刍议某发电厂高压输电线路的线损问题

冯尚超

摘要: 线损是供电企业重要的经营指标. 由于发电厂高压输电线路距离短且结构简单, 目前对其线路损耗的研究相对较少, 但据来自各发电厂的统计数据知, 线路损耗已对发电厂的经济效益产生了很大影响. 为此,对某火电厂220 kV 线路实际系统参数和数据进行研究, 运用均方根电流法计算理论线损, 并对其和统计线损之间的误差进行分析, 提出了降损措施, 为发电厂高压输电线路的线损分析和降损提供了借鉴.

关键词: 理论线损; 统计线损; 均方根电流法; 降损措施

线损是供电企业重要的经营指标, 是企业管理的关键环节, 线损的高低及线损的管理不仅直接影响企业的经济效益, 而且在一定程度上反映了供电企业的管理水平. 来自某发电厂的统计数据, 从公司至变电站线路理论线损不超过0. 1%; 但据火电厂经营管理部统计数据, 计量的统计线损却在0. 2%左右, 约为理论线损的2倍. 因此, 查找线损来源, 提出降损措施很必要。

1线损分析

线损按其性质可分为3类: 管理线损、理论线损和统计线损[ 1] . 管理线损(又称不明损耗), 是由管理不善、规章制度不健全、计量装置误差、电力网元件漏电及其他不明原因造成的各种损耗; 理论线损是以测量为基础按照电网模型计算出来的能量损失; 统计线损是指实测供电量和售电量之差的统计值, 等于管理线损和理论线损之和. 根据数据来源和计算方法, 线损率有理论线损率和统计线损率, 且正常情况下, 统计线损率高于理论线损率[ 2] .

理论线损率=

为使分析比较精确, 理论线损分析的对象主要是发电厂线路导线中的电阻损耗.计算线路理论线损常用的方法有: 均方根电流法、平均电流法、最大电流法、等值电阻法、最大负荷损耗小时法等. 均方根电流法是线损理论计算的基本方法, 物理概念是, 线路中流过的均方根电流所产生的电能损耗相当于实际负荷在同一时间内所产生的电能损耗, 即按照代表时间整点负荷电流或有功功率、无功功率或有功电量、无功电量、电压、配电变压器额定容量、参数等数据计算出均方根电流就可以进行电能损耗计算, 易于编程计算, 方法简单. 因此, 采用均方根电流法计算线路理论线损, 其计算式为：

式中: R 为元件的电阻,Ω; T 为计算时间(对于代表日, T = 24 h, 对于代表月, T = 720 h); Ijf代表均方根电流), A.

由于负荷电流的不断变化, 一般均方根电流Ijf要大于平均电流Ipj , 两者的数学关系为：

式中ks 为电流形状系数.

在实际应用中, 时段T 内的平均电流可以利用这一时段记录的有功电量E、无功电量Q 以及额定电压U来精确计算, 即

由式( 4)、( 5)可得均方根电流

2 线路电阻分析

2. 1架空线路电阻

架空线路的每相导线电阻

式中: R 为每相导线的电阻, Ω; r0 为导线每公里电阻, Ω/km; l为线路长度, km; n 为每相分裂导线数.

2. 2线路有效电阻

在交流电路中, 由于集肤效应和邻近效应等的影响, 交流电阻要比直流电阻大, 因此, 一般称交流电流在导线中流过的电阻为有效电阻.

由于线路电阻值的大小不仅与导线的材料和截面有关, 还与导线的温度有关, 导线的温度由通过该导线的负荷电流及其环境温度所决定, 因此导线电阻可以看成以下3个分量.

a. 基本恒定分量R20. R20是线路每相导线在20℃的电阻值, 可根据导线的型号从有关手册中查得.

b. 温升电阻ΔR1. 电流通过导线时, 由于导线发热而增加的那部分电阻ΔR 1.

c. 环境温度变化电阻ΔR2. 当周围空气温度不是20℃时, 导线电阻变化的值为

式中:为导线电阻的温度系数,对铝导线,=0.003 6;Tav为平均环境温度,℃;β1 为周围空气温度对电阻的修正系数.

除严重过负荷等极个别不正常情况外, 正常情况下温升电阻很小, 可忽略不计. 则考虑环境温度影响的架空输电线路导线电阻为

式中RTav为温度为Tav时对应的电阻值.

3算例

3. 1发电厂线路电阻值计算

发电厂采用的导线是LG JQ - 3002,路长度2.5 km.根据GB1179 - 74线路参数规范, LGJQ -300型轻型钢芯铝绞线在20℃时的直流电阻率为0.099 7Ω/km. 因此, 每相导线的直流电阻值为

发电厂所在地区1月份到6月份的平均气温见表1.

表1发电厂所在地区1－6月份平均气温

考虑环境影响, 按式( 9)修正后表1 中各月份所对应的电阻值为:

3. 2线路理论线损的计算

以4 月份为例, 该月的线路参数为: E =11 153.5万kW·h; Q = 516. 57 万kW·h; ks =1.05; R4 = 0. 122 561 21Ω; U= 232. 2 kV; T = 720 h.由式( 3)和( 6)得该月的理论线损为

由式( 3)和( 6)得该月的理论线损为

理论线损率为

3. 3 线路统计线损的计算

发电厂统计线损见表2.

表2 发电厂统计线损

3. 4 结果分析

对发电厂其他各月的理论线损与统计线损计算后发现, 统计线损均明显高于理论线损. 依据河南电力试验研究院电能表现场校验记录, 关口电能表主表化整后的误差为+ 0. 02%, 主变高压侧电能表化整后的误差为+ 0. 08%. 根据文献[ 3]的规定, 对结果进行修正, 修正后统计线损降低了0. 06% , 但仍比理论线损略高. 由于现实条件的制约, 电厂侧计量互感器的误差暂时未统计出来, 只计算一侧的互感器误差没有实际意义, 因此还不能进行更精确的计算. 比较修正前后的误差知, 在高压短距离输电线路中管理线损对统计线损造成的影响. 由此看来, 要使计算结果更接近真实值, 对电能计量误差的修正是统计线损计算中不可缺的环节.

4 降损措施

4. 1 优化电网结构

结合我国能源发展以及国家高压电网建设, 合理规划主干网架布局, 减少电网薄弱环节和输电瓶颈, 提高主网输送能力[ 4- 5] . 在满足供电可靠性的前提下, 尽量实现220 kV 电网开网分片运行, 提高其灵活性和可靠性, 消除近电远供, 减少迂回线路, 缩短送电距离.

4. 2 提高电网经济运行水平

以安全经济运行为目标, 根据负荷变化规律及时调整电网运行方式, 减少不必要的空载损耗; 合理选型和调整配电容量; 合理安排设备检修计划, 及时消除线路障碍, 缩短设备检修停电时间. 加强发电厂站用电管理, 推广综合自动化, 降低用电损耗.

4. 3 加大电网设备技术改造力度

根据实际情况, 对电网进行升压改造、简化电压等级、减少重复的变电容量、降低导线的电流密度、增加并列线路运行、增设无功补偿装置、采用低功耗和有载调压变压器、降低计量损失、增大导线截面等措施, 降低电能损耗.

4. 4 降低管理线损的措施

加强组织领导, 健全线损管理网络; 提高抄表人员的技术水平, 做好线损统计; 采用防窃电措施, 利用抄表器抄表, 实行微机管理; 实行线损分级管理;开展潮流计算、分析工作, 重大方式发生变化时, 及时进行潮流计算.

5 结 语

依据线损分析结论, 发电厂对一期机组上网电量关口表进行故障检查, 发现公司上网电量关口表由于端子排接至失压计时仪和电能表电压接插件的并接电压线线径大小不一致、压线螺丝紧固不到位、关口计量屏内端子排A 相电压端子接触不良, 少计总电量315. 746 6万kW·h, 损失较大. 因此, 对发电企业进行线损统计和理论分析计算, 根据线损分析得出的结论, 制定切合实际的降损措施, 提高企业的经济效益很必要.

参考文献:

[1] 彭涛. 电网线损分析及降损措施[J]. 电力与能源, 2008( 21): 316.

[2] 柯青峰. 配电网线损分析[J]. 东北电力技术, 2006 ( 6):29- 31.