配电网输送能力提升研究

任晓菲

摘 要：配电网的输送能力与网架结构、电源位置以及负荷分布密切相关。同时，在实际运行过程中，配电网需消耗一定的无功功率，这会产生网络损耗、占用设备容量、在变压器和配电线路上形成电压降落，不利于配电网的安全稳定经济运行，降低了系统传输能力。本文针对性地分析了影响输送能力的各种因素，并提出了降损节能、提升输送能力的措施。

关键词：系统输送能力;降损节能;影响因素;应对措施

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）20-0121-04

Research on Improving Transmission Capacity of Distribution Network

REN Xiaofei

（Zhengzhou Power Supply Company of State Grid Henan Electric Power Company，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： The transmission capacity of the distribution network is closely related to the grid structure， power supply location and load distribution. At the same time， in the actual operation process， the distribution network needs to consume a certain amount of reactive power， which will cause network loss， occupy equipment capacity， form voltage drop on transformers and distribution lines， cause adverse effects on the safe and economic operation of power enterprise equipment， and reduces system transmission capacity. This paper analyzed various factors affecting the transport capacity in a targeted manner， and proposed measures to reduce energy consumption and improve transport capacity.

Keywords： system transportation capacity;loss reduction and energy saving;influencing factors;countermeasure

隨着经济社会的快速发展和城市建设脚步的加快，人们对城市配电网的发展也提出了更高要求，如何提升配电网输送能力，有效降低系统损耗，提高设备利用率，对城市的发展和建设至关重要。为了提升电网输送能力，人们需要采取有效措施，完善配电网网架结构，提升无功设备的补偿率，提高用电设备的电能利用率，改善功率因数，还要合理选择无功补偿点和确定补偿的相应容量等，其影响因素较多，对系统优化运行与管理都将产生影响。

1 影响配电网输送能力的相关因素

1.1 市区变电站“落地难”

目前，各大城市区域220kV、110kV变电站无法落地或建设进度缓慢，供电渠道受阻，严重影响区域整体电网的供电输送能力，导致供电电源紧张，线路供电半径过长，系统联络受限，造成电能输送的“卡脖子”现象，用电高峰时段，部分城市核心区域仍需采取有序用电及拉闸限电措施确保区域供电的可靠性。

1.2 高压配电网无功优化困难

目前，第一产业、第二产业、第三产业及居民用电负荷占比发生了快速变化，三产及居民用电负荷占比逐年上升，负荷特性由以有功消耗为主的照明、电磁消耗变成了以空调、冰箱等降温负荷为主体的用电需求[1]，夏季降温负荷比例逐年增加，造成系统无功输送压力加剧，导致城市配电网局部无功功率缺额严重，功率因数偏低，设备利用效率低。

1.3 部分供电设备陈旧、故障率高

部分变电站内电容器等无功补偿装置运行工况较差、故障率较高，对支持系统无功需求支撑不足，特别是功率因数较低的供电区域用电高峰时段，无功缺额导致变压器、线路大量传输无功，降低了输送能力，系统损耗显著增加，配电网设备得不到有效利用。同时，部分中压配电设备运行工龄较长、改造困难，城市核心区域老旧线路工况较长、高耗能配变仍然存在，造成中低压配电网损耗居高不下，输送能力不足。

1.4 10kV及以下配电网无功优化及经济运行影响因素复杂

在配电网系统损耗中，中低压配电网部分占比较高，但配电线路的组合较为复杂、约束条件较多和相关的10kV及以下配电网因素短期变化大等原因，造成10kV及以下配电网无功补偿与经济运行措施和最优方案难以确定。3种无功补偿方式对比如表1所示。

1.5 10kV及以下配电网系统结构复杂

中低压配电网系统规模庞大、网架变化迅速，特别是低压配电网系统管理十分困难。部分区域管理水平落后，制度不健全，致使工作中出现用户违章用电和窃电、计量表配备不合理等现象，造成大量电力能源浪费，并影响系统的整体优化提升，不利于提高中低压配电网的降损节能和输送能力。

2 应对措施

针对影响配电网提升输送能力的相关因素，人们需从技术及管理两方面同时采取针对性的解决措施。根据电网运行实际情况，为了提升输送能力、降损节能，笔者提出了电网经济运行、营销管理、电网规划与建设、需求侧管理以及采用新技术和新设备等五大措施。

2.1 经济运行方面

电网经济运行是以电力系统构成及其各组成部分运行特性为研究对象，以不同運行条件、不同运行参数及不同工况、负载为依据[2]，在保证电网安全可靠运行的前提下，通过调整系统运行方式，优化组合系统负载分配、电网运行方式、电力设备运行状态，确定最优运行方式，最终实现降低系统损耗，提升管理效率，达到降损节能、提高电网运行效率与整体输送能力的目的。

电网经济运行主要从四方面进行考虑与调整：调整系统电压在允许范围内、线路和变压器的经济运行方式安排、调整负荷曲线和三相负荷分配以及优化无功补偿设备的运行状态等。同时，还要合理安排检修计划，做好负荷转供和用户管理。

特别是度夏大负荷时期，合理调整系统电压与电容器投退对降低系统损耗、提升供电能力以及减轻设备重过载具有重要作用。在安排系统运行方式时，及时投退各变电站电容器组并灵活掌握，适时调整系统电压，确保电压合格，减少无功功率在系统内的流通;及时对系统无功补偿容量进行计算分析，对补偿容量不足或电容器有缺陷的变电站，通过改造升级、设备检修，确保满足系统运行要求;加强系统负荷监视，在负荷较重的配电线路加装无功补偿装置，加强管理;加强用户侧无功管理，确保用户侧无功水平满足系统要求;同时对中低压配电网无功水平进行科学分析，为配电网无功补偿方式与容量选择提供实测数据依据。

2.2 营销管理方面

要想实现电网降损节能、提升输送能力，除了从技术手段入手外，人们还要合理运用管理手段，而营销管理的目的就是降低管理不善引起的损失，如计量装置故障造成的少计量售电量、无表用电户的电量、偷窃电、电量计算错误、临时用电等问题，从管理上封堵上述漏洞。

针对中低压电网线损较高的问题，人们要开展低压线损分台区管理，抓住降损重点，通过堵住用电管理的漏洞、增强线损管理责任性、加快低压电网的建设与改造等手段，不断提升中低压节能降损能力;同时加强用电管理，按章用电、加强用电内部管理是维护供用电秩序、降损的重用管理手段[3];规范用户报装管理、摸清用户负荷性质及未来用电需求容量，不断加强用户无功力率管理，增加无功补偿容量、提高功率因数，要帮助电力用户采用集中与分散补偿相结合的方式，增加无功补偿设备，提高功率因数，使之达到规定的考核标准[4]。

通过多手段、多渠道的管理方法，将组织措施与相应的技术措施相结合，建立相应的管理责任制，不断提升中低压配电网的降损节能水平与提升输送能力。

2.3 电网规划与建设方面

2.3.1 高压配电网相应措施。从整体规划与建设方面来看，电力系统规划布局要以短期负荷预测为基础，以提高供电可靠性和经济性、优化系统运行方式为目标，科学制定规划原则、技术原则，统筹考虑规划布局;合理规划配电网目标网架形式，尽可能缩短供电半径;根据负荷特性，合理开展设备选型，确保变压器、无功补偿设备等运行状况最优。同时，加快重载、网架不合理区域的相应变电站落地及建设工作，积极协调有关单位，解决变电站“落地难”的问题，提升变电站布局规划，持续改善电网运行状况。

一是协同完善供电企业与政府的沟通机制，加大政企协作力度，建立常态化沟通协调机制，实现站址、廊道资源的预留和保护，实现电网规划与城市规划的深入融合，为电网发展营造良好的外部环境，全力以赴，加快各级电网建设，推动电力建设重点项目加快落地投产。

二是高质量完成发展规划，推动规划成果纳入政府城市总体规划，加快推进新开工项目前期工作，重点突破对供电能力影响大、建设难度高的重点项目落实建设。三是随着政府部门的环境保护监察力度不断加大，变电站建设规划及选址阶段应充分从设备选型方面考虑环境评价影响，尽量选取低噪音、智能环保的设备，避免环评问题带来的影响。

四是提高需求预测的准确性，掌握最新数据，及时修订负荷预测结果，提出项目建设需求和资金需求，推动生产、营销、建设等专业深度参与规划编制，实现规划切实服务生产运行。五是提前开展项目前期工作，统筹考虑规划、国土、环保要求及后续施工条件，提前勘察现场，落实站址位置和线路走廊通道情况，确定是否具备开工条件。争取政府政策支持，提前取得城市规划、自然资源部门、生态环境部门支持。

从无功补偿方面来看，要做好电网无功优化工作，实现“全面规划、合理布局、就地补偿、就地平衡、动态补偿和静态补偿相结合、高压补偿与低压补偿结合”[5]，全面合理地设置无功补偿装置，同时根据系统需要，采用先进的无功补偿算法及补偿方式，以满足系统运行的需要。

2.3.2 中低压配电网相应措施。针对中低压配电网输送能力的不同影响因素，人们可以采取一一对应的优化措施来提升10kV及以下配电网的运行效率，降低系统损耗。因此，就中低压供电半径、无功优化方式、三相不平衡、变压器设备选型、线路参数选取等五个方面进行分析论证。

2.3.2.1 低压供电线路长度。10kV及以下线路的供电半径直接线路阻抗，进而对中低压配电网技术线损产生直接影响。因此，当变电站与负荷中心位置相对确定时，合理安排中低压线路供电半径、缩短低压部分供电距离可有效降低配电网技术损耗[6-8]。

2.3.2.2 无功补偿。大量的无功功率在电力系统网络中流动将会导致配电网产生功率损耗，成为影响10kV及以下配电网输送能力的又一个重要原因，因此，应根据负荷特性科学地进行补偿。中低压无功补偿方式包括随机补偿方式、随器补偿方式、自动跟踪补偿方式以及三种方式的优化组合方式，如何根据无功功率变化规律确定实时跟踪的无功优化方案是实现最优无功补偿的关键。

2.3.2.3 三相不平衡。三相不平衡将导致损耗增加，三相不平衡的程度越大，损耗增加越多。对于10kV及以下配电网而言，三相不平衡问题更加突出。低压配电网降低三相不平衡度，首先应对低压用户性质、负荷需求进行一一摸排，根据负荷特性做好区域负荷预测工作，同时从设备管理角度，定期对低压公用配变进行三相负荷测算，并根据负荷季节性变化规律及负荷需求变动，对低压三相不平衡线路进行负荷调整，优化区域负荷分配策略。必要时，可利用不对称补偿装置来抵消部分对系统三相不平衡影响较大的低压不平衡负荷分量。

2.3.2.4 变压器设备选型。随着变压器的制作工艺及制作材料的不断更新，变压器容量选取及型號确定与10kV及以下配电网系统损耗的关系也越来越密切。如果变压器选型未能很好切合区域负荷发展需求，选择型号不当、容量过大，会导致电气设备投资增加，同时由于主变设备利用效率低下，变压器长期空载运行，将增加系统无功损失;若变压器容量不足、型号老旧，系统运行过程中变压器长期处于过载状态，会大量增加负荷损耗，变压器过载温度过高，会产生烧毁的危险。因此，人们要根据负荷预测结果，科学地进行变压器设备选型，从而提升系统运行效率。

2.3.2.5 线路参数选取。线路参数选取是否得当同样会对10kV及以下配电线路技术损耗产生影响。当增加导线截面时，电阻减小，将造成线路损耗下降;反之，损耗将上升。但选取导线截面过大，同样会造成投资增加，人们需根据负荷情况科学选取线路参数。因此，在新建配电网区域，要充分做好负荷预测及负荷特性分析，支撑线路参数选取工作，使10kV及以下线路型号满足当下和未来负荷及电网的发展需求，避免线路参数选取不当而影响用户用电需求，阻碍电网安全、经济、高效地发展。

2.4 需求侧管理方面

电力需求侧管理是通过提高终端用电效率和优化用电方式，采取有效的激励措施，引导电能消费者改变用能方式，使电力资源得到优化配置，达到降损节能、提升输送能力的用电管理活动。其主要任务就是削峰填谷，使得用电负荷在时间上尽量均匀，减轻输变电设备的重过载，提升设备利用率。

通过行政手段、经济手段和技术手段等方法，要引导用户削峰填谷、策略性节电、柔性灵活负荷等，将高峰时段的部分负荷转移到低谷时段使用，提高电能利用效率，提升用户采用节能型家用电气、高效风机和电动机、绿色照明技术及产品、变压器大功率变频电源冶炼技术、交流电动机调速运行技术以及建筑节能技术等的积极性，优化资源配置，降损节能，改善负荷特性、优化电网运行，缓解电力供需矛盾。

提高电力系统的安全水平，推动高比例可再生能源电力发展趋势下的电力系统转型升级，接纳更高比例的可再生能源，在满足传统用能需求的基础上提供更加安全高效、清洁低碳的供电服务。运用“互联网+”技术，深度融合电、热、气等多种能源供应网络，提供更加快捷友好、综合智能的能源服务，给用户带来更高的参与感、获得感和幸福感。

2.5 新技术、新设备应用方面

目前，国内部分地区已开始试点新型储能设备，起到削峰填谷的作用，从而提升电网输送能力。同时，积极对组合式无功补偿装置、新材料变压器等新技术、新设备的应用进行试点，不断提升配电网对复杂供电环境的适应能力，提升配电网整体的输送能力。

当前，国网公司大力推进泛在物联网建设，借助信息技术和互联网技术，有效提升电力系统的供需自动化和智能化水平，应对高可靠性用电需求下电网形态发生变化、电网业务面临日趋激烈市场竞争、社会经济形态发生变化等三个主要挑战，将电力用户及其设备、电网企业及其设备连接起来，通过信息广泛交互和充分共享，以数字化管理扩大配电自动化、电采系统的覆盖范围，大幅提高电网利用效率，提升配电网输送能力，有效降低系统损耗，不断提高用户需求快速响应能力，优化资源配置。

3 结语

影响降损节能、提升输送能力的因素很多，涵盖规划、设计、建设、生产、调度、营销等多个专业，各专业密切配合才能达到理想的效果。网架结构合理、设备选型适中的电网结构是提升输送能力的基础，电网规划与建设阶段应充分考虑系统结构及设备选型对电网输送能力的影响;经济运行是节能降损、提升输送能力的有力措施，并且不需要投资、节能降损效果好;针对电力营销管理领域的问题，要开展规范化管理，从管理制度上将这些损耗降到最低;电力需求侧管理依靠政策和电价等措施合理引导电力需求，使得电网负荷在时间上和空间上尽可能地平均。通过上述技术手段与管理手段，建立一套科学有效、系统化的电网规划、运行、管理系统，明确责任、强化系统分析与管理等，这是系统节能降损、提升输送能力的必由之路。

参考文献：

[1]高书芹.浅谈10kV配电线路无功补偿[J].价值工程，2011（6）：18.

[2]王教波.浅析电力变压器运行方式与节能方法[J].中国新技术新产品，2013（10）：144.

[3]金芳芳.象山地区配电网理论线损计算分析及降损方案研究[D].北京：华北电力大学，2016.

[4]张广伍.提高10kV配电线路功率因数的措施研究[J].消费电子，2014（24）：60.

[5]叶永念.电网无功补偿技术现状及发展趋势[J].城市建设理论研究，2015（20）：8785-8786.

[6]王彬宇.城市中低压配电网损耗分析与降损技术选择方法[D].重庆：重庆大学，2014.

[7]Ten C W，Tang Y. Electric Power：Distribution Emergency Operation[M].London： CRC Press，2018.

[8]Tang Y， Zhao S， Ten C W， et al. Enhancement of Distribution Load Modeling Using Statistical Hybrid Regression[C]//Power & Energy Society Innovative Smart Grid Technologies Conference（ISGT）. 2017.