（电气工程专业论文）海口灵山地区中低压配电网降低线损问题研究.pdf

1 l 1 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文海口灵山地区中低压配电网降低线损 问题研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期问，在导s ) o t 旨导下进行的研究工作 和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 毒纽牡日期：巡 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播 学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期：日期： 地区中低压配电网线损情况进行分析，从电压等级、无功补偿、三相负荷 平衡、采用节能设备、采用自动抄表技术等几个方面对降低该地区中低压 配电网线损提供依据。 关键词：农村配电网，线损，无功补偿，自动抄表 a b s t r a c t r u r a lm e d i u m - l o w - - v o l t a g ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ki sa ni m p o r t a n tc o n t e n t i np o w e rg r i d ，t h el i n el o s so fr u r a lm e d i u m - l o w - v o l t a g ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k i sc l o s e l yr e l a t e dt ot h ee c o n o m i cb e n e f i t so fp o w e re n t e r p r i s e s b e c a u s eo f t h ed i s t r i b u t i o no f p o w e rs o u r c e ，t h el e n g t ho f t h et r a n s m i s s i o nl i n e s ，t h eb i g n u m b e ro fh i g h e n e r g yc o n s u m i n gd i s t r i b u t i o nt r a n s f o r m e r s ，t h er e a c t i v e p o w e ro fr u r a lm e d i u m - l o w - v o l t a g ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，t h el i n el o s si nr u r a l m e d i u m l o w - v o l t a g ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ki ss e r i o u s i nv i e wo ft h es e r i o u sp r o b l e mo fr u r a lm e d i u m l o w v o l t a g ed i s t r i b u t i o n n e t w o r k ，t h ep a p e rh a se m p h a t i c a l l ys t u d i e dt h el i n el o s so fh a i k o ul i n g s h a na r e a r u r a l m e d i u m l o w - v o l t a g ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k t h ew o r ko ft h i st h e s i s p r o v i d e sas c i e n t i f i cr e f e r e n c ef r o ms e v e r a la s p e c t s ：v o l t a g er a n g e ，r e a c t i v e p o w e r ，u n b a l a n c e dt h r e e p h a s el o a d s ，e n e r g y - s a v i n ge q u i p m e n t ，a u t o m a t i c r e a d i n gm e t e r p a nm i n g ( p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i c ) d i r e c t e db yp r o f y a n gj i n gy a n k e yw o r d s ：r u r a ld i s t r i b u t i o nn e t w o r k ，l i n el o s s ，r e a c t i v ep o w e r c o m p e n s a t i o n ，a u t o m a t i cr e a d i n gm e t e r l 1 1 l 1 3 1 4 海口灵山地区中低压配电网现状和改造意义6 1 5 规划和改造的技术原则7 1 6 本文的工作8 第二章灵山地区中低压配电网电能损耗分析9 2 1 降低线损工作的意义9 2 2 中低压配电网电能损耗的组成9 2 3 中低压配电网电能损耗的计算l o 2 3 1 变压器电能损耗的计算l o 2 3 21 0 k v 中压配电网电能损耗的计算l l 2 3 30 4 k v 低压配电网电能损耗的计算1 4 2 4 灵山地区中低压配电网电能损耗影响因素1 7 2 4 1 公用配电变压器电能损耗1 7 2 4 2 中压配电网电能损耗1 8 2 4 3 低压配电网电能损耗2 0 2 5 配电网理论计算结果2l 2 5 1 1 0 k v 配电网代表同计算结果2 l 2 5 20 4 k v 配电网代表同计算结果2 2 2 5 3 中低压配电网电能损耗计算结果分析2 2 华北电力人学j l ：程硕十学位论文目录 第三章灵山地区中低压配电网降损措施2 3 3 1 提高中压配电网电压水平2 3 3 2 提高中低压配电网功率因数2 7 3 3 减少低压配电网负荷的不平衡现象3 4 3 4 采用节能设备3 7 0 5 采用自动抄表技术3 9 第四章结论及展望4 l 4 0 l 主要结论4 l 4 2 不足与展望4 2 参考文献4 3 致诩 4 6 在学期间发表的学术论文和参加科研，隋况4 7 我国 容量 基本 电网 规模超越美国跃居世界第一位，电网建设投资首次超过电源建设投资，随着5 0 0 k v 电压等级主干网架的形成，实现全国联网格局，西电东送、南北互济具备较大规模， 特别是建成的覆盖西北五省的“电网高速公路：7 5 0 k v 统一大电网，使电能资源配 置得到优化。电力工业快速发展的同时，电力科技不断创新，生产效率显著提高， 电力环保水平和电力可靠性水平不断提高。供电标准煤耗从1 9 7 8 年的4 7 1 克千 瓦时下降到2 0 0 9 年3 4 2 克k w h ；线损率从2 0 0 0 年的7 7 0 下降2 0 0 9 年的6 5 5 ， 全国城市l o k v 供电系统用户供电可靠率达到9 9 8 8 2 。 我国电力工业在取得较快发展，但仍存在不少的不利因素，特别是在党的十七 大提出“建立资源节约型和环境友好型社会 的长远目标以后，这些不利因素越发 不可忽视：一、电网建设欠账多，虽然我国大容量、超高压、交直流混合、长距离 输电工程的不断投入运行，互联电网规模不断扩大，电力系统的复杂性明显增加， 但电网建设长期滞后于电源建设，2 0 0 9 年底我国的电网建设投资首次超过电源建设 投资，但与国际上电网与电源建设投资6 ：4 的比例仍有差距，电源电网不协调的矛盾 短期内仍很突出，局部地区的电网结构薄弱，“重发轻供不管用一的传统思维导致“卡 脖子一现象难以彻底根治，电力供应能力难以满足人民对电能日益增长的需求；二、 我国电力工业总体技术装备水平与发达国家仍存在较大差距。在风电、核电技术， 清洁煤发电技术，大型超( 超) 临界机组以及高压直流输电设备等技术( 装备) 方 面的国产化水平较低，有些尚不能实现自我开发和设计；三、电力应急体系尚不能 完全适应电力安全发展要求。近年来，频发的自然灾害给电力系统造成了不同程度 的影响，电力网络规模的不断扩大，需要更高的停电救援、紧急处置和大面积停电 事件处理应急救援综合能力。 1 2 海南电力工业发展 由于海南独特的地理位置，展现了海南电力工业在国内的特殊性质，因为琼州 海峡相隔，海南电网无法以实现与其他省市联网，给它带上了“电力孤岛 的帽子， 其受外界的影响较少，因此海南电网存在孤网运行的一系列问题：电网结构薄弱、 1 华北电力大学丁程硕士学位论文 供电可靠性低、抗灾能力差。当我们国家的电力系统几乎都由国家电力公司投资组 建时，海南却是全国两个由地方政府一手建设的电力系统之一( 广东和海南) 。在 1 9 8 8 年建省前，海南电力工业基础十分薄弱，全岛的发电装机容量只有3 8 万k w ， 年发电量8 亿k w h ，人均用电量还不到全国人均用电量的1 3 。海南电网属于海岛 独立电网，规模小，火电所占比例较大，受气候和季节影响明显，供电可靠性差， 电能质量低。 2 0 0 4 年对于海南电力工业来说是具有历史影响意义的一年，一场被称为“厂网 分开 的革命在这片热土上悄然展开，海南电网更换了新东家中国南方电网， 海口火电厂加入中国华能集团，大广坝水电站加入中国国电集团，这意味着作为掌 握着海南所有大电厂和电网的海南电力公司的作为一个法人主体不复存在。 海南跨海电缆联网工程是我国第一个5 0 0 k v 超高压、长距离、较大容量的跨海 联网工程，是世界上仅次于加拿大的第二个同类工程，建设规模为亚洲第一，同等 级海底电缆单根3 2 公里长度世界最长。该工程北起广东省湛江市5 0 0 k v 港城变电 站，途经雷州半岛，穿越琼州海峡，南落海南省澄迈县5 0 0 k v 福山变电站，输电线 路总长1 7 1 9 公里，其中穿越琼州海峡海底电缆3 2 公里。工程选用5 0 0 k v 交流联 网方式，设计容量6 0 0 m w ，福山变电站通过5 回输电线路与2 2 0 k v 海南电网相连。 联网工作于2 0 0 3 年3 月启动，2 0 0 5 年1 0 月获得国家发改委核准，2 0 0 7 年2 月1 0 日正式开工，2 0 0 9 年6 月3 0 日，经过两年多的精心施工后，5 0 0 k v 海南联网工程 正式投运，将海南电网与南方电网主网实现连接，使海南长达9 5 年的“电力孤岛” 历史成为过去。 海南核电项目于2 0 0 8 年7 月1 8 日顺利获国家发改委开展前期工作的批复，将 在海南省昌江县海尾镇塘兴村建设昌江核电厂。该厂的单机建设周期为6 0 个月， 首台机组计划于2 0 0 9 年1 0 月2 9 日浇筑第一罐混凝土，2 0 1 4 年1 0 月投入商业运行。 第二台机组与第一台机组间隔1 0 个月，即2 0 1 0 年8 月开工，2 0 1 5 年8 月投入商业 运行。海南做为一个旅游资源丰富的环保和生态省份，电源建设的总方针是：优 先发展气电，适度建设洁净煤电，加快发展水电，鼓励开发风电等新能源，积极规 划建设核电，支持大型工业企业建设资源综合利用自备电源。洁净环保的核电将成 为海南的重要电源，使海南在经济快速发展的同时，仍保持“生态省 的环境。国 家环境保护总局关于印发 的通知( 环发 2 0 0 6 1 8 2 号) 下达的海南省2 0 1 0 年s o ：年排放量为2 2 1 0 4 t ，2 0 0 7 年海南省实际s o 。已达 到2 4 9 1 0 4 t 。核电站的建设可以有效减少由于燃煤发电带来的环境污染，初步测 算，2 台6 5 0 m w e 核电机组替代相应容量脱硫煤电机组后，一可以减少s 0 2 年排放量约 o 6 3 1 0 4 t 、n o 。年排放量约1 7 6 1 0 t 、c o ：年排放量约8 6 2 1 0 t 。核电厂的建设 有利于保持海南省优良的环境质量及社会经济的可持续发展，形成煤、水、核、风 四电并举、多种资源齐发的电源结构的新格局。 2 华北电力大学工程硕士学位论文 海底电缆联网和昌江核电厂工程的完工，将从根本上解决海南电网“大机小 网一的突出问题，但薄弱的主网机构，特别是中低压配电网络，要应对频发的台风 等自然灾害，满足人民日益增长的电能的需求，中低压配电网需要进一步改造完善。 1 3 国内外配电网管理的现状 1 ) 新加坡 新加坡中低压配电网电压等级分为2 2 k v 、6 6 k v 及4 0 0 2 3 0 v 三个。对于负荷密度 比较高的商业区，采用2 2 k v 直接供电；对负荷密度比较大的居民、工业区以及负荷密 度较低的商业区，建设2 2 k v 变电站到负荷区后降压；在负荷密度较低的居民、工业区， 建设6 6 k v 变电站到负荷区后降压。 j 新加坡中低压配电网规划建设的指导方针是经过长期稳定的调查，以客户需求为导 向，统一规划接入方案及公网环网建设，密切监视负荷增长、网络容量发展，并适度超 前建设，几十年来一直沿用典型设计和参数配置，取得良好的运行效果体现在以下方面： 接线方式考虑n - i 原则。2 2 k v 配电网络采用环网结构组成花瓣式结构闭环运行，馈 线按照5 0 负荷设计，主干网采用差动保护，至客户或变压器的支路采用过流和接地保 护。4 0 0 v 采用环网接线开环运行，变压器低压出线采用隔离开关不带断路器或保护，分 支路出线采用r t o 熔断器。 设备装置选型标准高。配电网采用全电缆、全g i s 、全户内少维护设备，按3 0 年使 用寿命设计，开关设备全部选用国外知名品牌产品。 2 2 k v 配电站全s c a d a “三遥 同步设计和施工。低压分支箱大多沿街布置。配电站 房多采用在地面一层独立式的建筑，所需设施均一步到位，外观与环境相协调，并充分 考虑今后技改和快速检修需要及通风散热、防潮防水的要求。 客户供电方式量身定制。道路建设的配套电缆工程、用户供电方案与政府部门规划 相匹配，中压线路均为公网，小区出资建设公用配电站房，公用配电站内的电气设施由 供电企业建设并维护，小区居民用电实行一户一表和总表计费，低压出线总表至一户一 表电网设施为开发商建设；专用变客户需支付环网线路接出路数的间隔费及自用配电站 的电气设备费用，投运后出线间隔为供电企业的资产并由其负责运行维护管理，以客户 配电站的电缆进线作为产权及运行维护分界点，产权清晰便于维护管理。 信息系统运用广泛、实用程度高。信息系统覆盖了配电设备及网络管理、日常生产 管理等领域，包含数据采集及监控系统s c a d a 、资产的设备管理系统f m s ( 含地理信息 系统g m a p 、生产管理信息n m a c s 、报修服务系统网络规划和施工n p a c 、项目跟踪和信息 系统p r o t i s ) 等。 数据采集及监控系统( s c a d a ) 实现“三遥功能。通过采用电气接线图为背景平 台：开关远程操作一遥控，开关状态监视一遥信，负荷电压量数据采集一遥测。运用 3 华北电力大学工程硕士学位论文 专家系统，根据报警信息进行电网诊断并提供恢复供电步骤的辅助决策供调度员参考， 运用“专家系统+ 遥控操作”来隔离故障和恢复供电，不实现网络自动重构，防止安全 差错。 2 ) 韩国 上世纪六十年代，韩国输配电网综合线损很高，在1 0 以上。为实现降损目标，韩 电一方面通过加强打击窃电降低管理线损；同时，采取了电网升压、提高设备运行效率 等措施降低技术线损。 自1 9 6 6 年起，韩电开始对中压配电网进行升压改造，电压由6 6k v 升至2 2 9 k v ， 目前，已有9 9 6 的中压线路完成了升压改造。自1 9 7 3 年，进行ll o v 升至2 2 0 v 的低压 网改造，目前已全部完成。 在中压网升压改造时，采用低损耗配电变压器，损耗降低了1 5 ；开发a c s r a w o c 配网导体，替换常规的a c s r 导体，线损降低了2 5 。 韩国主要采用柱上单相低损耗与非晶合金型配电变压器，采用标准化设计，单相单 台容量有3 0 、5 0 、7 5 、1 0 0 、1 5 0 k v a 等几种规格，在需要三相电源的场合，使用三个单 相变压器组合，并且配变安装点靠近负荷点，以减少低压供电半径。 在进行低压网改造时，更换了电度表、开关、漏电保护器以及荧光灯、镇流器、灯 泡、接线端子等；为使用大量1 i o v 电器的用户提供降压变压器；并且对部分更换1 l o v 电器的用户进行补偿。 3 ) 国内情况简介 改革开发3 0 年来，城乡一体化的推进，我国农村电网的标准不断提高，现阶段已 经进入新型农村电网发展时期。随着信息技术的迅猛发展，电网的自动化水平不断提高， “新农村供电模式 作为社会主义新农村建设的重要基础，在标准化、信息化、节能化 等方面规范农村电网规划、优化农村电网结构、提高农村电网装备水平，也成为今后智 能电网的前提。 河北唐山 唐山农电系统从2 0 0 7 年开始新农村电气化建设，利用紧张的建设资金和结合 当地特点，该地区采用高标准a 类电气化农村建设和普通b 、c 类电气化农村建设 标准相结合方式开展建设： a 、对现有l o k v 线路实现“手拉手环网供电。为提高供电可靠性，将现有l o k v 线路分段，装设l o k v 自动分段开关和分界负荷开关。开关设置通信模块和建立通 信信道后可实现遥信、遥测、遥控、遥调。l o k v 干线末端与另一变电站的l o k v 线 路通过断路器联络形成“手拉手 模式。为避免树木对架空导线的危害和降低线路 对树木放电损耗，全部采用绝缘导线。 b 、户外组合箱式变压器，采用节能低损耗变压器。箱式变压器安装在村内负荷 中心，高低压进出线采用埋地电缆，低压线路采用架空模式，一个村里的两座箱式 4 华北电力大学工程硕士学位论文 变压器低压出线可经断路器、隔离开关联络，形成低压“手拉手 供电。变压器选 择非晶合金变压器，单台容量不超过2 0 0 k v a 。无功补偿采用静、动补偿相结合，静 补偿是对配电变压器无功功率损耗进行补偿，补偿容量按配变额定容量的7 计算， 选用三相自愈式b s m j - o 4 型电容器，用d z 4 7 型空气开关控制，快速熔断器保护， 随配变一同投入或退出。动补偿是对动力用电无功进行补偿，补偿容量按动力最大 负荷计算，功率因数要求补偿到0 9 5 。 c 、配变台区计量室装有电力载波系统。由抄表器采集配变台区各用户电量，通 过g s m 从集抄器传输到供电所抄表中心，通过计算机实现自动抄表。 d 、低压线路改造。低压线路供电半径不超过5 0 0 米，采用j k l y j 铝芯交联聚乙 烯绝缘导线，线路挡距不超过4 0 米。低压线路干线和分支线上安装低压无功自动 补偿装置，用来改善居民客户端电压质量和降低低压线路损耗。及时调整台区三相 负荷，保证三相不平衡率不大于1 5 。居民客户照明电表采用集中安装箱进行安装， 从集装箱到客户屋内配电箱之间的进户线不超过5 0 米，采用b v v l k 一2 x 6 衄2 防老 化护套线。 山东临朐 临朐电网2 0 0 8 年从推广综合节能降损技术、数字化电网建设等方面开始新农、 村典型供电模式的试点建设： a 、建立一体化线损管理系统和无功电压优化系统。通过县乡一体化线损管理系 统对县城高、中、低压电网的各类输配电设备的电能损耗进行计算管理，通过图形 管理和采集在线数据来进行线损计算分析。无功电压优化平台利用w s n 低压电网综 合管理系统采集电网实时数据，对配电网进行无功优化计算分析，确定系统最佳补 偿点和最佳补偿容量，选择经济适用的无功补偿模式。 b 、无功补偿采用新设备。应用磁控电抗器技术( m c r ) ，通过改变直流激磁进而 改变铁心饱和程度达到平滑调节无功输出的目的，确保无功时刻控制在最佳状态。 低压线路至终端客户之间实施随线自动补偿，采用调整不平衡电流功率因数补偿装 置实现补偿功率因数的同时调整配变低压侧三相不平衡负荷，降低低压线损，提高 居民端电压质量。 c 、根据负荷特性应用调容变压器，推广采用非晶合金变压器。 1 4 海口灵山地区中低压配电网现状和改造意义 海口灵山地区处于海口市南部郊区，其配电网是海南北部海口电网的重要组成 部分，为1 1 3 平方公里区域的党政机关部门、企事业单位、国际机场货客运站、商 业、金融业、居民生产生活提供电力供应。灵山地区中低压配电网经过一二期农网 华北电力大学t 程硕士学位论文 改造后，虽然电网结构得到了极大改善，基本实现城乡电网同网同价，取得了很好 的社会及经济效益。但电网线损率在电网改造前后效果不是十分明显，从2 0 0 7 年 的1 5 8 n2 0 0 9 年底的7 9 5 ，仍高出南方电网对农网l o k v 有损线损率低于7 的 线损四分管理要求，这就意味着实际线损与理论线损是有一定的差距。通过研究电 网理论线损计算方法，结合该地区中低压配电电网的实际情况，采用需要数据资料 少、计算速度快、计算结果精度高的计算方法进行电网理论线损计算，为降损节能 提供重要依据，为提出实效的降损措施奠定基础。 灵山地区属于e 类二级供电区，现有l o k v 主干线1 5 条，线路总长1 9 3 k m ，主 干线导线线型为l g j - 3 5 、l g j 一5 0 、l g j 一7 0 、l g j 一1 2 0 和l g j 一2 4 0 ；支线总长8 4 k m ， 导线线型最小为l g j - 2 5 ，最大为l g j 一9 5 ，电源为新琼l l o k v 变电站、美兰1 l o k v 变电站、桂林洋1 l o k v 变电站、灵山3 5 k v 变电站和儒友l o k v 开闭所，主要供电范 围为灵山林昌、新市、东营、东头、新琼、新岛、大昌、桥东、群山、晋文一带地 区。灵山片区共有公用配电变压器1 7 5 台，总容量3 7 2 6 3 k v a ，专用变压器1 8 3 台， 总容量6 9 9 6 5 k v a ，2 0 0 9 年总售电量1 0 6 亿k w h 。 美兰1 1 0 k v 站 2 2 0 k v 站 5 图1 - 1灵山地区电源点分布图 灵山地区受地域、经济发展规划、用电负荷等因素影响，采用单电源单辐射供 电模式，以1 l o l o k v 、3 5 l o k y 电压等级序列为主。l o k v 出线均为单辐射，线路之 间没有联络开关，无法形成是“手拉手 供电模式，架空线路全为裸导线，采用柱 上开关设备人工隔离故障区域，受树木影响，不仅供电可靠性得不到保证，线路电 能损耗较高。最长的l o k v 线路供电半径超过4 0 k m ，接有变压器7 l 台，负荷率9 7 。 l o k v 线路无法进入负荷中心，无法实现“小容量、密布点 的原则，导致低压线路 较长，大多数变压器台区供电半径超出0 5 k i n 的台区，加上低压出线没经过隔离开 关联络形成“手拉手 低压供电，给负荷高峰期和低谷期转移负荷避免过负荷和轻 载带来困难。台区变压器仍存在国家淘汰的s 7 型高耗能变压器，无功静补偿不足， 6 华北电力大学工程硕士学位论文 一、二期农网规划单相供电的农村比例达到了4 0 以上，三相负荷不平衡问题突出， 各村委会无法解决灌溉机井的水利专用变压器资金来源而直接延长低压线路从公 用变压器用电，以上诸多因素造成了该地区中低压配电网线损高居不下。 灵山地区北面及东北面临海船1 ，有沙湖港、东营港和沙上港三个渔港，近海养 殖业较为发达，其他内陆地区以种植花卉、蔬菜为主。另外，海文高速由西向东贯 穿灵山片区，绕城高速公路周边地区经济发展较为迅速。随着海南国际旅游岛建设 提上日程，海口市发展的功能区域规划已经把江东纳入休闲度假、空港物流区，灵 山地区经济将迎来快速发展时期，电力负荷不断增加，在负荷增长过程中，用电结 构发生重大变化，居民用电和商业用电明显增加，加重了中低压配电网的负担，中 低压配电网的改造已经跟不上负荷增长的要求，加上该地区原有配电网的配电变压 器布点不合理，造成低压供电半径过大，有的地方超过2 k i n ，供电可靠性不高，电 压质量差。另外，由于该片区由新琼变电站和灵山变电站共同供电，各变电站供电 范围划分不合理，造成l o k v 线路交叉，给安全运行和检修带来威胁。l o k v 为主的 配电网送电容量较小，线路负荷重、损耗较高。 1 5 规划和改造的技术原则 配电网规划以科学发展观为指导b 6 1 ，贯彻落实国家法律法规、技术规范和节 能环保政策，规划建设“资源节约型、环境友好型 配电网，满足社会经济发展要 求，城市农村配电网综合指标普遍提高。配电网规划以城乡发展规划和上级电网规 划为基础，以提高供电可靠性为总抓手，以满足人民用电需求为导向，远近结合、 适度超前，避免重复建设改造，体现社会效益。 供电区分类原则，按南方电网供电地区分成四级，供电区分成六类。根据地区 行政级别、城市重要性、经济地位和负荷密度等条件划分为四级，其中城市分三级， 县为第四级。供电区分类将城市分为中心区、一般市区、郊区，县分为县城、城镇、 乡村。根据供电区分类原则，海口灵山地区级别为二级，供电区为e 类卜5 姗k m 2 郊区。 电压等级。中压配电网一般采用1 0 ( 2 0 ) k v ，低压配电网采用3 8 0 2 2 0 v ，供 电区根据各电压层级优化研究结果，主要是加快高一级电压直降中压配电电压的试 点规划。 供电可靠性。根据供电区经济社会发展规划，实现灵山地区供电可靠率控制目 标大于9 9 7 9 ，按供电系统用户供电可靠性评价规程d l t8 3 6 - 2 0 0 3 实现用户 平均停电时间小于1 8 个小时，该统计数值未包含农村用户供电可靠率，仅为城郊 供电可靠率，按我国的实际情况，统计到中压配变的停电时间比统计到低压用户的 停电时间小于5 ，可靠率指标为实际统计值r s l 。 7 华北电力大学工程硕士学位论文 线损控制原则。根据灵山地区经济社会发展规划，按线损“四分管理要求控 制分压技术线损和管理线损，针对当前影响线损率的主要因素，采用节能型设备， 加强管理，实现l o k v 5 ，3 8 0 2 2 0 9 ，综合技术线损率 1 1 的e 类供电区分电 压等级理论计算技术线损率控制目标。 中压配电网安全准则和电网结构。e 类供电区中压配电网按可满足“n - 1 安全 准则，采用三分段三联络、多分段单联络或树干式网络结线方式，电缆环网结线方 式每回线路主回路的环网节点不宜过多，架空线路合理设置分段点，减少故障停电 范围。主干线采用2 4 0 、1 8 5 、1 5 0 、1 2 0m m 2 截面导线，次干线采用1 2 0 、9 5 m m 2 截面 导线，分支线采用5 0 m m 2 截面导线。考虑到远期负荷发展和l o k v 配电网现状，使导 线截面标准化以满足长远规划要求，以l o k v 架空绝缘导线l g j 一2 4 0 m m 2 为例，正常 运行时每条线路可控制在2 7 0 a ( c o s = 0 8 5 ，p = 4 0 0 0 k w ) 以内，事故或异常运行时 控制在5 4 0 a ( c o s = 0 8 5 ，p = 8 0 0 0 k w ) 以内；l o k v 选用的v j v - 2 4 0 铜芯电缆，正 常运行时每条线路可控制在3 0 0 a ( c o s = 0 8 5 ，p = 4 5 0 0 k w ) 以内，事故或异常运行 时控制在6 0 0 a ( c o s = 0 8 5 ，p = 8 8 0 0 k w ) 以内。l o k v 配电线路长度满足末端电压 质量要求，e 类供电区线路长度不超过l o k m ，全部实现导线绝缘化，能采用电缆入 地的架空导线部分尽可能电缆化。 1 6 本文的工作 本论文的主要工作内容如下： ( 1 ) 查阅相关资料，分析电网理论线损计算步骤和过程； ( 2 ) 对传统电网理论线损计算方法进行研究，并分析均方根电流法其特点，结合该 地区中低压配电网的实际采取适合本电网的线损计算方法； ( 3 ) 根据收集的该地区中低压配电网资料数据，选择一个代表日进行l o k v 和0 4 k v 配电网线损计算，分析计算结果； ( 4 ) 结合该地区电源点分布现状和今后负荷发展预测，提出地区中低压配电网升压 改造及改造过渡期间的可行性建议； ( 5 ) 对该地区线损较高、功率因数较低的l o k v 线路进行无功补偿优化计算，确定线 路无功补偿点数量、补偿装置安装位置和分析安装后取得的补偿效益： ( 6 ) 通过低压配电网三相负荷不平衡对低压线损影响的计算分析，结合该地区低压 配电网三相负荷平衡现状提出降低线损管理措施； ( 7 ) 以高耗能配电变压器台区为试点，综合评价更换节能变压器前后台区线损变化： ( 8 ) 分析采用自动抄表技术管理降损的重要意义，对解决当前抄表存在的诸多问题 提出有效途径。 可以反映配 水平能力。 建国6 0 年以来，特别是改革开放3 0 年，我国电力工业快速发展，电力科技不断创 新，生产效率显著提高，线损率从2 0 0 0 年的7 7 0 下降2 0 0 9 年的6 5 5 。灵山地 区中低压配电网经过一二期农网改造后，虽然电网结构得到了极大改善，基本实现 城乡电网同网同价；取得了很好的社会及经济效益。虽然电网线损率在电网改造前 后效果比较明显，从2 0 0 7 年的1 5 8 n2 0 0 9 年底的7 9 5 ，仍高出南方电网对农 网1 0 k v 有损线损率低于7 的线损四分管理要求，这就意味着实际线损与理论线损 是有一定的差距。通过研究电网理论线损计算方法，针对电网理论线损计算问题， 结合该地区中低压配电电网的实际情况，采用需要数据资料少、计算速度快、计算 结果精度高的计算方法进行电网理论线损计算，为降损节能提供重要依据，为提出 实效的降损措施奠定基础。 2 2 中低压配电网电能损耗的组成 线损是线路损耗电能的简称阳叫，一定时间段内，电流流经配电网的各个电力 设备所产生的电能损失，它由两部分组成变压器损耗和线路损耗。 变压器电能损耗。1 0 k v 配电变压器一般为双绕组变压器，它的损耗分为三部分： ( 1 ) 变压器铁心叠片因磁力线周期性变化，材料磁滞和涡流产生的损耗，大小与 运行电压有关( 铁损) ：( 2 ) 电流在绕组中电阻产生的与电流大小有关的负荷损耗 ( 铜损) ；( 3 ) 发生在引线和外壳等其它结构性金属零件上的大小与负载有关的损 耗。 线路电能损耗。农村配电网线路由1 0 k v 和0 4 k v 线路组成。1 0 k v 中压配电网 主要采用架空裸导线和电缆线路作为载流体。架空裸导线的损耗。当电流通过三相 线路时，在线路电阻上消耗的电能为： 鲋= 3 1 2 椰尺r x l 0 3( 2 1 ) 其中：，刖均方根电流( a ) 尺线路每相电阻值( q ) 丁运行时间( h ) 一般电流值是通过代表日2 4 h 正点的负荷实测，设每小时电流值不变，则全日 9 华北电力大学丁程硕士学位论文 2 4 小时元件电阻中电能损耗通过实测和计算的均方根电流为： k = ( d 2 其中：，各整点时通过线路电阻的负荷电流( a ) 。 电缆线路的损耗为： 鲋= 3 2 椰尺丁1 0 3 + 鲋： 鲋f = u 2 x 国xc t 9 8xtxt 1 0 3 其中：角速度缈= 2 矿 u 电缆运行电压( k v ) 留万电缆介损角的正切值 电缆长度( k i n ) 2 3 中低压配电网电能损耗的计算 2 3 1 变压器电能损耗的计算 ( 2 2 ) ( 2 - 3 ) ( 2 - 4 ) 双绕组变压器损耗电量计算如f ： z i 4 = z i 4 r + 鲋月 ( 2 - 5 ) 蛆= 必( u r ) 2 t( 2 6 ) z l 4 足= 只( ，。， ，) 2t = 最( s 。s ) 2t ( 2 7 ) 其中：鲋r 变压器空载损耗电量( k w h ) z i 4 足变压器负载损耗电量( k w h ) a p o 变压器空载损耗功率( k w ) 平均电压( k v ) u ，变压器分接头电压( k v ) 丁变压器运行小时数( h ) 叱变压器短路损耗功率( k w ) 凡变压器额定电流，取与负荷电流同一电压侧数值( a ) s 册变压器代表日负荷，以视在功率表示的均方根值( k v a ) s 变压器额定容量( k v a ) 1 0 华北电力大学工程硕士学位论文 2 3 21 0 k v 中压配电网电能损耗的计算 由于1 0 k v 中压配电网n 2 叫钔节点多、分支线多、元件也多，大多数地区配电网元 件不具备运行数据的测量记录条件，使得它的电能损耗计算比高压电网复杂，所以 要精确计算它的电能损耗是困难的。目前一般采用的是平均电流法及等值电阻法， 在满足实际工程计算精度的前提下，通过计算机来计算，条件允许时也可采用潮流 计算方法进行计算。 1 0 k v 配电网电能损耗计算所需要的原始资料有： ( 1 ) 配电网的单线图，图上标有每一段线路的参数，各配电变压器的铭牌参数； ( 2 ) 配电线首端代表日的负荷曲线，及有功、无功电量，当月有功、无功电量； ( 3 ) 用户配电变压器代表日的有功、无功电量； ( 4 ) 公用配电变压器代表日或全月的有功、无功电量； ( 5 ) 配电线首端代表日电压曲线： ( 6 ) 配电线上安装的电容器容量、位置及全月投运时间。 配电线电能损耗计算的基本假设：( 1 ) 各负荷点负荷曲线的形状与首端相同；( 2 ) 各负荷点的功率因数与首端相等；( 3 ) 忽略沿线的电压损失对电能损耗的影响。 线路首端代表日的平均电压： u 。= c ，2 4 ( 2 8 ) 其中：u 首端代表日2 4 时各小时的正点电压( k v ) 根据首端代表日有功、无功电能，计算平均电流： i 。( o ) = ( 4 2 a o + 彳2 ，t o ) ) “3 c ，。o ) x2 4 ) ( 2 9 ) 其中：a 口( o ) 、a ，( o ) 、u 删( o ) 分别代表日首端有功电能、无功电能、平均电 压。 根据线路首端的负荷曲线及代表日有功电量确定首端负荷曲线的特征系数及负 荷曲线形状系数的平方值足2 。 最小负荷率：屈o ) = ，m i 删，( o ) 或屈o ) = o ) o ， ( 2 1 0 ) ， 负荷率： 工o ) = 彳。 i0 5 时，可按直线变化的持续负荷曲线计算k 2 ，即： k 2 = 防+ ( 卜励2 3 】【( 1 + 历2 】2 当f 0 5 时，按直线变化的持续负荷曲线计算f ，即： f = + ( 1 一) 2 3 当厂 0 5 时，可按直线变化的持续负荷曲线计算f ，即： f = f ( 1 + f 1 ) - f l = 0 6 3 9 f 2 + o 3 6 f ( f + f p 一) 1 6 ( 2 3 5 ) ( 2 3 6 ) ( 2 3 7 ) 可以求出均方 ( 2 3 8 ) ( 2 - 3 9 ) ( 2 - 4 0 ) ( 2 - 4 1 ) 华北电力大学工程硕士学位论文 2 4 灵山地区中低压配电网电能损耗影响因素 2 4 1 公用配电变压器电能损耗 农村地区的用电特点是n 5 埔1 ：( 1 ) 配电变压器的容量选择不够合理，未在入网 时候把好关，由于配变年负荷利用小时较少，用电特性较为明显，空载时间较长， 占全天时间8 0 ，变压器长期处于空载损耗状态，增加配电网的固定损耗和无功损 耗；到村里庙会节日时候，变压器超负荷运行，除了增加负荷损耗外，严重威胁到 变压器的运行寿命。( 2 ) 农村地区用电范围很大、负荷分配较为零散，增加了变压 器的布点，随着变压器数量的增加，变压器自身的损耗成为占线损比重较大的一部 分。( 3 ) 配电变压器不在负荷中心，受政府规划和当地风俗等因素影响，变压器安 装位置远离负荷中心，配电台区低压线路供电半径超过0 5 k m ，供应的负荷点过多 增加单台变压器容量，大于1 6 0 k v a 容量的变压器所占比例远远超过国家关于新农 村电气化建设的标准，既不满足“小容量、密布点 原则，又难以达到用户户均4 k w 容量的要求，供电质量与日益增长的用户用电需求矛盾越发突出。( 4 ) 高耗能变压 器仍在继续使用，低压侧未采用新型交流配电柜，达不到节能减排的效果。( 5 ) 配 电变压器投运后的维护工作不到位，对照明、农副产品加工等综合用电和用电特性 明显的季节性用电采取同样的供电模式，配变监测系统落后，对配变绝缘油的更换、 高低压侧套管上污物清理和无载调压开关切换时直流电阻测量等工作不够重视。 目前灵山配电网中的公用配电变压器1 7 5 台，总容量3 7 2 6 3 k v a ，普遍使用的是 s 9 系列，仍存在总配变数2 6 的该淘汰高耗能s 7 系列，非晶合金配电变压器处于 刚使用阶段，占总变压器数量的比例不到2 。非晶合金配电变压器因材料价格、磁 1 7 生，嘶 对一佴 例一窥 黧 系一空 9 一 ， 氍一 舛 坠 与一 5 系一d5 一( m一耗9竺赚墅歉s 压一空 变一 汀 壁 盯 非一 一 一4基气2一罐一竺篙 华北电力大学- t 程硕士学位论文 饱和度低、填充系数低等因素影响，制造成本比硅钢铁心变压器高。随着硅钢片价 格上涨和非晶变压器生产技术的进步，目前非晶变压器成本约是硅钢铁芯变压器的 1 1 - 1 2 倍。对比表可以看出非晶变压器s h l 5 系列是s 9 系列同容量变压器空载损 耗的1 5 ，特别适合农村的用电特点 1 7 1 8 。虽然非晶变压器s h l 5 系列价格是s 9 系 列变压器价格的1 3 倍左右，但选择非晶变压器s h l 5 系列每年可比s 9 系列变压器 节约损耗电费，以当前价格差额可以在非晶变压器s h l 5 系列投用第7 年内从变压 器电能损耗的经济价值中得到补偿，而变压器的折旧年限为1 8 年，则在第7 一1 8 年 时间内可以开始创造节电经济效益。 2 4 2 中压配电网电能损耗 灵山地区由新琼1 l o k v 变电站、美兰l l o k v 变电站、桂林洋1 l o k v 变电站、灵 山3 5 k v 变电站和儒友l o k v 开闭所供电，主要供电范围为灵山镇林昌、新市、东营、 东头、新琼、新岛、大昌、桥东、群山、晋文一带地区，现有l o k v 主干线1 5 条， 线路总长1 9 3 k m ，支线总长8 4 k m ，由于各变电站原来分属不同供电公司管理，供电 范围划分不合理，l o k v 线路交叉，不仅造成线路供电半径过长线路损耗增加，而且 给线路的安全稳定运行和检修工作带来威胁。 表2 - 2 灵山地区代表日l o k v 重载线路统计 随着l o k v 线路负荷逐年增长，2 0 0 9 年灵山地区电网的最高负荷比2 0 0 8 年的最 高负荷提高了7 8 3 ，但电网建设投入不足，改造进度与负荷增长速度相比较滞后， 另外电源点分布不合理，很大部分负荷都增加在配电线路的末端，一二期农网改造 1 8 华北电力大学工程硕士学位论文 时候建设的l o k v 配电线路线径小，特别是农村配电网多为l g j 一3 5 、2 5 m m 2 导线架设， 使该地区卡脖子现象较为突出，部分线路超负荷运行，加上灵山处于沿海高盐度地 区，导线超负荷运行发热，加重导线的氧化腐蚀速度，不仅增加配电网的电能损耗， 还影响配电网的安全稳定运行，制约了该地区的经济发展速度。 从上面表格可以看出，各条重载线路的功率因数较低，无功情况较差，在对全 部重载线路关口功率因数统计进行对比后，发现美盛线功率因数最低时候达到 0 7 3 ，除了东营线和灵东线的功率因数能达到0 9 0 以上外，其它线路的功率因数 在0