供配电系统电能损耗方面问题的探究

供配电系统电能损耗方面问题的探究

滕红飞

(云南机场集团有限责任公司丽江机场674100)

摘要：供配电系统中各元件产生的电能损耗之和,称为系统损耗,简称线损。线损包括不变损耗和可变损耗。本文通过分析线损的成因提出，提高供配电系统的功率因数、使配电变压器处于经济运行状态、调整电力线路的运行方式、平衡三相负荷等一系列降损措施。

关键词：线损功率因数经济运行

1前言

供配电系统中的功率损失要消耗发电厂的功率，这些消耗掉的能量没有其他用途却要消耗发电厂的燃料，增加了企业的运营成本。本文结合丽江机场供配电系统现状论述了供配电系统中损耗成因及影响，从技术上提出了合理有效的降损措施，使机场供配电系统既能为提供高质量的电能，又能安全、经济地运行。

2电力系统中电能损失的主要类型

在电能的输送和分配过程中，电力系统各元件产生的功率和能量损耗，称为电力网损耗。按其产生的原因，可分为技术线损和管理线损。其中技术线损又称理论线损，可通过理论计算来预测，它又包括可变损耗和固定损耗。可变损耗随负荷电流的变动而变化，与电流的平方成正比，电流越大，损失越大，如变压器的铜损，输配电线路的损耗等。固定损耗与设备两端的电压有关，只要设备带有电压就要消耗电能，产生的电能损耗与设备两端电压的高低有着密切的关系，与负荷电流无关，如变压器的铁损，电晕损耗等。

3线损产生的原因

3.1三相负载不平衡造成的损耗

由于三相负荷平衡没有引起足够的重视，工作中随意搭接，造成三相不平衡。其产生的电能损耗，大小与不平衡度有关，特别是对于三相四线制的供电线路来讲，由于中性线较细，其电阻约为相线的2倍，负荷不平衡时引起的损耗将更大。同时当配电变压器在三相负载不平衡工况下运行时，零序电流将增大，其损耗也会成倍增加，以该变压器为电源的异步电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大。

3.2配电变压器不经济运行造成的损耗

随着机场的发展壮大，候机楼、飞行区等区域的新增用电设备逐年攀升，用电负荷也快速增长，从而使一些已处于满载或接近于满载的变压器的负荷增加，线路的损耗增大；而部分区域由于负荷转移或节能改造，导致用电负荷下降，造成输配电变压器轻载甚至空载，这种情况下二次侧输出功率很少，主要是励磁无功电流，虽然负载电流减少使得可变损耗减少，但是铁心损耗保持不变，这样效率降低，损耗相对增大，功率因数也很低，长期运行很不经济。

3.3供配电网络结构不当造成的损耗

丽江机场自1995年通航至今，历经数次改扩建，机场规模不断发展壮大，新增用电设备逐年攀升，用电负荷不断增加，而机场供配电系统建设长期滞后。为节省建设资金，大量利用旧设备、线路，部分设备自1995年通航使用至今，导致低压配电网配置水平低，容量不足，配电线路导线截面积小。出现了“卡脖子”、供电半径过长等现象。这些问题不但影响了供电的安全和质量，而且也大大增加了配电系统的线损。

3.4机场供电系统无功需求量大，导致功率因数偏低造成的损耗

机场大量采用感应电动机和其它感性用电设备，这些设备是滞后功率因数运行的，它们除了吸收系统的有功功率外,还需要电力系统提供大量的感性无功功率才得以正常运行，其中以三相交流异步电动机的无功功率为主，它们约占整个电网无功消耗的60%。根据，在所需有功功率不变的情况下，经供配电系统传输的无功功率必然会使总的视在功率变大，由可得传输线上的电流会变大，电源提供的电流增大，不仅增加了电源的负担，而且使得线路上的电能损耗大大增加。

4降低线损的措施

4.1提高机场供配电系统的功率因数

功率因数的高低，不仅关系到电能的利用效率，对于提高电力设备效能，改善电能质量和为用户节约电能也有着极为重要的作用。目前丽江机场在提高系统功率因数方面主要采取下列措施：

（1）正确选用异步电动机,使其额定容量与所带负载相配合,选用节能型,淘汰高能耗的电动机；

（2）根据用电负荷选用相匹配的变压器，并控制新用户接入，确保变压器经济运行；

（3）设置低压集中自动补偿装置。

4.2实现电力变压器的经济运行

研究发现，在供电线路中变压器的损耗约占线路损耗的20%—30%。因此，实地调查用电类型，合理的确定变压器的容量，实现变压器的经济运行，对降低系统损耗具有重大的现实意义[1]。

变压器的效率计算公式为：

在负载性质一定的情况下（=常数），效率仅随变化。对上式取=0，就可以得出最高效率时的负载序数=,即最高效率出现在铁耗与铜耗相等时。

丽江机场中心变电站目前使用的是SCB10-6300/35型电力变压器，由厂家提供的效率特性曲线可知，该型变压器在负载率为65%时效率达到最大值。由此，可根据机场不同季节用电负荷特性，通过倒闸操作合理调整各台主变的用电负荷，使其运行在额定容量的60%-70%，使其达到经济状态。

4.3平衡三相负荷

在电网运行中三相负荷不平衡，不仅使线路和变压器上的损耗大大增加，而且若不平衡度过大，还会危及变压器的经济运行，要尽可能使三相负荷平衡，减少中性线电流。根据规定，变压器出口处三相负荷不平衡度不得大于10%，干线及主要支线首端三相负荷不平衡度不得大于20%。

改善三相负荷不平衡的方法有：

（1）定期测量三相负荷，加强对配电变压器的负荷电流的监测，并进行及时的调整。

（2）三组单相用电回路，应尽量由同一变压器器上分别从A、B、C三相引下，以减少中性线电流。

（3）在单相用电回路中，若功率因数较低，应装低压电容器进行

补偿以减少线损。

4.4调整电力线路的运行方式

在同一点电源点至同一受电点电流不变的情况下，减小电源点至受电点之间的线路等效电阻将大大减小线损。通常采用如下两种减小等效电阻的方法。

（1）采用双回供电

假设两条并列线路等效电阻分别为和（2）增大导线截面

增大导线截面可以减少电能损耗，但也要考虑到线路建设的投资、电压降落、发热和机械强度等多方面因素。导线的选择应首先考虑未端电压降，同时考虑经济电流密度，并结合发热条件，机械强度等确定导线的规格[3]。

4结论

降低线损是用电企业提高经济效益的一条重要途径。笔者作为丽江机场的用电管理工作者，考虑到丽江机场的实际情况和需求，通过计算分析，提出切合实际的降损措施如下：

（1）提高系统功率因数来降低线损，这种方法易于实施、见效快且降损效果好；

（2）实现电力网的经济运行包括：调整负荷、实现电力变压器的经济运行，调整电力线路的运行方式，平衡三相负荷等；

（3）更换使用时间将较长、老化严重的导线，加转复导线或架设第二回线，采用低损耗变压器，逐步更新改造老旧变压器；

参考文献

[1]韩祯祥.电力系统分析[M].第三版.杭州：浙江大学出版，2005.

[2]沙鹏，闫婧.线损管理现状及改进措施探讨[J].科技传播，2012,10:34-35.