配电网理论线损分析及降损对策

摘要：在电力企业中电网的线损率是十分重要的技术经济指标，电力部门想要做到节约能源增加经济效益。重要的任务是如何有效的降低线损！逐渐准确的线损分析与计算方法对拟定合理科学的降损措施有重要意义，同时对降损措施有考察作用，对制定出合适的线损考核规划与指标提供了方便．进而对线损管理工作有促进与指导的作用。

关键词：配电网；线损率；理论线损；降损；

电力网电能损失率(简称线损率)是电力企业的一项重要综合性技术经济指标，它反映了一个电力网的规划设计、生产技术和运行管理水平。配电网直接服务于客户，配网降损及其电能质量改善对提高电力企业社会效益有重大的意义，是建设智能电网的主要目的之一。 一、概述

目前，在所有的电网系统中，电能的线损占据可用电能的比例超过了一半，尤其是低于10kV的配电网系统的电能损耗量占有较大的比例。由此可见，研究电网系统的线损理论，对于电力企业有非常重要的意义，完善电网线损的降低工作具有非常重要的现实意义。线损指的是以热能形式散发的能量损失，是电网电能损耗的简称。根据电能表指数计算出来的实际供电量和售电量之差为电网实际线损电量，称为统计线损。由于统计线损含有部分不明损失(如表计误差、抄表误差和窃电等)，因此不能准确反映电网技术线损的真实情况。理论线损是根据供电设备的参数和电力网当时的运行方式及潮流分布以及负荷情况，由理论计算得出的线损。目前进行配电网理论线损计算的方法有很多种，如均方根电流法、平均电流法、最大电流法、损失因数法、等值电阻法等传统方法；配电网线损计算的潮流算法、利用人工神经网络来计算线损、利用某些负荷数据对配电网进行线损计算。但是这些方法不同程度地存在着一些局限性，例如没有准确考虑负荷曲线变化的差异、各负荷节点的实际功率、节点电压、线路电抗，以及有时计算不能可靠收敛、计算工作量很大、实际应用还不成熟等。随着配电网自动化水平的不断提高，各种自动数据采集系统不断出现，它可以实时远方采集到各个负荷节点的电压、电流、有功、无功等数据，这就为配电网的理论线损计算提供了更充足的数据，使得精确计算配电网的线损成为可能。而且由于数据采集的自动化，采集效率很高，为此可以通过增加线损计算次数以尽量反映负荷曲线对线损计算的影响。同时还可以实现配电网理论线损的自动在线计算，以更好地监测配电网运行情况，反映线路具体损耗情况，以指导降损工作的开展。有必要对可以采集到完整负荷数据情况下的配电网线损理论计算进行探讨。基于负荷实测结果的线损理论计算较真实地体现了电网技术线损的实际情况。理论线损计算是做好线损管理以及有效实施降损工作的基础。以某省某县供电局代表日线损理论计算为例，分析了技术线损分电压、分元件的构成情况和线损产生的原因，提出了降低技术线损的措施。提出了较高精度的负荷预测是提高电力系统建设的经济性、高效性、可靠性的前提。

二、代表日技术线损构成

1. 代表日（月）选取，以2017年6月为代表月开展本年度线损理论计算与分析工作，统计月供电量时间：6月1日（0点）至6月30日（24点）。 2. 线损理论计算原则

本次线损理论计算应遵循南方电网公司《线损理论计算技术标准》

（Q/CSG11301-2008）、《线损理论计算软件技术标准》（Q/CSG11302-2008）和《线损理论计算业务指导书》（Q/CSG433009-2014）的有关规定。 （1）10千伏配网理论线损计算采用基于配变容量的等值电阻法。

（2）0.4千伏低压台区理论线损，按“计算全部低压网”模式，采用“全部台区电压损失法”。主干线推荐选择每个台区低压网中比重最大的线型，即综合考虑主干线和分支干线各型号导线在每个台区中的比重，选取最大者为计算时使用的线路型号。首末端电压推荐重负载时的值，测量两到三个可能出现最大负荷的时刻的主干线首、末端电压，求取平均值以减小误差。 3. 线损理论计算范围

2017年理论线损计算以全资产口径开展，计算范围包括：（1）10kV配电网：10kV交流线路及公用配电变压器；（2）0.4kV低压网：0.4kV及以下电力网； （1）10kV配电网计算范围

表2-3 10kV电压等级运行线路统计表

备注：20kV电压等级设备参照10kV电压等级设备统计表单独统计（下同）。 简要说明：参与2017年理论线损计算的10千伏线路共250条，线路总长度未3913.439km，平均长度为15.653km。 表2-4 10kV电压等级运行配变统计表

简要说明：参与2017年理论线损计算的变压器共有6136台，其中专变2949台，总容量938.462MVA，公变3187台，总容量1244.930MVA。 （2）0.4kV低压网计算范围

表2-5 0.4kV台区计算范围统计表

简要说明：参与2017年理论线损计算的共有3133个，所占比例100%。 4.理论线损率计算结果

表3-1 代表日（月）理论线损率计算结果

5.线损电量构成分析

表3-2 分压线损电量构成结果分析表

备注：1、表中“其它”包括站用电、电容器、电抗器和调相机等；2、各单位根据实际情况填写相应电压等级数据。

简要说明： 10kV线路损失电量为6320.84MWH，占10kV损失电量71.87%，变压器损失电量为2473.86MWH，占10kV损失电量28.13%。变压器铜损电量为1205.02MWH，铁损电量为1268.84MWH，分别占变压器损失电量48.71%和51.29%。

由表3-2得知，35kV电网损耗电量占总损耗的7.72%，在各电压等级电网中最低，这是由于该层供电量少，并存在相当比例的趸售和直供用户。10kV电网损耗电量10kV损失电量为8794.70MWH，占总损失电量为49.58%，在各电压等级中较高，说明该等级电网是重损层。重损线路下各类加工企业众多，变压器数量多，用电特性复杂，加上近两年接管用户小区实行抄表到户的政策，城镇居民和农村居民装空调明显增多，居民生活和空调用电负荷大幅上升，线路运行已处较重负荷状态。重损的原因可归纳为：（1）变电站布点相对较少，10kV线路供电半径长，分支线线径小且次支线多，电网结构薄弱。同时线路、设备运行年限久

远，部分线路运行长达20年以上，导线残旧、金具锈蚀情况严重，设备健康水平非常低。（2）10kV配网无功补偿容量不足，无功负荷远达不到就地平衡，10kV线路无功传输较大。特别是农网10kV线路，配网功率因数普遍较低；（3）10kV配电变压器中普遍存在“大马拉小车”现象，特别是一些候鸟型小区和山区配电变压器。0.4KV电网损耗电量为8940.76MWH，占总损失电量50.42%，在各电压等级中最高，也是一个重损层。造成其重损原因主要是供电半径大、线径小、功率因数低、三相负荷不平衡、接户线和户表老旧等。

从元件上分析10kV线路损失电量为6320.84MWH，占10kV损失电量71.87%，变压器损失电量为2473.86MWH，占10kV损失电量28.13%。变压器铜损电量为1205.02MWH，铁损电量为1268.84MWH，分别占变压器损失电量48.71%和

51.29%。10kV配电网中线路损耗所占比例较高，这与配电网中变压器数量较多，10KV线路供电半径比较长有直接关系。另外，在10kV配电网中，配电变压器“大马拉小车”的现象比较普遍，高损耗配电变压器数量较多，这也是该电压等级配电网变压器损耗占比较高的一个原因。 三、代表日负荷实测及线损理论计算

1.代表日的选定，为了使线损的理论计算具有足够的代表性．代表日应根 据以下原则选定：(1)选择较为典型的作为相关用户：(2)供电网的运行方式与复合都保持正常，同时有一定代表性：(3)本地区的气候正常稳定：(4)单日售电量与供电量和全年或全月的平均水平相接近

2.负荷实测，代表日负荷实测记录主要有以下几种：(1)在专用变压器低压侧或高压侧、大客户专用高压配电线路的24h功率因数、功率、电压、电流等抄表记录：或是无功电度、有功电度、电压抄表记录。(2)对典型的配电变压器实施代表日负荷实测。将占有公用配电变压器比重最大的各级别容量得到配电变压器作为先行的选择典型，然后根据这些变压器本身的不同负荷特征．对进行实测的可能性加以考虑，然后实测其负荷。 四、电网线损计算的基本理论

线损的理论计算方法有“平均电流法”、“均方根电流法”、“容量法”、“电量法”等方法。并且都能够对用户自由设定表计、温度等对理论线损计算的影响支持。线损的实质就是在一定的时间T内有功功率损耗对时间的积分。即： （1）

对于由于电网电阻发热出现的损耗，式2．1可以改写为： （2）

下面介绍一种配电网理论线损计算方法：

电量法：电能表对线路的无功供电量与有功供电量进行测量，然后根据供电线路中变压器的实际参数，就能够计算出这一线路的理论线损。计算方法见下：线路的可变损耗电量为△Akb: （3）

式中：A——平均有功供电量；A——平均无功供电量；K——负荷曲线特征系数：R——元件等值电阻。线路固定损耗电量△Agb： （4）

式中：△P0.1．——变压器固定损耗。 供电线路的总损耗电量△A： (5)

由于在电量法的计算中无供电量和有供电量都是有电能表测得的，具有很高的精确度，所以使用电量法进行理论线损计算十分的简便。这种计算方法在在理

论线损的计算中得到了广泛应用.

五、配电网电能损耗原因及降损措施

电能损耗由3部分组成：一是固定损耗，指所有变压器铁耗之和；二是可变损耗，指线路与配电变压器铜耗之和；三是管理损耗，指抄表差错、计量仪表不准、偷窃电等管理不妥引起的损耗。管理线损通过管理和组织上的措施来降低；技术线损通过各种技术措施来降低。

1.配电线路本身电阻引起的损耗。线路的电阻值、运行电压、功率因数以及负荷波动程度是影响线路损耗的主要因素。电阻和负荷波动越小、运行电压和功率因数越高，则越有利于线路有功损耗的降低。合理布置线路，降低导线电流密度是降损的主要措施。（1）接线方式是影响线损率的重要因素。点向外辐射的接线方式的线损率较低，电源应设立在负荷的中心位置，尽量以经济供电半径配置电源。（2）合理选择导线截面，使线路长时间按经济电流密度运行，既要降低线路损耗，又要保证安全运行和兼顾发展。（3）缩短供电半径，避免近电远供和迂回供电。10kV线路供电半径不应大于15km，0.4kV线路供电半径不应大于0.5km。

2.配电变压器的损耗。变压器有空载损耗(即铁损)和负载损耗(即铜损)，损耗增加原因：第一，变压器的容量不足，导致配电线路电流增加，电压降低；第二，由于配电网络扩大，变压器的安装位置和布局难以满足日益增加的社会需求；再次（第三），变压器的负荷变动，如高峰用电期间与用电低谷期间的差异巨大。降低配电变压器的损耗应该全方位预测负荷，科学选择变压器的容量、型号和安装位置。

3.电网功率因数低引起的损耗。电力网的功率因数降低，使感性电流分量增大，感性电流通过线路电阻和变压器线圈电阻时，产生电能损耗。功率因数下降与损耗增加的关系见表2所示。功率因数越低，损耗越大。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。 表2功率因数下降与损耗增加的关系表

提高功率因数的途径主要有：（1）提高自然功率因数。合理选择和使用电气设备，降低各变电、用电设备吸收的无功功率。（2）采用无功补偿设备补偿用电设备所需的无功功率，提高功率因数。

4.线路日负荷不均衡引起的损耗。同一电网内重载和轻载变压器同时存在，导致变压器运行严重偏离经济运行区间，从而增加了电能损耗。设n条线路等值电阻Re相同，则负荷分布不均匀时的总有功损耗增加量△P为； (1)

式中：I为线路电流；i和j为线路编号。地区电网日负荷曲线变化很大，削峰填谷和均衡不同线路的负荷具有节能潜力。（1）协调并合理制定各工厂企业的峰谷用电计划，充分发挥峰谷电价的推动作用。（2）对重负荷企业，建议采用两回及以上线路供电，尽量避免大容量设备负荷高峰时用电。（3）对于线路走廊及覆盖区域相互靠近的不同线路，定期监测，根据负载水平、容载比调整负荷，使其尽量均衡分布在不同的配电线路上。

5.三相负荷不平衡引起的损耗。配电变压器既带三相对称负荷，又带单相负荷和两相负荷。各相负荷大小分布不均，引起相线中总损耗增加，而且中性线上也有额外损耗。定期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。在变压器出线处三相电流不平衡度不应大于15%，以减少线损，若超过25%，可能使超载的某相绕组严重发热而损坏。应该定期对公用配电变压器的三相负荷

进行监测，对于用电高峰期三相负荷差别较大，特别是0.4kV低压干线不平衡度大于20%的线路，应及时进行负荷调整。也可以引入分相补偿或三相平衡化装置。 6.设备老化、接触不良引起的附加有功损耗。配电变压器、线路、开关设备、电容器等设备老化或接触不良会导致配电网的等值电阻大，从而也将导致配电网的有功损耗增大。

7.谐波造成的附加有功损耗。谐波电流在电阻中产生附加损耗，谐波还会增加配电变压器涡流损耗和铁心损耗。治理谐波的措施，一是对谐波含量超标的负荷进行治理；二是在变电站10kV母线加装谐波补偿装置，包括无源滤波器、有源滤波器和混合滤波器。 六、空间负荷预测的应用

负荷发展预测误差大是造成电网结构不合理，难以降低损耗的主要原因。所以，需要空间电力负荷预测，即对供电区域内未来电力负荷的大小和位置的预测。近年来SLF理论发展迅速，已有用地仿真类SLF方法、负荷密度指标法、多元变量法及趋势类SLF方法。虽然没有达到工程应用的程度，但这是发展趋势。也是建设智能电网必须解决的问题。

电网结构不尽合理、经济运行水平不高、高损老旧设备较多、安全性与经济性矛盾日益突出等是目前国家电网公司系统技术线损管理中存在的主要问题。电网的经济运行是降低供电成本的有效途径。对电网电能损失的规律和特点以及电网实际情况，采取相应的技术措施，提高负荷预测精度，合理规划电网，就能以少的投资取得最大节电效果，提高经济效益和社会效益。 参考文献：

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[3]王然，马小慧，10kV配网接入分布式电源后电压及网损的计算与分析．2016.

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