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优化电网结构挖掘降损潜力
来源:农村电工  作者:佚名  2016-10-27 09:47:43

    1 问题的提出
    农村低压电网中已广泛使用智能电能表,大量使用架空绝缘导线或电缆,加上随着用电信息采集系统等先进管理手段的推广应用,农村低压电网线损率较之前明显降低。但在线路长度、导线截面积、台区户数、负荷性质、供电能量等基础条件基本相同的前提下,有的台区降损效果明显,而有的不理想。
    2 原因分析
    农村在上电之初,低压电网大多是树状结构,最前端负荷最大,后面逐渐减少。这种电网结构以牺牲线路经济运行为代价,缺点是线路损耗大,但在从无电到有电的历史转变中,满足了当时照明负荷的需要,对促进农村经济社会发展发挥了积极作用。随着经济社会的发展和人民生活水平的提高,农村新规划住宅项目数量和农村居民家用电器数量逐步增多,用电新需求随之增加。但因受多种因素的制约,解决负荷增长问题大多采取延伸低压供电线路的方式,有的为了解决一时之需,不作长远考虑,仍然采用单相两线制供电,台区电网结构变得越来越不合理,出现迂回供电、供电半径过大和低电压等问题,此时的电网结构已满足不了负荷增长的需求,更谈不上电网经济运行。
    影响线损率变化的关键因素是电压和电流。低电压、大电流两个不利因素的出现,导致了过高的线路损耗,给供电企业增加了不必要的经济损失。因此,要降低线损,就要解决供电半径大、低电压、负荷电流等问题,方法之一是调整优化低压电网结构,这是当前挖掘降损潜力的重要措施之一。
    3 采取的措施
    (1)配电变压器(简称配变)布置在负荷中心位置。树状结构的电网,线损在线路中不是平均分布的,线路前端损失大,后面逐渐减少。
    为便于分析,设一典型线路,负荷均匀分布在单一供电线路上,如图1所示。

线路中有6个相同的负载:
S1=S2=...=S6;
截线路为相等的6段,电阻:
R1=R2=...=R6=R;
每个负载的电流为I,线路中各段电流分别为:
      I1=6I,I2=5I,I3=4I,I4=3I,I5=2I,I6=I
    线路损失有功功率为:
    AP=(6 I)2 R+(5 I)2R1+(4 I)2 R+(3 I)2R +(2 I)2 R+ I 2 R=91 I 2R
    如果将配变由首端供电改为在线路中间供电,如图2所示。原线路分成两条支路,每条支路长度变为原来的1/2,每条支路各段电流分别为3 I,2I,I,线路损失有功功率由△P变为:

    △P' =2[(3I)2R+(2 I)2R+ I 2R]=28 I 2R
    经计算可得,台区电网结构调整后线路有功功率损失与原损失的比为△P ' /△P≈0.31,即有功功率损失降为原来的31%。
    从上面的分析可看出,配变布置在负荷中心,线路由电源点向周围辐射,其有功损耗大大减少。而且负载越多,采取负荷中心供电的降损效果就越显著。一般在供电范围内分3-4条支路由负荷中心供电,降损效果最为明显,因此要避免采用树状结构供电。
    (2)缩短供电半径,避免迂回供电。低压线路上的电能损耗占整个台区电网损耗的50%-60%,因此降低低压线路损耗是台区降损关键。要想大幅降低低压线路损耗,在将配变布置在负荷中心的同时,还要考虑进一步优化配变布点,控制好供电半径。如某一负荷区域较大,在供电半径无法满足要求时,就要按照“小容量、密布点、短半径”的原则,在合适位置增加配变布点,以减少线损。具体来说,应按照配变容量不超过200 kVA、供电半径不超400 m的标准,来确定配变的数量,增加配变布点。
    (3)合理选择导线截面积。导线截面积与电能损耗成反比,增加导线截面积能降低线路电阻,减少电能损耗和线路压降,但会增加投资。因此,选择导线截面积,要综合考虑线路投资与降损的关系,同时要兼顾
5年以上负荷发展需求。
      (4)采用三相四线制供电。三相四线制供电把负荷均匀分配到三相上,不仅对平衡三相负荷、减少三相负荷不对称所引起的损耗有利,还可以直接减少线路干线上的损耗,具有显著的节电效果。
 

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