地方小水电网降损节能途径探讨

摘要：地方小水电网在工农业生产中有着举足轻重的作用，但因其分布及结构的特殊性，使得其降损节能工作显得尤为重要。就地方小水电网损耗大的原因及采用何种方式降损节能提出了自己的看法。

　　关键词：小水电电网经济运行能量损失节能措施

　　1前言

　　地方小水电站网大多分布在我国各水系的上中游，地理位置处在边远山区，少数民族地区、革命老区、贫困地区。它最大的特点就是分散，即电源点分散，负荷分散；它的最大优点是就地建站、就地成网无需超高压远距离输送；同时由水库、梯极、径流电站群所构成的小水电站网，能迅速改变运行方式，以适应山区负荷的变化。怀化地方电网就是一个典型的地方小水电网，至去年年底，全市小水电站装机容量达47万kW，年发电量18亿kW·h，各小水电供电区年供电量达20亿kW·h，占全市总用电量的70％以上，是全国最具影响力的地方电网之一。但地方小水电供电负荷以农业和民用负荷为主，用电负荷极不稳定，中、低压供电线

　　路长且覆盖面广，运行中损耗大，经济效益低。如何降低损耗，提高经济效益是各地方小水电网都面临的问题。

　　2地方小水电网损耗大的原因

　　2.1地方小水电网规划布局不合理

　　一个布局合理的电网，无疑是一个运行经济的电网。地方小水电网常因受经济、地理等多方面因素的制约，是一步一步慢慢地发展起来的。在建网初期，小水电常以县为供电主体就地成网，并且各县自为一体。随着经济发展的需要，现已逐步形成以市（地区）为供电主体的联合供电网。这种联合供电网基本上就没有进行过合理的规划及布局，这样在运行中难以做到经济运行。

　　2.2线路及产品和设备老化

　　当电流通过导线和变压器时，由于导线和变压器绕组都有一定的电阻值，则会产生有功损耗，由于地方电网的大部分输供电设备都是上世纪七十年代或八十年代投入运行的，其线路中导线和变电所的变压器有一部分仍然在沿用以前的旧产品，这些旧产品自身电阻大，因而运行中损耗也就大。虽然，近几年对农村低压配电网进行了农网改造，但在35kV及其以上的线路及设备并没有进行全面改造，损耗大的现象依然没有得到有效解决。

　　2.3计量原因造成损耗增大

　　2.3.1计量方式不当

　　地方小水电并网处与该配电线路出口处各有一套计量装置：

　　A1为配电出口处电能表抄见有功电量；A2为小水电并网处电能表抄见有功电量；A3为用户抄见有功电量总和。则该线路的损耗率为：

　　可以看出：A1＝B－C A2＝D－E均为正时，可得出实际有功线损率为：

　　由上分析结果可以看出，由于计量方式不当，除水电站全月不发电和全月发电量小于用户负荷用电量时，（1）式与（3）式计算结果相等外，其余都不等于实际线损率。所以形成上述情况，是因为原计量方式（地方小水电网并网线路出口处和小水电站各有一套计量装置）体现不出水电站供、用和变电所的送、受电中相抵消的电量。

　　2.3.2计量装置配置不合理

　　1）计量装置在配置时只考虑了发电机或变压器的容量，并没有考虑在不发电时，厂用电负载远小于发电功率时，电能表处于轻载状态运行而引起负的附加误差，从而导致，线损加大。

　　2）现在使用的国产三相两元件感应式电能表存在缺陷。电能表误差调节装置有随意性、任意性，容易造成计量不准确；无电压断相计时功能，电能表一旦断相，将会造成少计电量；实际运行中，感应式电能表受外界影响大，容易产生附加误差。

　　3）电压互感器二次导线压降引起的计量误差较大。上世纪90年代以前设计的电厂、变电所绝大多数电能计量装置的TA、TV设备，受当时管理方法与制造水平的限制，不具备专用测量绕组，二次设备共用一组绕组，使TV二次负担过重，TV二次导线压降计量误差增大。另外，长期以来，我们对电能计量装置的现场校验工作只是注重电能表工作误差的校准和接线检查，而忽视了互感器合成误差和TV二次导线压降引起的误差对计量的影响，因此不能正确掌握电能计量装置的综合误差。

　　4）互感器的准确度等级不符合规程要求。尽管有时电能计量装置中电能表的准确度等级很高，但由于互感器本身准确度等级低，使计量的准确性受到影响。

　　5）指标仪表与电能表共用一套TA，一个TV保险，而且各指示仪表一般安装在电能表前面。当对电测指示仪表进校验时，需要短路TA，并断开TV保险，这样在这段时间内电能表无法计量。

　　2.3.3上网计量点位置的影响

　　计量点距地方小水电网配电出口主干线的距离约几百m至数km，这一距离的线损也是影响地方小水电网损耗的原因之一。

　　2.4管理、监督不力造成损耗增大

　　1）小水电站的个别承包人不择手段，千方百计地研究窃电或增收方案，想出了专发有功或无功的方法，不按发电上网要求严格控制有、无功定比的规定，增加了地方小水电网无功负荷电流损失，造成了损耗加大。

　　2）农村用电中小企业、个体用电户窃电现象严重，而因为技术及管理的滞后，明知有窃电现象，就是查不出来。

　　3）个别内部职工思想不健康，受人拉拢，胳膊肘往外拐，内外勾结帮助用户窃电。

　　3降损节能的途径及措施

　　3.1抓电网规划同时技术降损

　　1）对于地方小水电网的今后发展，要根据地方的经济增长，电力负荷分布等情况，进行合理规划。在实施规划过程中，每年应根据地方实际情况进行滚动修改。新投资的电力工程项目，要求降损效益大的工程项目优先组织实施。通过合理规划的电网，结构更趋于合理，更有利地方经济的发展，更有利于降损节能。

　　2）对于正在运行的地方电网实施技术降损

　　①合理调整并联运行的主变的运行方式，使变电所的变压器运行在最佳经济运行点。

　　线路的总损耗＝线路的电阻损耗＋变压器的负载损耗＋变压器的空载损耗。

　　当线路的阻抗一定时，变压器的损耗就与变压器的经济、合理运行有着密切的关系了。特别是地方小水电网以农业和民用负荷为主，季节性变化和峰谷变化均很大，合理投运变压器起着至关重要的作用。

　　两台同容量变压器的经济运行

　　一台变压器运行时的功率损耗为：

　　Se—变压器的额定功率（kVA）ΔP₀—变压器的空载损耗（kW）ΔPK—变压器的短路损耗（kW）

　　因对给定的变压器，在电源电压、频率不变的前提条件下，Se、ΔP₀、ΔPK均不变，则（4）、（5）式可变为：

　　（6）、（7）两函数对应的曲线有一交点，在交点处ΔPⅠ＝ΔPⅡ，这一点称为经济运行的临界点，临界

　　点的负荷称为临界负荷Sl0.当S＜Sl0时，投入两台变压器的功率损耗最小，最经济。反之，S＞Sl

　　0时，投入两台变压器的功率损耗最小，最经济。

　　两台不同容量变压器的经济运行这种运行又称“母子变压器运行”。它大体可以分为三种运行方式：

　　式中ΔP₀z、ΔPKZ—子变压器的空载损耗及短路损耗。

　　ΔP0m、ΔPkm—母变压器的空载损耗和短路损耗。

　　S—变压器运行的视在功率，

　　Sez、Sem—子、母变压器的额定容量在电源电压和频率均不变时，Sez、Sem、ΔP₀z、ΔPKZ、ΔP₀m、ΔPkm均为定值，则（8）（9）（10）式可写成：

　　当ΔPz＝ΔPm，ΔPz＝ΔPmz，ΔPm＝ΔPmz时（11）（12）（13）三函数可计算出两临界负荷SLj1和SLj2.在临界负荷点，两中运行方式下变压器的功率损耗相等，也就是说“临界负荷”是实现运行方式转变的经济点。

　　当S＜SLj₁时，子变压器投入运行功率损耗最小。

　　当SLj₁＜S＜SLj₂时，母变压器投入运行功率损耗最小。

　　当S＞SLj₂时，子母变压器同时投入运行功率损耗最小。

　　以上计算方法可以推广到多台变压器的并联运行。由此可见，根据科学的计算确定临界负荷，选择变压器的运行方式，可以达到降低线损，节约能源的目的。

　　②进行无功补偿，提高功率因素

　　·充分利用变电所的电容器，对系统进行无功补偿。

　　在电力传输过程中，有功功率和无功率都会造成功率损耗，因此，在功率损耗中含有功损耗和无功损耗，即

　　由上式可以看出，当输送的有功功率一定时，总的功率损耗便决定于输送的无功功率的变化。而线路中输送无功功率的多少，又决定于负荷的功率因素的高低。功率因素越低，说明无功功率越大，在电力传输中无功造成的损耗也越大。在理论上，功率因数从1.0下降到0.85时有功损耗增加38％；而功率因素从1.0下降到0.6时，有功损耗增加178％。因此，我们在地方小水电网进行无功补偿时，应遵循全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡的原则，以使功率因数和电压有较好的状态，这就需要提高变电所电容器的投入率，达到技术降损的功效。

　　·在负荷侧增加无功投入，实现无功就地补偿。也可以要求用户增加低压无功，特别是对新建和扩建增容的用户均要求配足电容器。

　　③平衡配电网络中的三相负荷

　　广大农村低压配电网普遍存在着三相负荷不对称，由于不对称电流的存在，势必在零线上引起功率损耗，从而导致总损耗增加。在农村很难做到三相负荷平衡。不过，可以通过改变供电方式来达到降损的目的。即把以前的单相两线制供电改为两相三相制供电，此种供电方式在国外已存在，且改造费用低，只需在原供电线的基础上增加一根相线及相关金具就可实现。

　　3.2改造输电线路及采用节能新产品

　　在农网改造的基础上，有计划地组织35kV及其以上电压等级线路的改造，设法减少线路中电阻值，从而减少线损。另外，有计划地更换掉高能耗变压器，积极推广应用节能新产品。目前国产非晶合金铁心变压器的价值是同容量S9型产品的1.35倍，两种变压器购置的差价，可在5～7年内由所降损耗少付的电费来抵偿。按变压器的实际寿命20～30年计算，5～7年后节约的电费为净收益。

　　3.3采用正确的计量方式，合理配置计量装置

　　1）要在变电所有小发电站（可能引起电能表反转）的配电出口和小水电原计量方式的基础上各加一套计量装置，采用两套带有止逆装置的计量表进行计量，即可达到正确的计算线损的目的，同时也杜绝了电能表反转引起的计量误差。

　　2）有计划地逐年更换准确度等级不满足要求的计量装置。

　　3）设置专用的二次回路，把电能表回路与继电保护回路和其他仪表回路分开，减小计量二次回路的负担。

　　4）积极推广和应用计量新产品。全电子多功能电能表，集有功、无功、正反向和复费计量于一身，不但体积小，重要轻，而且杜绝了反向计量误差：复比和S级电流互感器，不但满足了用户负荷变化的需要，也将最小负荷计量的允许度降低到额定电流的1％，提高了计量精度，减少了计量误差：计量变化负荷的自动转换电路也已问世，将进一步推进电能计量的发展。有条件的地区在新建和改造小水电网工程中，要大力推广新技术，应用新产品，加快电能计量标准化的步伐。

　　5）将小水电的计量点由以往的发电机出口，移至主变高压侧或出线侧，使计量装置能真正反映出发电厂的上网电量和供电企业的主网供电量。

　　3.4加强用电经营管理

　　1）坚持分压、分线、分片核算线损。每月召开一次线损分析会，分析存在问题，制定整改措施，责任落实到部门及人，使问题能及时发现和解决。

　　2）采用计量箱加封印、加封条，定期调换计量TA，表计及接线盖，开展现场表计轮接。对有异议的用户采用一月多次抄表等做法。

　　3）教育用电营业人员，端正思想，同是制定相应的奖惩机制。

　　总之，造成地方小水电网损耗大的原因很多。如何有效降低损耗，提高经济效益，还有待于我们在今后的实践中逐步总结经验，优化运行体制，不断运用新技术和新设备。