灌区机泵供电线路损耗影响因素分析

卢法林，王鹏，张宁

（1.莱芜市莱城区水务局，山东莱芜 271100；2.莱芜市莱城区鹁鸽楼水库管理所，山东莱芜 271100；3.山东省水利信息中心，山东济南 250014）

灌区机泵供电线路损耗影响因素分析

卢法林1，王鹏2，张宁3

（1.莱芜市莱城区水务局，山东莱芜 271100；2.莱芜市莱城区鹁鸽楼水库管理所，山东莱芜 271100；3.山东省水利信息中心，山东济南 250014）

从供电线路的材质、工作温度、敷设方式、无功补偿等方面，分析了供电线路损坏的原因，并提出降低供电线路损耗的建议。

供电线路损耗；灌区；机电；水泵；环保

目前，山东省灌溉泵站装机功率在850万kW以上，机泵的正常运行，为农业稳产高产奠定了基础。但影响机泵供电线路的因素较多，本文就如何降低泵站供电线路损耗进行优化分析。

1 线路材质对损耗的影响

供电线路的主要材质为铜和铝，而金属的电阻与自身的电阻率有关，相同长度、横截面积的铝导线的电阻是铜导线的1.66倍。当电流一定时，相同横截面积、长度的铝导线的损耗是铜导线的1.66倍。所以，在选择供电线路的横截面积时，一般建议选择铝导线时，要比铜导线大一个规格。

从材料的经济性考虑，相同横截面积、长度的铜导线的重量是铝导线的3.28倍。相同损耗情况下，使用铜导线将消耗更多的有色金属。从现在电力线缆市场价格来看，使用铜导线的材料费是使用铝导线的3.8倍左右，使用铜导线的造价明显高于铝导线。但是从环保角度看，铜电缆可以100%地回收继续做铜电缆，而铝电缆则不能循环为电缆，只能降级使用。因此，如果使用铝电缆，永远要生产新的铝电缆替代淘汰的铝电缆，这和铜电缆最终可以实现循环使用相比，造成的碳排放量更高。而生产铝电缆的能耗还远远高于铜电缆。

经过以上比较，选用铜电缆虽然造价较高，但从降低线路损耗、环保、节能减排考虑，一般选用35 mm2的铜电缆较好。

2 线路工作温度对损耗的影响

导体的电阻与自身材料有关，还与工作温度有关。并且导体的电阻与温度呈正相关性，导体的工作温度越高，自身电阻越大，损耗也随之增大。在温度为20℃时，铜和铝的电阻温度系数相差不大。当供电导线采用地埋敷设时，一般埋深在0.7～1.0 m之间，地下温度基本保持在20℃左右，受环境影响较小，变化幅度较小。所以，供电线路的损耗基本保持不变。

当供电导线采用架空敷设时，线路受环境影响较大，炎热的夏季，也是作物生长旺季，用水较多，机泵工作频繁，供电线路受阳光照射，工作温度可高达50℃左右，则架空敷设的铝导线电阻比20℃时升高接近13%（铜导线接近12%），损耗也会增大13%，当供电距离较远时，这也是炎热夏季机泵不容易启动的主要原因。

3 敷设方式对损耗的影响

由上述分析可知，导线损耗与环境温度的关系，相对于架空敷设，地埋敷设方式工作温度较低，损耗低更有利于节能。当架空线路为裸导线时，在绝缘子固定部位，当绝缘子积尘较多、空气湿度较大时，会发生闪络击穿漏电现象，甚至会造成绝缘子损坏，从而造成损耗的增加。地埋敷设与架空敷设相比，优势还体现在以下几个方面：

1）地埋线路不用电杆、瓷绝缘子、横担、拉线等材料，因此，可以节约大量的钢材、水泥。

2）地埋线埋在地下，不承受电线自重等所产生的拉力，所以电线截面可以仅按用电负荷的大小选择，能有更多的机会采用比架空线路更细的导线，节约有色金属。且地埋线，少占农田，便于耕作。

3）地埋线路不易受狂风暴雨、大雪结冰等自然灾害的侵袭，不存在架空线路常见的倒杆、断线等事故；同时消除了电力线路与电话线、电视闭路线、广播线交叉跨越的矛盾，也不易发生人身触电伤亡事故。而由于线路埋在地下，平时不易被人破坏，还能杜绝在架空线路上随意挂钩接火等行为，大大改善了农村供电的管理工作。

4）架空线路，一般每隔3～4年需要一次小修，10年左右需要进行一次大修，而地埋线路敷设以后，除了日常必要的巡视和定期测试外，在未出现故障时不必进行检修。

5）因相同导电能力的铜导线的重量是铝导线的2.1倍，这就对架空导线的施工提出了更高的要求，即增加线杆的数量，又要增加横担的支撑强度。否则如果导线质量很重，由于重力的作用，导线的拉力会很大，很容易拉断导线，所以铜电缆架空敷设时，应采用钢丝吊装方式，施工较为复杂。

以莱芜市徐风邱泵站为例，经实测，当电力线路采用架空敷设时，夏季环境温度较高，线路工作温度能达到50℃，当采用地埋敷设时，冻土层以下温度变化很小，加上电缆自身发热，工作温度在27℃，工作温度差在23℃，根据铜的电阻温度系数可知，电阻将比架空敷设降低9%，则线路损耗降低9%。

4 无功就地补偿对损耗的影响

电力线路中传输的功率包括两部分：一是有功功率，二是无功功率。有功功率与视在功率的比值称为功率因数。直接消耗电能，把电能转变为机械能，供水泵提水的，这部分功率称为有功功率；不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，且这种能是机泵通过电力线路与变压器进行周期性交换，这部分功率称为无功功率。功率因数越低，则无功功率越大，产生的无功电流也大，当无功电流在电路中流动时，会产生额外的线路损耗，现在普遍选用的深井潜水电泵的功率因数在0.8左右，为了降低线路损耗，必须进行无功就地补偿。无功就地补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的就地补偿电容器，安装在感性功率负荷的水泵电动机配电箱内，并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。电动机的无功不再通过电力线路跟变压器交换无功功率，提高了功率因数，从而减少了感性无功电流，降低了线路损耗。

莱芜市徐风邱泵站，选用了4台55 kW潜水电泵，功率因数为0.8，无功容量为41 kVAr，需要每台补偿40 kVAr的无功电容，因单台电容容量不够，选用了2台电容并联，直接连接在潜水泵进线端。功率因数达到了0.99以上，电机的额定电流由原先的114.32 A降为补偿后的91A，为补偿前电机工作电流的80%。可见，无功补偿对降低电机工作电流效果相当明显。电机电流降低后，电机、开关设备、供电线路的损耗、温升相应降低，从而可以延长设备的使用寿命。

5 建议

减少供电线路损耗，也就是节约发电所需的一次能源，可以减轻能源和交通运输的紧张程度，减少碳排放，也就意味着相应的节省国家对发供用电设备需要投入的基建投资。

对于平原机井灌区，有条件挖沟地埋电缆的地区，尽量选用铜芯或者铝芯地埋电缆，地下埋设电缆供电，减少线路损耗，降低维护费用。山丘区泵站，由于地质结构复杂，开挖电缆沟困难，只能采用架空敷设铝导线。同时，安装就地补偿电容器，提高功率因数，加强供电线路和用电设备的维护保养，也是降低线路损耗的重要措施。

[1]杨圣才.降低电能损耗的方法和措施[J].农村电气化，1996（12）：36.

[2]崔驰.低压配网无功补偿浅析[J].电网技术，2000（7）：71.

（责任编辑 赵其芬）

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1009-6159（2017）-08-0049-02

2017-04-23

卢法林（1975—），男，助理工程师