农村低压线损理论分析及降损策略

摘要：本文分析了农村低压线损的产生原因，针对其成因讨论了降损的策略，对此类工作有一定参考价值。

关键词：农村；低压线损；降损

中图分类号：TM726.2 文献标识码：A 文章编号：

1 配电变压器的选择

配电变压器位置的选择除满足一般要求外，还要考虑将配变布置在负荷中心供电，并尽量控制在科学计算得到的供电半径以内，其有功损耗与电压损失将大为减少，且配变台数越多，其线损越少。对于负荷分散、密度较小的台区，也应将 90%的负荷尽量控制在合理的范围以内，极个别小的负荷点，即使超出供电半径，对低压电网损耗的影响也不大。对于农村低压电网，实际应用中采用配电变压器供电，确定的基本原则是：“小容量、密布点、短半径”以减少线损。具体来说，配变的容量一般不超过 200kVA，其供电半径应小于 500m。

2 供电辐射方式的选择

当变压器在额定负载运行时，在一次绕组通过额定电流，将变压器二次绕组短路，此时变压器所消耗的功率即为额定负载损耗。它是电能损失的重要方面，包括基本铜损 Pr 和附加铜损 Ps。基本铜损是一、二次绕组直流电阻引起的损耗，附加铜损包括由于漏磁场引起的集肤效应使导线有效电阻增加的铜损、多根导线并绕时的内部环流损耗，以及漏磁场在结构件处所引起的涡流损耗等。

式中：I1为一次绕组的额定电流；I2为二次绕组的额定电流；R1为一次绕组的电阻；R2为二次绕组的电阻。根据理论计算，变压器的损耗和负载电流的平方成正比。因此，向电源两侧辐射供电的损耗是向一侧辐射供电方式的四分之一，向电源三侧辐射供电供方式的损耗是向一侧供电辐射方式的九分之一。配电变压器设在负荷中心，在网络总电阻相等、供电容量相同的条件下，分支线越多，损失越小，而且是随分支线数的平方在下降。所以，从配电变压器的低压出口到每个负荷点，尽量做到辐射式向四周延伸，供电半径以不超过 500m 为宜，以利于降低低压网损。

实际应用中针对农村低压电网，每台配变低压侧采用干线、支线与分支线三级放射式供电线路，尽可能做到前级向后级的供电点就是后级的负荷中心。这样可以减少干线上的损耗，并使整个电网线路上的有功损耗与电压损失最小。

3 加大无功补偿的力度

农网改造以后，产权归属农电企业的综合配电变压器数量剧增，配电网的无功补偿问题日益突出。配电网络直接面对用户，用户大量的无功负载造成电网的功率因数下降，提高用户的功率因数就可以减少通过各级线路及变压器的无功功率和电流，减少电网的无功损耗和电能损耗，改善电网的供电电压质量，提高设备的效率。提高电网功率因数的途径便是在电网运行中投入大量的无功补偿装置，对电网实行无功就地补偿方式。设某一线路，补偿前功率损耗为ΔP1，补偿后功率损耗为ΔP2，线路末端有功负荷P一定，线路补偿前后的功率因数分别为cosφ1，cosφ2。当功率因数为cosφ1时，线路的功率损耗为

若将功率因数提高时，线路的功率损耗为

线路功率损耗降低的效率

当负荷功率因数由0.8 提高到 0.95 时，线路的功率损耗可降低29.1%，降损效果十分可观。安装无功补偿装置离电源点越远，其降损效果越明显。使无功就地平衡，可减少电网中无功功率的传输，降低电网的线损。

1）用户补偿容量的选择确定用户补偿容量时，应按用户历年最高负荷月平均功率因数值与国家规定值的差额部分作为补偿容量,计算式为：

其中，Qpc为所需补偿容量，kVar；Pp为最大负荷月的平均有功负荷，kW；cosφ1为补偿前功率因数；cosφ2为补偿后功率因数。2）电动机补偿容量的选择当电动机轴负荷惯性小（如风机）时，并联电容器容量应不大于电动机空载无功容量，即

3）其中，Qpc为个别补偿容量，kVar；Uc 为电动机额定电压，kW；I0为电动机空载电流，A。当电动机轴负荷惯性很大 （如水泵） 时，可按下式选择Qpc=（1.35～1.5）Pp。此时补偿容量虽大于电动机空载无功容量，但因电机停止时仍有轴负载，故不会发生电容器自激过压的危险。农网改造时因农网资金的限制，无功补偿的工作重点放在50kVA 及以上配电变压器的装设，但却忽视了动力用户的无功补偿工作。近几年随着农村经济的迅速发展，动力用电量比重日益增加，但是动力用户基本未进行必要的无功补偿，导致综合配电变压器以下线路功率因数极低，很大程度上增加了电力企业的损耗。因此，要把无功补偿的重点放在动力容量在 10kW 以上的用户；补偿方法应以随机补偿为主，实现无功就地平衡，安排减少无功远距离输送，对线损计算制定合理的补偿方式。这样做不但起到较好的降损效果，而且补偿后使得变压器利用率提高。

4 保持低压三相负荷平衡

我国农村低压配电网中大量采用了三相四线制接线方式，且配电变压器为 Y/Yn 0接线，存在很多的单相负载，因此三相负荷往往很不平衡，这将使变压器和低压线路中产生的损耗大大增加。变压器不平衡度越大，损耗也越大，一般要求电力变压器低压电流的不平衡度不得超过 10%，低压干线及主变支线始端的电流不平衡度不得超过20%，三相负荷偏差在20%以上时，线损率可升高2%-3%。假设某条线路的三相电流分别为Ia，Ib，Ic，中性线电流为Io，若中性线电阻为相线电阻的2倍，相线电阻为R，则这条线路的有功损耗：

当三相负荷电流平衡时，这时线路的有功损耗

假如中性线电阻和相线电阻一样大，单相负荷在线路各相上对称均匀分布时的功率损耗仅是集中接在某一相上产生功率损耗的 1/6。而实际中性线电阻远大于相线电阻，这样三相负荷不平衡的功率损耗会比对称运行要高得多。

农村低压电网实际运行中，为了取得三相负荷的平衡，降低线损，三相接户线应尽量由同一电杆的三相上引下，且三相接户线的负荷应尽量平衡，定期测量变压器出口和主干线路的三相电流，做好负荷的平衡工作，减少电网损耗率。选择中性线时，应选与相线相同的截面。

5 剩余电流的三级保护应遵循的原则

5.1 一级保护应配置在配电变压器的低压电源侧，作为电网的总保护。选用电流型保护器，其动作电流值的选择应以防止间接接触的漏电保护为主，并在躲过农网的正常泄露电流的前提下选择最小值，以保证及时切断低压电网主干线和分支线路上断线接地等产生较大剩余电流的故障。

5.2 二级保护应安装在接户线进人电能表箱的电源刀开关的负荷侧，它以防止接户线至末级保护器之间发生的直接触电伤亡事故为主要目的，并作为末级保护器的后备保护。

5.3 三级保护也称为末级保护，安装在用户家中，接在刀开关前面，用于家用电器移动式电器及临时用电设备的保护，是直接防止人身触电的保护设备。经过几年的农网改造，农村低压电网建设日趋合理，农网三级剩余电流动作保护器在防止人身电击事故、防止漏电引起的电气火灾和电气设备损坏事故中起到了至关重要的作用。

但因剩余电流动作保护器的装设，使用和管理中存在着诸多弊端和问题，使其不能进行有效保护而导致的事故占了相当大的比重。

例如，由于用电设备的漏电、线路与树木搭接等漏电原因的存在，电工赴现场查找事故点的概率增加，很多剩余电流保护器被退出运行。这样做虽然提高了供电可靠性，减轻了电工的工作强度，但是增大了人身触电的危险性，也增加了低压电网的损耗。

6.结语

本文从技术角度对农网网损进行了理论分析并提出了一系列有效的节能降损措施，促进电网的经济运行。对近年农网改造基本到位的前提下，农村低压电网依然存在问题的解决具有一定指导意义。只有把电网线损管理工作与科学降损技术结合起来，才能提高电力资源的利用效率，实现节能减排目标。

参考文献

[1] 胡浩，李晓峰.基于配电变压器优化布点的线路降耗分析[J].低压电器，2009 .

[2] 张恭卓.城市配电网的线损管理和降损措施[J].安徽电力，2010.