李順業(yè) 薛寒

【摘 要】配電系統(tǒng)平均線路損耗在6% ～10%的范圍內(nèi)。在最高峰時(shí)段避免少量電力需求的方法可以將線路損耗降低多達(dá)20%。在這種損失水平下，需要運(yùn)行不成比例的更多發(fā)電資源以向最終用戶提供相同數(shù)量的電力。

【關(guān)鍵詞】配電系統(tǒng)；線損漏洞；營(yíng)業(yè)管理

1 工程基礎(chǔ)

輸電和配電線路以及變壓器中的損耗都發(fā)生在變壓器中，這是配電系統(tǒng)或“電網(wǎng)”的基本組成部分?！昂诵摹被颉翱蛰d”損失是為了激勵(lì)變電站和變電站的變壓器。這些損失反映了材料本身對(duì)電流的阻力。核心損失通常占總損失的25% ～30%，并且不隨負(fù)載變化而增加（或減少）。他們很大程度上受制造變壓器核心的鋼疊片特性的影響。電阻損耗類(lèi)似于線路和變壓器中的摩擦損耗。

隨著負(fù)載的增加，導(dǎo)線（包括變壓器中的導(dǎo)線）變得更熱，材料變得更具電阻，并且線路損耗增加。由于這個(gè)原因，電阻損耗隨著線路上的電流呈指數(shù)增加。在低負(fù)載時(shí)，系統(tǒng)損耗幾乎完全是磁芯損耗，可能低至 3%。然而，在電力需求高峰時(shí)期，電阻性損耗成為主導(dǎo)。在最高負(fù)載時(shí)，平均線路損耗增加到 10% ～15%的范圍，但邊際線路損耗（如果負(fù)載減少則可以避免）可能增加到 20%或更多。在極端高峰期，可能需要 5 個(gè)發(fā)電廠運(yùn)行才能提供通常由 4 個(gè)提供的最終用電量。因此，線路損耗降低部分是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和構(gòu)造的一個(gè)功能，但也受到底層電氣負(fù)載運(yùn)行和峰值負(fù)載管理程度的嚴(yán)重影響。

2 導(dǎo)致線損的系統(tǒng)組成部分

公用事業(yè)輸配電系統(tǒng)的每個(gè)部件都會(huì)造成損失，因此在最終用途或儀表化合物中可以避免損失，從而將系統(tǒng)恢復(fù)到發(fā)電水平。傳輸系統(tǒng)線路損耗通常涉及 2 個(gè)（或更多個(gè)）附加變換級(jí)和 1 個(gè)（或多個(gè)）附加線路組。根據(jù)電壓和距離，傳輸線損耗從 2% ～5%不等。以下部分描述了輸電和配電系統(tǒng)的每個(gè)部分，并指出了損耗如何發(fā)生以及如何減輕損失。

2.1 升壓變壓器

這些變壓器位于發(fā)電設(shè)施，將發(fā)電廠產(chǎn)生的電力轉(zhuǎn)換為適合輸電線路的電壓。典型的大型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生 6 600 V、13 800V、18 000 V 甚至 22 000 V 的功率，而典型傳輸電壓是 115 kV、138 kV、230 kV、345 kV、500 kV 和 765 kV。升壓變壓器的尺寸通常適用于發(fā)電機(jī)組，在正常運(yùn)行水平下具有適度的損耗。但是，如果他們的功率超過(guò)原來(lái)的預(yù)期容量，則損失會(huì)急劇增加。當(dāng)生成單元已經(jīng)“升級(jí)”以提供更高的輸出而沒(méi)有類(lèi)似的升壓變壓器升級(jí)時(shí)，可能導(dǎo)致故障。此外，如果發(fā)電機(jī)以非最佳功率因數(shù)運(yùn)行（如下所述），由此產(chǎn)生的增加的無(wú)功功率輸出會(huì)增加每個(gè)級(jí)別的系統(tǒng)損耗。

2.2 傳輸系統(tǒng)導(dǎo)體

長(zhǎng)距離輸電線路將發(fā)電機(jī)的電力帶到配電設(shè)施的服務(wù)區(qū)域。在西部地區(qū)，這些距離可能超過(guò) 1 000 km。盡管導(dǎo)體本身具有低電阻，但是導(dǎo)線的長(zhǎng)度和導(dǎo)體的尺寸會(huì)影響損耗。在直流（DC）長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)中可以大大減少沿線的損耗，使得 DC傳輸對(duì)于非常長(zhǎng)距離的傳輸線是理想的。然而，在 DC 傳輸線每一端的轉(zhuǎn)換器站中發(fā)生高達(dá) 1. 5%的額外損耗。

2.3 配電站

許多公用事業(yè)公司在其系統(tǒng)上都有一個(gè)中間步驟，從“配電站”獲取電力，這些電力在高壓（230 kV 及更高）下接收電力，并將這些電力輸送到 69 kV 或 115 kV 的多個(gè)配電變電站。變電站中發(fā)生的變壓器損耗會(huì)產(chǎn)生 2 次：①將電力從高壓變速器轉(zhuǎn)換為中間電壓。②再次在變電站將其轉(zhuǎn)換為初級(jí)電壓。配電站的主要損失是變壓器損耗。公用事業(yè)使用單獨(dú)的電壓水平的原因是將大容量電力傳輸與服務(wù)負(fù)載的電力隔離開(kāi)。這種方法提高了系統(tǒng)可靠性。

3 提高營(yíng)業(yè)管理與減少線損漏洞的方法

3.1 減少變壓器損失

變壓器損耗是由兩種不同的方式引起的，即磁芯（空載）損耗和電阻（銅）損耗。核心損耗是激勵(lì)變壓器的損失。這些因變壓器的尺寸和用于構(gòu)造變壓器的材料而異?！罢_尺寸”的變壓器必須盡量減少鐵芯損耗。例如，在具有重型機(jī)械和高功率需求的大型工業(yè)客戶，從大型建筑物中移出后被僅有的燈和幾臺(tái)辦公機(jī)器的倉(cāng)庫(kù)所取代的情況下，但沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行任何修改。變壓器核心損失可能超過(guò)新業(yè)務(wù)的年度耗電量。電阻損耗主要取決于流過(guò)變壓器的電流，使其升溫。這些損失呈指數(shù)關(guān)系。因此，重要的是不要使用太小的變壓器，否則會(huì)因高損耗而“熱”。公用事業(yè)公司可以在變電站安裝 3 個(gè)或更多變壓器組，在低負(fù)荷期間斷電 1 個(gè)或多個(gè)（以避免過(guò)多的磁芯損耗），然后在高需求期間接通他們（以避免過(guò)度電阻損耗）。同樣，可能存在權(quán)衡因斷路器維護(hù)成本增加和可靠性降低的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 減少線路（導(dǎo)體）損耗

所有公用級(jí)導(dǎo)體均由非常純的鋁或銅制成，兩者都具有固有的低電阻。有三個(gè)因素對(duì)導(dǎo)體損耗的影響最大。①導(dǎo)體兩端的連接質(zhì)量（以及可能存在于中線的任何接頭）。②導(dǎo)體相對(duì)于它所承載的電流強(qiáng)度的大小。③導(dǎo)體工作的電壓。腐蝕的連接器或簡(jiǎn)單的絞合線導(dǎo)致電流的顯著電弧放電，這會(huì)以熱量的形式浪費(fèi)功率。導(dǎo)體尺寸會(huì)影響線路電流的阻抗。在預(yù)期高電流的情況下，需要更大的導(dǎo)體，就像需要更大規(guī)格的延長(zhǎng)線來(lái)處理電動(dòng)工具和其他高使用率器具一樣。公用事業(yè)公司有時(shí)會(huì)更換電線或“重新導(dǎo)電”現(xiàn)有的配電電路（不改變其電壓），以便增加容量并減少該電路的損耗。電壓通過(guò)降低向客戶提供任何給定瓦數(shù)所需的電流強(qiáng)度來(lái)影響損耗。通過(guò)增加線路上的電壓，通常意味著還必須安裝新的變壓器。公用事業(yè)公司可以減少線路中的電流強(qiáng)度。高壓線路通常也需要更高的電線桿，然而，設(shè)置新電線桿所涉及的成本可能會(huì)增加。將地下電纜用于高壓線路比架空結(jié)構(gòu)貴幾倍，并且通常限于相對(duì)短的距離和相對(duì)平坦的地形。如果合理地計(jì)劃，鼓勵(lì)使用諸如太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能的分布式發(fā)電也可以大大減少系統(tǒng)損失。分布式發(fā)電通過(guò)提供更靠近公用設(shè)施的接收負(fù)載的電力來(lái)輔助，從而避免需要從遠(yuǎn)程中央發(fā)電站輸送電力，從而在途中遭受損失。

3.3 功率因數(shù)和無(wú)功功率

“功率因數(shù)”是基本上表示設(shè)備如何有效利用電力的量。它被測(cè)量為分配電路或最終用途的“實(shí)際功率（kW）”與“千伏安（kVA）的視在功率”之比。兩者之間的差異反映了實(shí)際功率的使用效率?！盁o(wú)功功率”確定了電動(dòng)機(jī)和變壓器運(yùn)行所需的磁場(chǎng)?？梢詮陌l(fā)電機(jī)和電容器產(chǎn)生無(wú)功功率。為了獲得最大效率，發(fā)電機(jī)應(yīng)以其額定功率因數(shù)或更高功率運(yùn)行。電機(jī)和其他終端設(shè)備也是如此。電阻負(fù)載（例如白熾燈泡）的功率因數(shù)為 1. 00，這意味著他們僅使用實(shí)際功率。所以這種負(fù)載的實(shí)際功率和視在功率是相同的。然而，電動(dòng)機(jī)、變壓器、電子設(shè)備和配電線路消耗實(shí)際功率和無(wú)功功率。因此，除非應(yīng)用功率因數(shù)校正技術(shù)，否則他們的功率因數(shù)小于 1. 00。實(shí)際上，一些電動(dòng)機(jī)（例如冰箱，尤其是舊式空調(diào)）和電子電源（例如個(gè)人電腦、辦公設(shè)備和電視機(jī)中的電動(dòng)機(jī)）對(duì)電力系統(tǒng)施加的負(fù)荷超過(guò)了他們實(shí)際使用的電量。當(dāng)千瓦時(shí)（kWh）測(cè)量最終用戶使用的電量時(shí)，千伏安（kVA）時(shí)數(shù)衡量電力公司必須提供的總電量?，F(xiàn)代計(jì)量可以識(shí)別這種差異，并可以幫助消費(fèi)者或公用事業(yè)公司采取糾正措施。這通常涉及安裝電容器以在客戶的設(shè)備上提供無(wú)功功率，而不是要求電網(wǎng)提供所需的所有無(wú)功功率。

4 結(jié)語(yǔ)

減少電力傳輸和配電系統(tǒng)中的線路損耗是一種易于獲得的選擇，可提高電效率并減少與發(fā)電有關(guān)的排放。通過(guò)對(duì)改進(jìn)的電網(wǎng)組件的投資、在峰值水平的負(fù)載管理方面、技術(shù)改進(jìn)等可以顯著提高效率。

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[2] 赫修宇. 提高營(yíng)業(yè)管理與減少線損漏洞的措施[J]. 黑龍江科技信息，2016（13）：63 -65.

（作者單位：1國(guó)網(wǎng)青海省電力公司海西供電公司；

2國(guó)網(wǎng)青海省電力公司大柴旦供電公司）