城乡电网线损的溯源与管理

张子惠 廖乾国 张瑞雨 王静波

摘要：目前我国低压线损率或台区线损率较高约为4%，造成大量能源损失，本文从电网设计到负荷侧需求侧管理，对以前的模式做了颠覆性变更。经过实践检验，能将台区线损率降到2%，能将目前的10千伏线损率下降至少0.5%，达到降损节能的目的。

关键词：台区线损;低压线损;降损节能;电网设计;负荷侧需求侧

我国的电网公司现在的线损管理是在不断进步的。我国的城乡电网供电最终端的也是最常见的就是0.4kV电网和10kV电网。但是，目前的线损率数据仍然居高不下。以国家电网公司下属的一个省公司国网冀北电力有限公司为例，其下属的5个地市公司低压线损率目前大约在3.7%—4.5%之间。冀北公司所辖43个县公司中，只有个别的县公司0.4kV线损率每月数值偶尔会达到2%以下。设想把0.4kV线损率管理到2%以下。设想把0.4kV线损率管理到2%以下，创造的效益以市级供电公司（含下属县公司）为例，台区电量估算每年180MkWh，合计效益大约在每年9000万元，达到降损节能的目的。

想要做好线损管理工作，必须从线损的产生开始来研究，需从一个台区或者一条线路的设计理念、电网架设、维修管理三个方面来论述这个问题。

一、第一方面：电网设计理念

电网设计理念的进步以及可以得到的预期目标，设计理念和电网架设是线损管理的源头治理工作，对于线损管理非常重要。一个0.4kV供电台区的诞生，主要是因为用电需求或规划。线损管理工作中，最为重要的环节就是电网布局设计，而这一环节完成后再要修改就会造成较大的浪费。现存的电网设计存在问题分以下几方面：（1）在电网布局设计中，通常使用的原则是便于施工原则比效益管理原则更有优先权，但这种做法会导致以下问题：城乡电网布局设计有一定的缺陷。以目前0.4kV电网为例，变压器的安装位置，为了施工方便或者占地原因，配变安装位置有30%左右不在负荷中心，往往忽略此台区只要建成则使用几十年甚至上百年，日积月累将因此造成大量电能损失，按照全国模型估算大约在几十亿kWh/年。（2）电网设计预留额度较小。以现在的0.4kV和10kV电网为例，电网设计预留额度小，交叉迂回，没有远景规划，没有需求侧预留容量，施工采用就近方便原则而不是负荷管理效益管控原则;（3）电网载荷管理存在一些漏洞。目前的供电模式很少考虑负荷与设备的匹配，没有设计轻载重载负荷的三相就地平衡，只是提供了电力供应，缺乏供电过程中和供电后的降低损耗问题。

本文提出一种电网布局理念和技术，解决降损节能的问题，大规模降低低压线损率至2%以下（以下的设计技术不包含特殊台区，比如一个台区载荷几户或者边远山区等非普通台区及特殊10kV电网）;10kV线损率至少降低0.5%。

在0.4kV电网设计中的引入线损管理理念：

第一步，合区配变选址。这个问题在篇首已经阐明，合区配变应安装在负荷中心或接近。

第二步，电网设计容量理念延伸。（1）过去一般按照负荷增长预估10年设计，增长率按照5%每年计算。按实际情况，应该按照负荷增长预估20年设计。（2）每年的增长率最低应该是8%（和我国GDP增长靠近）。（3）增长率是按照复利计算，而不是现在的算法：

设计负荷功率/当前负荷=（1+5%×10）=150%，

按复利计算修正算法，应该是：

设计负荷功率/当前负荷=（1+8%）20=466%

还需要注意：（1）按照當地实际经济增长率适当调整。（2）必须考虑电网末梢的预留需求侧负荷。

比如，过去有的荒地不需要水利，而随着社会进步可能开垦了荒地需要浇地;过去不通道路的地方也可能变成商业街。这些都需要预留容量。

第三步，实现任何一个计量点的负荷就地平衡，不论是单相的还是三相的都需平衡，以便实现负荷侧电流自计量表箱开始向电源侧逐渐平衡。类似于汇流成海的顺序，从计量表箱电源线开始，分支线、支线、干线、配变二次线的每条相线、每段电网的细分平衡。优先原则就是舍近求远，即远端负荷平衡优先权高于近端，不能实现良好平衡的取靠近计量点加减，或者靠近的分支线、支线调整。目的就是追求三相负荷无限接近绝对平衡，这样会造成零线电流最小，实现线损最低，和理论计算值的差距限制在±0.5%之内或更小。

在这个步骤中，每根电杆引下计量表箱电源线有两种方案：第一种是全部三相电源和零线一起引下;第二种是居民单相负荷只是引下一根相线，如果有三相动力再重新引下三相相线作为电源线。

下面从低压电网计量点的电源引线的投资效益比的角度论证一下两种方案。假设某台区有50个居民表箱，其中20个三相动力户，电杆按照10米计算：按照第一方案设计，需要电源引下线50×4×10=2000米;按照第二方案设计，需要电源引下线大约为（50×2+20×4）×10=1800米。

投资差值大约为2000-1800=200米。这样的投资差值在投资几万或十几万的台区电网里几乎可以忽略不计。

假设这个台区每月供电20000kWh，按照第一方案按照2%、第二方案线损在4%来计算，每月节省400kWh，按铝线计算，2个月收回投资差值。以此台区改造周期20年计算，可节省电能为240×400kWh/月=96000kWh，约48000元。

可进一步提出，直接用铜线做引线也是更有经济性。铜线虽然占用资金大，但是按照铜线节能和重复使用性价比高计算，更加能创造效益。

经过以上论证得出结论：第一种方案最优，并且最好是用铜电源线引下，进入表箱后安装一个分线开关（可加封印的），可以同时给予单相照明负荷和三相动力负荷供电，如果三相动力负荷过大则采用独立电源引线供电，至于负荷分配采用就地平衡原则，也就是居民表箱内按每户的负载容量均衡分配于ABC三相，若有三相动力同时考虑进去。

比较两种方案，第一种方案的优点明显：（1）三相负荷就地平衡，降损节能;（2）如果该供电杆塔有三相动力，那么更加节约成本，和动力户数正相关;（3）如果没有三相动力户则预留了三相四线供电电源，可预留临时三相用电电源;（4）可以安装临时考核表，利于反窃电和查处漏电;（5）利于安装就地无功补偿设备，以便于大型三相动力户的力率提升，有助于降损节能;（6）投资效益比非常高。

第一种引线方式尤其适用于城区、城乡结合部和经济发达的农村。但目前的电网结构绝大多数的电源引下线都是第二种方案。建议新建改建台区采取第一种方案，老旧台区在农网五期改造时采取上述方案，这可以给国家创造巨额效益，并且节省大量能源。

第四步，改变低压电网拓扑结构。（1）改变原有的一条胡同一支线供电，变为两条胡同一支线供电，把电网的树形结构改变为鱼骨形（也就是对生叶序形状）结构。这可以把低压电网的分支线减少一半，台区线损在2%基础上再降低30%达到1.5%以下。（2）实现计量点数量不变，表箱密度减少一倍，利于管理和调载。（3）改变单一的前门口跨院进线结构，实现了负载优化平衡。

二、第二方面：电网架设的设计理念引入

电网架设的设计理念应引入负荷侧管理和需求侧管理理念，并且可以得到预期效益。在本文提出的方案中，预留了未来的需求侧负荷，同时跟进负荷侧管理。为了满足低压电网的功率因数需求，可以依据杆塔计量点下所载负荷功率因数安装自动无功补偿装置，进行三相分相控制、全部自动补偿，就地解决无功功率消耗电能问题。这样不仅从最末的用户端解决了无功补偿问题，也同时做了降损节能工作，而且对于降低台区线损率有很大作用。

但是，同时注意低压电网载荷过多或过少问题。新装台区就几户十几户，无视配变的经济运行和空载低载损耗，也在一定程度上造成了资源占用和能源浪费。台区建成后，需要对线损率进行实际监测、优化、验收、归口管理。以往的模式是由供电所、电力站、营业站自行粗糙设计，自主施工、自行管理，造成这个局面的根源是把一个台区供电的降损节能工作弱化了，忽视了损失日积月累、积少成多的问题。采用监测优化验收模式后，线损率已经很稳定了，再归口于一线所站进行管理，由于已经出了稳定数据，那么管理单位也有了可供参考的标的数值，责任也可以分得更清楚。

三、第三方面：管理方面，侧重于载荷管理和功率因数管理

首先：载荷管理。按照上述理念和电网架设的论述完成电网布局后，下一步就是线损管理中的负荷管理。0.4kV的荷管理最主要的还是调整负荷平衡工作。因为所有用户的用电情况是动态的，也就是也许今年电量小明年就大了后年又小了，不论负荷是单相或三相都有这个问题，0.4kV电网此项工作开展很少，10kV及以上电压等级的用户的单相负载均匀分配到三相电源上，通常被忽略，因此需要定期或不定期的开展负荷调整平衡工作。

其次，论述下电网功率因数的问题。对于国有配变的功率因数监控及提高工作，还有很大的空间，难点在于10kV及以上电压等级的用户的功率因数管理问题。我国的现行政策是以罚款督促用户功率因数提升。挨罚的用户认罚但是不搞提升，究其原因是不懂电气知识，主要从自己精通的方面考虑降低商品成本或企业工商业的成本。这种模式忽略了一个很重要的现代社会管理要素：钱或者资产是你个人的，但是浪费的资源是国家的，资源不可再生。

正确的管理模式应该为：罚款之后限期整改，不改的加倍罚款直到用户不能承受为止;或者效仿以色列管理水资源的措施——巨大浪费或异常需求过高的不再给予资源供給。

本文从电网设计理念、架设、管理三个方面来论述了城乡电网线损管理，结论不仅适用于0.4kV、10kV电网管理，更高等级电压的电网同样可以吸纳采取上述理论。从末梢做起，从小微做起，降损节能，减少资源浪费，建设节约型社会。

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