

  电容器高峰可用率= ×100%

  该指标由变电所统计，调度、变电所接受考核。

  6.电网关口高峰、低谷功率因数

   高峰功率因数=

   低谷功率因数=

一般地区电网高峰功率因数≥0.95，低谷功率因数不大于高峰功率因数

  7.其他小指标

   其他小指标可根据本系统具体情况制定和考核，如降损措施节电量包括：新、扩建输、变电工程投运后的效果，增加无功设备、调压设备的效果，改进运行方式，开展经济调度的效果，更换变压器的效果等；营业追补电量包括：计量不准、故障追补的电量，漏抄、漏计、错抄、错算倍率追补的电量，改进用户计量装置（电压降、变比等）追补的电量，用户违章用电追补的电量，查处窃电追补的电量等。

    线损小指标要狠抓落实，责任越直接越好，要求越具体越好，并且要搞好统计分析，严格考核，奖惩分明，只有这样才能发挥小指标的作用，促进线损工作深入开展。

1.1.8线损分布规律

线损在线路中不是平均分布的，线路前端损失大，主干损失大于分支损失，为便于分析，设一典型线路。线路中有n个相同的负载，截线路为相等的n段。

（1）从首端起，10%的线路其损失占总损失的27.1%，到60%线路时，损失比达到93.6%。

（2）由前往后同样长度的线路段损失比迅速降低。

由此可见，线路损失集中在线路前半部分，应重要考虑这部分线路的降损措施。

 

2.一般解决方法

2.1降损的技术措施

采取技术措施降低线损是线损管理工作的基础。针对电网电能损失的规律和特点，采取以少的投资取得最大节电效果，实现多供少损，提高电网经济效益的目的。本节主要讨论高低压配电网的技术降损方法。

2.1.1调整完善电网结构

电网结构对线损的形成有重要影响。在电网的规划建设与改造过程中，要充分考虑对线损的影响，一个结构布局合理的电网，对客户能够提供合格的电能，对电力企业本身能够长期以低损、高效的供电方式，实现较高的经济效果。调整电网结构应考虑以下几个方面：

（1）电源应设在负荷中心，线路由电源向周围辐射。农村低压用电要尽量使配电变压器安装在负荷的中心位置。高压线路进村，避免配电变压器在村外，由低压线路进村与各负荷连接的树状供电方式。由单边供电改为中心供电，电能损失功率是原来的1/8左右。所以，电源点的位置很重要。

（2）缩短供电半径，避免近电远供和迂回供电。10kv线路供电半径应不大于15km，0.4kv线路供电半径不大于0.5km。由于各地的经济发展情况不同，山区与平原、城镇与农村差别很大。在条件差的地区完全按以上供电半径要求，很难实现，也不经济。根据《农村低压电力技术规程》推荐，0.4kv线路的优化供电半径也可根据以下方法确定：

1）设备容量密度在1000kw/km 以上的地区，供电半径为0.4km。

2）设备容量密度在400—1000kw/km 的地区，供电半径为0.5km。

3）设备容量密度在200—400kw/km 的地区，供电半径为0.7km。

4）平原及山牧区，设备容量密度小于200kw/km 地区供电半径：平原块状地区应大于1.0km；带状地区不应大于1.5km。

农村变电所应按小容量、密布点、短半径的要求进行设置。

（3）合理选择导线截面。增加导线截面会降低导线电阻，减少电能损耗和线路压降。导线截面积与电能损耗成反比关系，但增加导线截面会增加投资，在增加导线截面时，要综合考虑投入与降损的关系。

一般来讲，线路中电能损失大部分集中在主干线部分，在主干线中又集中在线路首端到末端，从主干线到分支线由大到小的顺序选择阶梯型导线截面，同时要考虑今后的发展和电压降的要求。

10kv配电线路导线截面：主干线不宜小于70mm ，支干线不宜小于50mm ，分支线不宜小于35mm 。

0.4kv低压主干线按最大工作电流选取导线截面，但不应小于35mm ，分支线不得小于25mm ，禁止使用单股、破股线和铁线。有一个很好的例子，四川武乙镇是一个山区镇，距离变电所超过15km，由于该镇小水电的发电量和负荷量基本平衡，另外由于该镇供电所对小水电的无功发电量和负荷电量管理得好，有功、无功电量维持平衡，虽然该供电所月平均供电量都在20多万kw·h，但变电所出线的负荷电流长期接近0，年平均线损率不大于1%，电气接线如图2所示。

 

  ~

 

 

                      0.5km         0.5km 1.5km

 

 

           水电站2                                        变电站

                     无功用户     居民用户

 

                                0.5km

无功用户

～

                                          水电站1

 ~

 

 

 

         水电站3

图1  武乙镇地区电气接线图

而同样的一些山区镇由于用电负荷少，小水电全部往外送，其线损率都长期居高不下。

这个例子可以使我们悟出一个道理：总体规划的合理性得到的经济效益是不可估量的。在安排小水电上网时，不要只是为了暂时的经济效益，把上网点安排在路径长、导线截面小的支线上，而应该用规范的线路引到负荷中心。如果上网负荷比较大，造成主干线损耗过大，就必须把线路架设到变电所。这种做法还可以避免出现支线用户丰水期线路末端用户电压过高而迫使小水电停发的现象。

（4）选择节能型配电变压器，并合理选择容量。配电变压器损失在配电系统电能损失中占有很大的比重。减少配电变压器损失对降低综合损失具有重要作用。减少配电变压器损失的方法就是采用节能型变压器和提高配电变压器负荷率。

1）积极推广应用S9系列和非晶体合金变压器。

2）提高配电变压器负载率。一般农村配电变压器负载率较低，其铁损功率大于铜损功率，减少变压器容量，提高其负载率使其在一个经济状态下运行，可以达到变损总量的降低。变压器经济运行负载率因型号、容量不同而有所差别。

在实际应用中要对负载性质、无功损耗和最大负荷进行综合考虑。容量最小应满足最大负荷的要求，并富有一定余度。配电变压器容量与用电设备容量之比，采用1:1.5—1:1.8为宜。对大容量不常用的用户，如排灌用电及枯水期不发电的电站，应装设专用配变，没有负荷时变压器都应退出运行，供电所应专人负责监督。对照明动力混合负荷最好采用“母子”变方式运行。负荷大时2台变压器并联运行，负荷小时只投运小容量变压器。

△/Y接线的变压器不但对3次谐波有一定的抑制作用，由于三相负荷不平衡时，轻负荷相绕组的阻抗（轻负荷绕组阻抗增大）不与负荷相串联，低压部分甚至可以单相使用，降损效果也是十分有效的 。同时，由于10kv中性点的浮动性，这种接线对于用户电压的稳定性也大有好处，应提倡使用。

2.1.2调节线路电压

在负载功率不变的条件，提高线路电压，线路电流会相应减少，线路损失会随之降低。如果将6kv升压到10kv，线路损失降低64%，将10kv升压到35kv，线路损失会降低92%。在负载容量较大，离电源点较远宜采用较高电压等级的供电方式。

对于运行在一定电压下的线路，电压在额定数值上下允许一定的波动范围。配电线路电压允许波动范围为标准电压的±7%，低压线路电压允许波动范围为标准电压的±10%。如果线路电压运行在上限或下限，线路的电能损失是不同的，电压高则损失低，反之损失高。例如10kv配电线路上限电压为10.7kv，下限电压为9.3kv，输送同样的功率，用上限电压供电比用下限电压供电减少线路损失24%，0.4kv线路用上限电压供电比用下限电压供电减少电能损失33%。

提高配电线路供电电压会增加配电变压器的损耗。因变压器空载损耗与所加电压的平方成正比，有时提高电压会使综合损失增加，所以线损、变损应综合考虑。线路负荷高峰期应提高电压，低谷时不能提高电压；变压器空载损失功率大于线路损失功率时不能提高电压，应适当降压。

低压线路提高供电电压也会增加机械电能表电压线圈的电能损失，但一般来说线路损失大于电能表线圈损失，故提高低压线路电压是减少低压线损的一个有效措施。

尽量用三相供电，也是降损行之有效的手段。在同样线路长度的情况下，由于三相供电，中性线没有电流，当然中性线也不存在电压，相当于负荷的一端直接接在了变压器的中性点上，线路的阻抗明显减少一半，线损自然也减少一半。广东太和镇黄坑管理区按前村后区，农网改造前是单相供电，农网改造时改为三相供电，前后线损同期对比，线损率由12%下降到6.3%。如果三相负荷不平衡，将增加线损。这是因为三相负荷不平衡时，各相的负荷电流不相等，就在相间产生了不平衡电流，这些不平衡电流除了在相线上引起损耗外，还将在中性线上引起损耗，这就增加了总的线损。如果三相负荷平衡，则向量差为零。应当尽可能使各相负荷相对平衡，否则，中性线上将有电流流过。中性线上流过的电流越大，引起的损耗也越大。因此在运行中经常调整变压器的各相电流，使之保持平衡，以降低线损。一般要求配电变压器出口处的电流不平衡度不大于10%，因为不对称负荷引起供电线路损耗的增加与电流不对称度的平方成正比。在低压三相四线制线路中，如果线路的电流不平衡附加线损也是相当大的，定期地进行三相负荷的测定和调整工作，使变压器三相电流接近平衡，这是无需任何投资且十分有效的降损措施。

更换使用年限长的淘汰表，采用新型DD862型电能表，在条件允许下最好采用电子表，因为电子表的误差以及表损都远远低于机械表。据计量部门测试 ，机械式电子表（DD862型）每月要耗损约1kw·h电量，而电子式电表每月只耗损约0.4kw·h电量，减少约60%的表损，广东清新县现有农村电表约120800只，采用电子表，每月可减少表损7万kw·h以上。

2.1.3增加配变布点

从配变的负载情况来看，增加布点非常紧迫，既是经济性的要求，也是安全性的要求，尽量使配变靠近负荷中心，配变负载在经济额度之内，提高经济性，以促进用户端电压合格率的提高，根据电压线损率的理论关系，假设某线路电压合格率能从80%提高到90%或95%，可以降低的线损分别是（a为电压提高的百分数）：

△p%=[1－1/（1+a/100） ]×100%

提高到90%时：

△p%=〔1－1/[1+（90%－80%）/100] 〕×100%=（1－1/1.1 ）×100%=17.35%

提高到95%时：

△p%=（1－1/1.15 ）×100%=24.38%

以该线路原线损率7%计量，则分别可以降低7×17.35%=1.2个百分点和7×24.38%=1.7个百分点，降损效果相当明显。

2.1.4提高功率因数

a.提高功率因数的意义：除白炽灯、电阻电热器等用电设备的功率因数接近于1之外，其他如三相交流异步电动机、变压器、电焊机、电抗器、架空线路等的功率因数均小于1，特别是轻载的情况下，功率因数更低。

用电设备功率因数降低之后，将带来许多不良后果：

（1）使电力系统内的电气设备容量不能得到充分利用。因为发电机或变压器都有一定的额定电流和额定电压，在正常情况下是不容许超过的，根据关系式，若功率因数降低，则有功功率将随之降低，使设备容量不能得到充分利用。

（2）增加输、配电线路中的有功功率和电能损耗。设备功率因数降低，在线路输送同样有功功率时，线路中就会流过更多的电流，使线路中的有功功率损耗增加。

功率因数降低，还使线路的电压损失增加，结果在负载端的电压下降，有时甚至低于允许值，会严重影响电动机及其他用电设备的正常运行。特别在用电高峰季节，功率因数太低，会出现大面积的电压偏低，这对工农业生产带来很大的损失。

所以，电力系统的功率因数高低，是需要认真研究的一个重要课题，必须设法提高电力网中各个组成部分的功率因数，以充分利用发变电设备的容量，增加其发输电能力，减少供电线路中的有功功率和电能损耗，并降低线路中的电压损失与电压波动，以达到节约电能和提高供电质量的目的。

在国家电力公司国电农[1999]652号文件中的《供电所线损管理办法》中规定：农村生活和农业线路功率因数不小于0.85；工业、农副业专用线路功率因数不小于0.90。

为了鼓励用电单位提高功率因数，国家规定了功率因数调整电费的方法。

变压器容量在315KVA及以上容量的工业客户的功率因数标准为0.90。

变压器容量在100~315KVA的工业客户功率因数标准为0.85。

变压器容在100KVA及以上的农业客户功率因数标准为0.80。

当客户月用电平均功率因数高于标准值时，以减少电费的形式进行奖励，功率因数越高，奖励的比例越大。反之，功率因数低于标准值，将以增加电费的形式进行惩罚，功率因数越低，惩罚的比例越大，上交电费就越多。

b.提高功率因数的方法：提高功率因数的途径主要有：一是减少电力系统中各个部分所需的无功功率，特别是减少负载的无功功率消耗；二是进行补偿。

（1）提高自然功率因数：采用降低各变电、用电设备所需的无功功率以改善其功率因数的措施，提高自然功率因数主要有：

  1）正确选用异步电动机的型号和容量。异步电动机在工农业生产中有很大的比重，异步电动机的功率因数和效率，在70%以上负荷率时最高，在额定功率时的cos 约为0.85~0.89；而在空载和轻载运行时的功率因数和效率都很低，空载时的cos 只有0.2~0.3。因此，正确选用异步电动机的容量使其与所带负载相匹配，对于改善功率因数十分重要的。

2）合理选择变压器容量： 在变压器二次测所带负荷功率因数一定的情况下，变压器一次功率因数的高低，取决于负荷率的高低。负荷率高，则一次功率因数高；反之，一次功率因数低，空载时，功率因数最低。为了避免变压器的空载和轻载运行，一般变压器的负荷率在50%以上时比较经济。

（2）无功补偿提高功率因数：用无功补偿设备补偿用电设备所需的无功功率，以达到提高功率因数的目的，这种方法称为人工无功补偿方法。

无功补偿设备有移相电容器、同步电动机和同步调相机。电容器补偿因具有有功损耗小，安装维护方便，投资少而被广泛采用。

加强无功配置，努力提高功率因素。无功补偿可以减少网上无功功率的传输，改善供电电压质量，具有良好的经济效益。现在供电所的无功补偿主要应集中于两点：分散补偿和就地补偿。就地补偿供电所在日常业扩报装时就给予控制，通过分组补偿和单机补偿直接将电容器安装在用户的低压配电母线上和用电设备旁，补偿容量一般按25%~30%考虑，这样的优点是具有较好的调压和降损效果，投切也较及时，接线简单，便于管理。

但在10kv线路上，最好还是分散安装电容器组，其优点是可以补偿配网及配电变压器的无功负担，显著地降低农网线损，有效地提高电压。分散电容器组一般安装在线路分支上，置于距线路首端长度的1/3至1/2之间，安装点的电压水平应不超过电容器额定电压值的1.05倍，每组容量以100~150kvar为宜，而且要安装避雷器作为过电压保护。合理地配置补偿无功，将会使10kv线路的功率因数得以明显提高。

功率因数提高对降低线损的效果可以用公式来表示：

cos —原来的功率因数

cos —提高后的功率因数

△p%=[1－（cos /cos ） ]×100%

假设cos =0.84，cos =0.95

则△p%=[1－（0.84/0.95）2]×100%=22.2%

假设原线路线损率为6%，则可以降低线损率6%×22.2%=1.33%，降损效果非常明显。

（3）补偿方式的选择：

1）随机补偿：把补偿电容器安装在电动机、电焊机等吸取无功功率的用电设备附近，使用电设备所需无功实现就地平衡。这种补偿方式节能效果好，但是补偿设备利用率低、投资大，所以适用于运行时间长的大容量用电设备或由较长线路供电的情况。

2）随器补偿：即在配电变压器低压侧安装并联电容器进行补偿。一是补偿负载所需无功，二是补偿本身无功需求。由于大多数负载是随时间、随季节变化的，采用自动补偿或分组补偿较好。在采取固定补偿时，低负载会产生过补偿现象，使电压升高，所以固定补偿容量不应选择过大，应为平均所需无功容量的1/3~2/3为宜。这种补偿方式，能降低配电线路及以上线路设备的电能损失，但对补偿点以下线路无降损作用。

3）线路集中补偿：即在多负荷点线路上一点或若干点并联补偿电容器进行补偿。例如，配电线路上的补偿，这种补偿方式的节能效果与补偿地点和补偿容量有关，应科学地选择。①在线路上取一点进行补偿的情况下。补偿点在线路首端时，线路中的无功电流分布无变化，没节能效果；在线路末端，可能存在无功倒送。只要补偿点不在首端，补偿点之前各段无功电流就会发生变化，从而电能损耗也发生变化，变化的大小和范围与补偿容量有关。最优补偿地点从首端起线路总长的2/3处，补偿容量取全补偿2/3，这时节电效率最高达88%以上。在一般情况下，取补偿地点在线路的1/2~4/5，补偿容量为全补偿的1/2~4/5，这时的节电效率在80%左右。②多点补偿。如果线路分支较大或线路较长负载自然功率因数低，可采用分支线分段补偿方式，在每一补偿段或分支中的补偿地点和补偿容量的选择，按前上述原则选取，可取得最高的节电效率。③在线路负载波动大的线路，按平均负载和平均功率因数进行选择。在最小负载时可能出现过补偿现象，但对整个节能效果影响不大。

线路集中补偿简单、投资少、设备利用率高，能改善线路电压质量，是应推广的一种补偿方式。

4）变电所集中补偿：在变电所10kv母线上设置一组或多组电容器组，根据电压和功率因数需要投切。这种补偿方式节能效果不如前几种方式显著，但系统电压低时，能改善电压质量，一般应作为其它补偿方式的补充。

2.2降低线损的管理措施

（1）全面完善线损分级考核制度，严格岗位责任制。对于一条10kv馈路的由多个供电所共管的现状，县局给各个供电所的分段安装了关口计量装置，确保了线损考核制度全面落到实处。

（2）为了减少由于大用户用电波动而造成供电所线损虚增虚减的现象，在线损考核中将大用户电量从线损考核中剔除，确保了线损考核能真正反映出供电所线损管理的真实水平。经过以上对线损管理的完善，使线损考核管理逐步形成了“条块结合、分级负责、指标落实、分工明确”的良好秩序。

（3）定期不定期地组织营业普查，堵塞营业漏洞。通过核查供电所帐、卡、票、表四相符情况，检查供电所对临时用电的管理，对表计修校、换验的管理，以及到现场去实测电能表，核查电能表底数，检查电压和电流互感器变化，电能表接线等工作来堵塞营业管理上的漏洞。

（4）对农村电工的管理实行跨村交叉管理，以削弱人情电、关系电产生。

（5）严格抄表例日，以30天为一抄表周期严格执行，减少因抄表时间差造成的线损波动，从根本上解决大、小月交替对线损的影响。同时切实提高抄表的实抄率和正确率，力求达到100%，尽量杜绝错抄、估抄、漏抄和错视倍率等现象的发生。

（6）根据负荷的变化情况，定期不定期地开展线损理论计算工作，通过对计算结果的分析，以准确的数据来及时衡量线损的高低，发现网络薄弱环节，制定相应的对策，使降损工作有的放矢，富有成效。

（7）集中力量，严厉打击窃电行为。根据《中华人民共和国电力法》和《电力使用与供应条例》等有关法规的规定对窃电行为予以严厉打击，坚决制止。同时，加强供电所人员反窃电知识培训，提高反窃电整体能力。

（8）每月（季）开展高、低压线损分析会及线损现场分析会，及时掌握线损完成情况，对存在的问题群策群力提出解决方法。

（9）加强线损专项核查力度，部分供电所对于县局线损考核，不从自身管理上下功夫，而是通过弄虚作假，来掩盖线损的真实性。针对这种现象，县局稽查科实施跟踪管理和实时管理，对各供电所线损管理情况的真实性以及工作中的存在问题及时检查监督，使线损工作在管理层的管理更加高效、正规与有序。

 

 

3.经济效益分析实例

    泾阳县位于关中平原，是一个农业大县。泾阳县电力局承担着全县工农业生产和49万居民的供电任务，现有职工198人，设有管理科6个，下辖乡镇供电所21个，35kV变电站4座、开发公司1个，变压器厂1个，共有10 kv线路39条1153.6km,配有变压器1700台,总投资5019多万元,年售电2.0899亿kwh。

    近几年,由于领导重视,在管理方面加强了指标管理、用电管理、计量管理，各部门做到了各尽其职，密切配合，协同工作。在技术方面调整了网络布局、电网升压改造、简化电压等级、合理调整运行电压、缩短供电半径、减少迂回供电、换粗导线截面、更换高能耗变压器、增加无功补偿容量，使高低压线损持续下降,高压线损已经由1998年的10.6%下降到7.8%。据了解,仅高压线损一块5年来就挽回损失7000多万kwh,按平均电价0.49元/kwh计算,折合人民币3430万元；而低压线损一块降幅则更大,由当年的30%左右,下降到12%以内,仅2000年以来降损节能19800kwh。

电网的经济运行是降低成本的有效途径。降低线损实现利润最大化是县电力企业的经营目标。要降低线损，电网管理者除了懂得各种技术措施外，还必须坚持不懈，用科学的方法做深入、细致、扎实的工作，将线损率降到合理水平，为电力企业争取更大效益作贡献。

 

致         谢

 

在老师的指导下,经过近一个月的努力,配电网节能降损研究终于设计完成了，在此我对老师给予帮助表示衷心的感谢,并且感谢曾给予我帮助的李莘同学等。

在毕业设计过程中，张利军老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议,对我的辅导耐心认真，并给我们提供了大量有关资料和文献，使我的这次设计能顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学习的知识得到了更深的了解,并使知识得到了进一步的巩固.

 

 

参考文献

 

《节能降损技术手册》齐义禄编 中国电力出版社2001年1月1日出版

《县供电企业管理》国家电力公司农电工作部编 中国电力出版社2004年4月出版

《国家电力公司电力网电能损耗管理规定》

《供电所线损管理办法》

  《电力网电能损耗》虞忠平编  中国电力出版社2000年9月出版