《输电线路节能降耗》论文.doc

摘要中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要把“节约资源”、“发展循环经济”、“保护生态环境”及“加快建设资源节约型、环境友好型社会”作为今后五年规划的一个重要发展目标。具体来讲，到2010年，资源利用效率要显著提高，单位国内生产总值能源消耗比“十五”末降低20%，从今年到2010年平均每年降低4.4%。电力是经济社会发展重要的基础产业，电力行业既是清洁能源的创造者，又是能源消耗大户和污染排放大户，因此也是国家实施节能减排的重点领域。我国现有电力系统中，35kV以上电压等级输变电系统主要担负着远距离传输电能的作用，l0kV及380/220V电压等级则是配电系统的主体，与用户关系最为密切。电能通过导线、开关、变压器等设备进行传输的过程中，会产生功率损失(有功、无功功率)，并在相应的时间内产生能量损失(有功、无功电量)。配电系统的线损率就是指在一段时间内，配电过程中损失的有功电量和该系统所获得的总电量之比。电网作为电力交易的平台，既有对发电侧的市场化配置功能，也连接着千家万户的客户终端，关系到国家的能源安全和经济社会发展。因此，电网企业在节能降耗工作中有着义不容辞的责任。做好节能降耗工作，更是贯彻科学发展观和构建和谐社会的具体体现，更是对中央负责、主动承担社会责任的重要举措，亦是电网企业实现又快又好发展的内在需要。所以，电网企业在节能降耗工作中责出旁贷，从各个方面、多个环节发挥其应有的表率作用。一、输电线路节能降耗的必要性我国“十一五”规划明确提出了节能减排的任务和目标，电网公司做为电能等资源综合配置、运营和管理的主要企业，既承担服务社会，保证安全、可靠、优质供电的责任，又是执行国家节能政策任务的关键部门。电力系统本身是一个能耗大户，而城市配电网更是电力系统能量损耗的主体部分，实现配电网的节能降耗对供电企业提高经济效益，实现目标利润起着举足轻重的作用。由于负荷增长速度快而配电网建设投资滞后，配电网在节能降耗方面有着很大的挖掘潜力。通过配网节能降耗能够有效的提高供电企业的服务质量 ，更好的服务于社会汇集千家万户。 线损电量通常包括两部分：技术线损电量和管理线损电量。技术线损电量是在传输过程中直接损失在传输设备上的电量，主要有：正比于电流平方的配电线路导线和变压器绕组中的电能损失，也称负载损失；与运行电压有关的变压器损失和电容、电缆的绝缘介质损失，电能表电压线圈损耗，互感器铁心损耗等，也称空载损失。技术线损电量可以通过采取相应的技术措施予以降低。管理线损电量则是在计量的统计管理环节上造成的，包括：各类电表的综合误差；错抄、漏抄及计算错误；设备漏电；无表用电、窃电等造成的电量损失，需要采取必要的组织措施与管理措施来避免和减少。1.配电网线损的危害1.1 发热是线损造成的最突出问题发热的过程就是把电能转化为热能的过程，造成了电能的损失；发热使导体温度升高，促使绝缘材料加速老化，寿命缩短，绝缘程度降低，出现热击穿，引发配电系统事故，例如变压器的绝缘材料在14021t寸的寿命降低率将是常规工作温度(98)时的128倍。尤其当建筑物内配电线路容量不够时，发热常是造成电气火灾的直接原因。发热在接触部分的影响最为明显，配电网中相当多的故障是由接点处的电阻发热引起的。一般接点处的接触电阻往往大于两端材料的电阻，即使在正常负荷电流情况下也会产生严重发热，从而又加剧导体接触电阻上升，产生恶性循环，最终导致接触部分烧坏，引起故障。架空线路的压接处与电力电缆的中间接头处经常是事故多发点。1. 2 配电系统的线损造成能源的大量浪费配电系统的线损没有转化为有用的能量而白白浪费，而且还要通过如通风、冷却等方式对热量进行散发，也需要电能。根据统计数据，一般配电网的线损率在3%t2上，严重者可达到10%甚至更高。这不仅意味着电能的损失，更表现在一次能源的大量浪费以及对环境造成更多的污染。因此，配电系统的线损产生的经济损失，体现在发、供、用电的各个环节。如果不采取措施降低配电系统的线损率，必然对国家能源利用、环境保护和企业的经济效益产生不良影响，而且随着电力需求的不断增长，电量损失也会越来越大。每个用电企业都必须从大局出发，从技术上、管理上降低线损。二、输电线路的功率损耗计算方法线损理论计算是降损节能，加强线损管理的一项重要的技术管理手段。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以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。理论线损计算的概念： 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PI2R 式中P-损失功率，W； I-负荷电流，A； R-导线电阻， (2)三相电力线路线路有功损失为PPA十PB十PC3I2R (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a0.004。 在有关的技术手册中给出的是20时的导线单位长度电阻值。但实际运行的电力线路周围的环境温度是变化的；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。为了减化计算，通常把导线电阴分为三个分量考虑： 1）基本电阻20时的导线电阻值R20为 R20=RL式中R-电线电阻率，/km，; L-导线长度，km。 2）温度附加电阻Rt为 Rt=a（tP20）R20 式中a-导线温度系数，铜、铝导线a=0004； tP-平均环境温度，。 3）负载电流附加电阻Rl为 Rl= R20 4）线路实际电阻为R=R20+Rt+Rl（4）线路电压降U为 U=U1U2=LZ 2配电变压器损耗(简称变损)功率PB 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。 配电网电能损失理论计算方法 配电网的电能损失，包括配电线路和配电变压器损失。由于配电网点多面广，结构复杂，客户用电性质不同，负载变化波动大，要起模拟真实情况，计算出某一各线路在某一时刻或某一段时间内的电能损失是很困难的。因为不仅要有详细的电网资料，还在有大量的运行资料。有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总容量的比例，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法。 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R1，R2，R3，Rn， 1基本等值电阻Re 2负载电流附加电阻ReT 在线路结构未发生变化时，Re、ReT、Rez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。 均方根电流和平均电流的计算 利用均方根电流法计算线损，精度较高，而且方便。利用代表日线路出线端电流记录，就可计算出均方根电流IJ和平均电流IP。 在一定性质的线路中，K值有一定的变化范围。有了K值就可用IP代替IJ。IP可用线路供电量计算得出，电能损失计算 （1）线路损失功率P（kW） P=3（KIP）2（Re+ReT+ReI）10-3 如果精度要求不高，可忽略温度附加电阻ReT和负载电流附加电阻ReI。 （2）线路损失电量W （3）线损率 （4）配电变压器损失功率PB （5）配电变压器损失电量WB （6）变损率 B （7）综合损失率为 + B。 另外，还有损失因数、负荷形状系数等计算方法。低压线路损失计算方法低压线路的特点是错综复杂，变化多端，比高压配电线路更加复杂。有单相供电，33相是很困难的，一般采用近似的简化方法计算。 简单线路的损失计算 1单相供电线路 （1）一个负荷在线路末端时： （2）多个负荷时，并假设均匀分布： 233供电线路 （1）一个负荷点在线路末端 （2）多个负荷点，假设均匀分布且无大分支线 334相供电线路 （1）A、B、C三相负载平衡时，零线电流IO=0，计算方法同33相线路。 由表6-2可见，当负载不平衡度较小时，a值接近1，电能损失与平衡线路接近，可用平衡线路的计算方法计算。 4各参数取值说明 （1）电阻R为线路总长电阻值。 （2）电流为线路首端总电流。可取平均电流和均方根电流。取平均电流时，需要用修正系数K进行修正。平均电流可实测或用电能表所计电量求得。 （3）在电网规划时，平均电流用配电变压器二次侧额定值，计算最大损耗值，这时K=1。 （4）修正系数K随电流变化而变化，变化越大，K越大；反之就小。它与负载的性质有关。 复杂线路的损失计算 0.4kV线路一般结构比较复杂。在三相四线线路中单相、三相负荷交叉混合，有较多的分支和下户线，在一个台区中又有多路出线。为便于简化，先对几种情况进行分析。三、影响线损的主要因素及可控因素2、配网线损构成线损率是指一定时间内，电流流经电网中各电力设备（不包括用户侧的用电设备）使所产生的电力和电能损耗。它是从发电厂出线侧（不包括厂用电、升压变和母线损耗）至用户电能表上所发生的电能损耗和损失。线损具体可分为固定损失、变动损失和其他损失三部分。固定损失：一般不随负荷变化而变化，只要电气设备上带有电压，就要损耗电能。它包括：降压变压器和配电变压器的铁损；调压器、调相机、电抗器等设备的铁损；用户电能表电压线圈损失以及电能表附件的损耗；电容器等介质损耗；110KV以上的电晕损耗。变动损失：随负荷的变化而变化，它与电流平方成正比，电流越大，损失越大。它包括：降压变压器、配电变压器的铜损，即电流流过线圈的损失；输电、配电线路的铜损，即电流流过线路的损失；低压配电线路的铜损；接户线和进户线铜损；电流表电流线圈的铜损。其他损失：固定和变动损失以外的损失。它包括：电能表漏抄、电费误算等营业错误损失；电能表超差、错接线等计量损失损失；用户窃电损失；变电所直流充电、控制及保护、信号、通风等设备消耗的电量。线损还可分为理论线损、技术线损、管理线损等三类。理论线损：是按照现实的输、变、配电设施进行理论计算得出，只考虑固定损失和变动损失，不及其他损失技术线损：只考虑现实的输、变、配电设施技术条件下的的损失，不考虑由于管理因素造成的损失。管理线损：除技术线损外，还考虑由于管理上的原因造成的漏电、窃电损失，以及计量不准造成的损失。3、技术线损影响因素及对策3.1配网结构及输配电设备影响城市配网在建设或改造之初，就应该充分考虑到采取各种技术措施有效降损。配电网结构应合理布局，将高压深入到负荷中心供电，缩短电源与有效负荷之间的距离，杜绝东拉西扯、迂回供电现象，减小低压配电网的供电半径。从而提高供电电压质量，降低线损电量。配电线路导线截面应选择适当，以经济电流密度运行。对线径细、半径长、迂回供电的线路要坚决改造，在台区整改时，要注意合理选择低压系统的导线截面，不但减少输线线路造成的铜损，而且改善了用户端电压质量。配电线路应尽量绝缘化，不但减少了损耗，而且保证了安全和可靠性。配电变压器布局应合理，经量将其安装在负荷中心，缩短低压供电半径。应尽量选择节能型变压器，对高能耗配变要逐步更换。变压器容量应合理配置，避免配变长期空载或超载运行。对配电变压器还可安装综合采集装置，以随时了解掌握配变运行状态，采取措施降低损耗。3.2计量设备影响电能计量的准确与否直接影响到供电企业售电量，合理配置计量装置，对电能表、互感器、二次接线等各个环节都要加强误差控制，是降低线损的保证。电能表应合理选型，对用于供电企业之间及与大用户之间结算的关口表，应按照规程要求，配置适当精度的计量表计。对居民照明用户，应积极推广长寿命高精度电能表，保证准确计量。根据用户的负荷状况，选用变比合适的电流互感器，使其一次电流工作在额定电流的20120范围内，对老用户要根据实际负荷情况，更换适当变比的互感器，避免“小马拉大车”或“大马拉小车”情况。对计量用二次回路，要采取措施减少PT二次压降，如使用专用计量PT、专用二次回路、缩短二次线长度、增大二次线截面等技术手段，将PT压降控制在允许范围。对大、中用户要采用专用电能计量柜、计量箱，不但为计量装置提供一个良好的运行环境，有利于提高计量准确度，而且可以有效防止窃电行为的发生。3.3无功、电压影响无功的流动在电网中要产生有功损耗，电压水平也对可变线损和不变线损产生直接影响。在配网的规划设计时期，就应该充分考虑线路、配电变压器的无功就地补偿，在现有配网中要完善无功平衡，有计划地安装无功补偿装置。对专变用户要加强无功考核，严格执行力率调整电费，促进用户采取措施改善功率因数，安装无功补偿装置。不仅可以减少对系统的无功需求，提高电力系统供电能力，改善电压质量，减少损耗，还能减少用户电费支出，产生直接经济效益。采取有载调压、安装统计型电压表加大电压监测力度等手段，积极改善系统各级电压质量水平。4、管理线损影响因素及对策4.1抄、核、收质量影响抄表收费是用电营销工作至关重要的一环，其工作质量的好坏，直接关系到供电企业的经济效益，影响线损率的统计和考核。随着城农网改造、“一户一表”的不断深入，供电企业销售到户、抄表到户、收费到户、服务到户“四到户”管理体系的建立健全和不断完善，抄表收费的工作量也将大大增加，对抄表到位率、准确率、大用户月末抄表比率、电费差错率等抄核收工作质量的要求也将不断提高。要求对抄核收工作进一步加强管理，加强对抄核收工作人员，特别是抄表员的工作责任心和职业道德教育，严格各项考核，堵塞电量跑冒滴漏现象。随着用电MIS系统、集中抄表系统等新技术在抄核收工作中的应用，手工工作量大大减轻，人为误差得到了控制，但也减少了对如资料错误、数据错误、计量故障等发现的机会。这就要求工作人员加强责任心，把好核算关口，同时利用有关软件功能，经常性进行异常数据分析，防止漏计、错算电量电费。信息中心等单位要加强对系统软件的维护管理，及时处理系统程序上的缺陷，维护备份好重要数据，保证系统安全可靠。4.2电能计量影响 正确配置电能计量装置，还要有严格的管理措施，才能保证计量设备稳定准确运行。在计量装置安装施工时，要严格控制施工质量，防止错误接线；在日常运行中，要做好电能表的轮换、校验工作，做到有计划有落实，提高轮换率、现场校验率，防止电能表超周期运行，保证电能计量的准确性。加强计量装置的缺陷和故障处理，对计量表计和CT烧坏、表计卡盘、PT断相等缺陷和故障及时发现、及时处理。要加强抄表、电检、计量人员工作责任心，建立考核奖惩制度，对及时发现缺陷的，加以奖励；未能及时发现的，要追查责任人，严肃处理。发生计量故障要充分收集证据，追补电量电费，在减少供电企业损失的同时，避免与客户发生矛盾。对因轮换、整改、故障处理等拆回的计量表计，要严格执行有关复核制度，对表计上积存的电量进行审查、核对，堵塞漏洞，防止电量流失。做好计量标准管理和校验工作，管好手中的“秤杆子”，一方面加大投入，提高校验标准和装置的准确度，提高校验水平；一方面要做到公平、公正，既要维护供电企业的利益，也要维护用电客户的利益。4.3反窃电影响窃电行为采取种种手段，非法侵占电能，直接损害了供电企业的利益，造成了配电线损率的上升。近年来，随着计划经济向市场经济的转变，个体承包经营者逐步增多，一些人为利益驱使大肆窃电，窃电手段越来越高，窃电量越来越大，在个别线路、配电台区，甚至成为影响线损率的最主要因素。形势要求不断加大反窃电力度，成立用电稽查大队专门从事反窃电工作，有计划有重点地开展用电稽查，对用电大户采取周期性跟踪监视，对线损较高的线路、台区进行集中清理整顿。要把反窃电工作作为一项全局性的工作对待，推广运用新技术新手段，从各个方面采取反窃电措施，如对用户计量箱柜进行整改，加锁加封；利用负荷管理系统和远方抄表等技术有效防止和打击窃电；配备先进现场测试仪器等。对稽查工作要加强管理，对检查率、查处率进行考核，克服社会不良风气的影响，严肃对窃电户的查处，充分运用法律武器，打击窃电。对内部工作环节的监督也可作为稽查工作的一项内容，如监督内部用电、查处内外勾结窃电、监督抽查抄表质量等。 4.4配网运行管理影响加强配网运行管理，实现配网经济运行，也是降低配电网电能损耗的重要措施。合理安排配网运行方式，有计划进行负荷实测，根据测试结果，掌握了解配网运行参数和运行状态，及时进行负荷转移、平衡三相负载、调整运行方式。不但要做好整个配电网的负荷调整工作，而且要做好每条线路、每个台变、即每个分段的负荷调整工作保证配网经济运行。加强配网日常运行管理，定期进行巡视，发现缺陷及时处理，防止发生事故或障碍，同时，有计划地调整或更换高能耗设备，减少损耗。合理安排设备检修，供电网正常运行时的接线方式，一般应是比较安全和经济合理的接线方式，如遇设备检修等情况，改变了正常的接线方式，不但会降低运行的可靠性，而且会使线损大量增加。因此，加强检修的计划性，缩短检修时间，实行联合检修和带电作业，有利于降低配网检修时的损耗。4.5加强考核管理做好线损管理工作，必须首先加强对线损工作的领导，供电企业各部门都应该重视线损工作，建立健全线损管理体系，从规划设计、基建、生产、营销全方位全过程对线损进行管理，在相关部门配备专职或兼职配网线损专责人，建立起全局性的配网线损管理网络，定期召开例会，分析研究线损状况，制定相应降损对策。建立完善的考核制度，将与线损有关的各单位各部门各岗位都纳入到考核体系中，严格考核，降罚分明。目前对配网线损管理，各单位普遍推行了分压分线分台区考核，并收到了较好的效果。在实际操作中，加强指标管理，确定考核指标并及时进行调整，直接关系到考核效果。对配电网中的线路、典型台变进行负荷实测，在实测数据的基础上开展理论线损计算，为确定考核指标提供了依据。在负荷测试时，要尽量选择能够体现配网实际损耗状况的运行方式和典型日进行，采取调度SCADA系统、负荷管理系统、配变综采仪、集中抄表系统等多种技术手段，确保数据真实可信。理论计算可以选用专用软件进行，提高计算效率和准确度。在理论计算的基础上，结合实际损耗状况和管理水平，分解下达各单位线损指标，各单位将指标细化到每条线路、每个台变，下达到承包组或个人。这样将指标层层分解下达，定期考核。在实际考核过程中，由于配网运行方式调整、业扩变动、追补电量等，对考核实施都产生直接影响，应明确责任、规范流程，采取调整措施。对10kV及以下配电网设备变动处理。当配电运行方式改变、负荷转移或新增公用变时，应由配调在规定工作日内将设备变动传票传到抄表组和线损专职，由抄表组和线损专职应及时修改有关数据，调整配网线路的考核线损率。对手拉手线路，要积极采取措施，如将手拉手线路合并考核，在手拉手位置或分段处安装考核计量装置等，保证拉手运行时考核的实现。对客户服务工作处理。对考核范围内所有客户的接装、增容、更名、迁移、轮换、故障、违章等工作，业务人员都必须按营业管理有关规定办理各种传票，并及时传递给有关人员。每月底抄表前，业务人员应在工作传票中，将配变台区内照明、动力客户的负荷增减情况，通知抄表组和线损专责人。线损专责人及时修改、调整线损考核指标。表计异常及违章用电、窃电情况处理。线路、台变抄表人员抄表中发现考核表表计异常，抄表员发现自己所包线路、台区内客户有违章用电和窃电行为的，应在及时通知有关部门迅速处理。有关部门处理完毕后，应将追补电量情况及时传递电费和线损专责，保证考核准确。 在实施考核过程中，对线路、台区承包人不能简单地以包代管，一包了之，对线损较大，完成任务困难的，要积极主动地与承包人一起分析设备状况，用户特性，寻找损耗原因，采取降损措施。既不能视之不管，挫伤承包人管理积极性，也不能随意调整指标，使线损考核流于形式。4.6结论配网线损管理是一个庞大的系统工程，对线损的影响因素进行深入研究和分析，从技术上和管理上有针对性地采取降损措施，严格考核制度，顺应当前两网改造的大好形势，理顺思路，加强管理，降低配网线损率是有很大潜力的。论文摘要：本文论述了在新的用电形势下，加强配网线损管理的重要性，通过分析配网线损的构成，从技术线损、管理线损和考核管理等方面，分析配网线损影响因素及相应对策。在技术线损方面，分析了配网结构及输配电设备、电能计量装置、无功、电压等因素对配网线损的影响及对策。在管理线损方面，分析了抄核收质量、电能计量、反窃电、配网运行管理等因素对配网线损的影响及对策。 从考核管理角度，对建立配网线损考核管理体系，实行分压分线分台区考核，线损指标管理等进行了论述。四、降低线损的措施1.降低线损的技术措施：1.1 采用无功功率补偿设备提高功率因数在负荷的有功功率P保持不变的条件下，提高负荷的功率因数，可以减小负荷所需的无功功率Q，进而减少发电机送出的无功功率和通过线路及变压器的无功功率，减少线路和变压器的有功功率和电能损耗。1.2 对电网进行升压改造在负荷功率不变的条件下，电网元件中的负荷损耗部分随电压等级的提高而减少，提高电网电压，通过电网元件的电流将相应减小，负载损耗也随之降低。升压是降低线损很有效的措施。升压改造可以与旧电网的改造结合进行，减少电压等级，减少重复的变电容量，简化电力网的接线，适应负荷增长的需要，以显著降低电力网的线损。具体可有如下措施。分流负荷，降低线路的电流密度。利用变电站剩余出线间隔，对负荷大、损耗高的线路进行分流改造，通过增加线路出线的方式降低线路负荷，从而降低线损。调整负荷中心，优化电网结构。针对农村10 kV配电网中存在的电源布点少，供电半径过长的问题，采取兴建新站和改造旧站的方法来缩短供电半径，农村低压配电网中则采取小容量、密布点、短半径的方式来达到节电的目的。改造不合理的线路布局，消除近电远供，迂回倒送现象，减少迂回线路，缩短线路长度。 对运行时间长、线径细、损耗高的线路更换大截面的导线。更新高损主变，使用节能型主变。主变应按经济运行曲线运行，配有两台主变的要根据负荷情况投运一台或两台主变，并适时并、解裂运行.有载调压的主变，要适时调整电压，使电压经常保持在合格的范围内。配电变压器的损耗对线损的影响起着举足轻重的作用。在农网中造成配变不经济运行的主要原因是产品型号，容量选择不合适，安装位置不恰当；运行因素如农村用电负荷存在季节性强，峰谷差大，年利用小时低，全年轻载甚至空载时间长，管理不善等。合理选型和调整配变容量，提高配变平均负荷率是配电网络降损工作的重点内容。1.3 提高计量准确性更换淘汰型电能表，减少计量损失，积极采用误差性好、准确度高、起动电流小、超载能力强、抗倾斜、防窃电，可实现抄表自动化管理且表损低的全电子电能表，提高计量精度、合理设置计量点，对专线用户加装更换失压记录仪，并推广使用具有宽量程，高精度电子式电能表，为一些用户装设IC卡表，杜绝人为因素的影响，及时查处现场各种计量差错。推