芻議電力輸配電線路的節能降耗技術

摘要：我國用電量隨著經濟的發展和人們生活水平的提高在不斷增多，因此在某些地區出現了用電量不足的問題。在電力輸配電線路中均存在電阻，也就存在一定的功率損耗問題，因此加強電力輸配電線路節能降耗能夠減少電力功率損耗。文章對電力輸配電線路的節能降耗技術進行了分析。

關鍵詞：電力輸配電線路；節能降耗技術；用電量；功率損耗；電力系統；電力需求

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0096-02

隨著國民經濟水平的日益提高，我國的電力需求量急劇增加，尤其是一些一二線的大城市，電力甚至是供不應求。在當今建設資源節約型社會的道路上，如何解決電力輸配電線中的能耗問題成為一個重大課題，同時也成為人們密切關注的問題。本文則對電力輸配電線路的節能降耗意義及其具體技術進行分析。

1 電力輸配電線路節能降耗的重要意義

隨著經濟和人口的迅猛發展，尤其是城市人口的快速增加，我國的電力資源顯得日趨緊張，部分大中城市的用電甚至出現捉襟見肘的尷尬境遇。電力系統本身就是一個電能的使用者，而在電能傳輸的過程中，輸配電線路也會產生一定的能耗，降低電力企業的經濟效益。因此，為了降低輸配電線路能耗，實現節能，提高電力企業的經濟效益，加強對電力輸配電線路節能降耗技術的探究勢在必行。由于在電力傳輸系統的各個設備以及傳輸線路中都存在電阻，因此在電力的傳輸過程中產生功率的損耗在所難免，我們稱之為線損。線損主要是由固定損耗、可變損耗以及其他損耗組成，固定損耗實質上就是指線路損耗，與電荷變化無關，線損的多少主要是由電壓、設備質量以及設備容量決定，而變壓器的銅損和線圈的銅損主要構成了可變損耗，另外，由于在輸電過程中一些人為因素或輸電管理不當也會造成其他一些功率損耗，而這部分損耗恰恰又是不容易控制的。由此可見，輸電系統本身的耗電量就相當巨大，面對我國電力資源日漸緊缺的現狀，必須加大對電力設施建設的投資，加快研發節能降耗技術的進程，切實提高我國供電效率，為國家電力資源的節約出一份力。

2 電力輸配電線路節能降耗技術的必要性

因為在電力系統之中，輸電環節所需要用的每一個元件或者是設施都肯定會存在電阻，因此在電流經過的時候勢必會導致功率的損耗，而這樣的損耗在高壓遠距離輸電過程之中被稱為線損。線損指的就是電流在電網中進行傳輸或者是在進行分配的過程之中，由于各個電器元件以及輸電設備和導線的內阻所導致的功率損耗，而線損分為固定損失、可變損失以及其他損失三種。固定損失指的是所損耗的功率不會隨著用電負荷的增加而增加，是一個完全恒定的數值，只和輸電電壓以及輸電設備品質有關；可變損失指的就是電路之中的功率損耗會隨著用電負荷變化而變化，比如變壓器之中銅制線圈造成的銅損、或者其他輸電設備之中的銅制線圈所造成的銅損以及輸配電線路之中其他的一些會產生變化的功率損耗；其他損失指的就是在輸電過程之中由于管理或者調度存在問題而造成的損耗。

第一，在設計和施工的過程之中，可以盡可能地減小導線的長度。使用直線模式來替代低壓柜之中的回頭導線，這樣可以使得變電配電所和負荷中心之間的距離大大減小，也可以大幅度降低每年的運行費用。

第二，提高供配電系統的功率因素。變壓器、電動機、家用電器等的負荷類型都屬于電感式負荷類型，這就導致會產生很多沒有功率的滯后性電流，這一類電流會從系統之中逐漸流出，在經過電纜之后，直接從末端進入用電器，也就大大增加了輸電過程中的線損。

第三，供配電線路當中，往往都會有諧波電流存在，這一類電流同樣會提高電能的耗損，而且還會嚴重影響到供配電的線路以及用電設備。為了盡可能地將諧波危害降到最低，我們通常會在變壓器電壓較低的一端加裝源慮波器以及無源濾波器，將這兩種濾波器進行混合運用，在必要的時候還可以使用一些節電設備，從而達到降低電能損耗的目的。

3 電力輸配電線路節能降耗的具體技術

3.1 減少輸電線路的能耗

3.1.1 縮短線路長度。在輸電線路的設計過程當中，應綜合考慮各方面的因素，盡可能地減少線路長度，具體說來就是盡量避免曲折，設計直線型出線回路，尤其是在高層建筑的線路設計中，更應考慮將配變電室建在電氣豎井最近的地方，最好是能夠將電氣豎井建在樓層的中央部位，以減少由豎井引出的線路面積。

3.1.2 采用架空絕緣導線。在電力系統中輸配電線路是重要的組成部分，進行電能的輸送，將電能輸送到用戶。當前我國電力系統的輸配電線路采用的導線主要是鋼芯鋁絞線，但是導線的截面積不同，進行輸配線路的節能降耗，其實就是對輸配電線路的有功功率進行節約。輸配電線路的長度、導線截面積等都會影響輸配電線路的節能降耗。經過研究分析得出，在電能輸送負荷不變的條件下，將輸配電線路的導線進行更換可以有效地實現節能降耗，將截面積小的導線換成截面積大的導線，可以在效降低由線路電阻產生的能耗。在輸配電線路中采用架空絕緣導線，可以在很大程度上起到節能降耗的作用。首先，架空絕緣導線，顧名思義是將由絕緣材料制成的電纜架設到電網的高空位置，這樣可以保障線路運行的安全性。其次，架空絕緣線路可以避免線路的交叉，并且能夠及時應對由于突發情況造成的停電問題，它的高性能也可以減少維修次數。最重要的是，架空絕緣導線的阻抗通常僅僅是普通導線的1/3，這就意味著在電力傳輸過程中可以極大地減少電能的損失，另外，高空絕緣導線的抗腐蝕能力也是非常強的，可以延長線路的使用壽命。

3.2 合理規劃電網

電網的規劃是否合理會直接影響到線損的多少。隨著科學技術的迅速發展，其在電網中的運用也越來越廣泛。例如在線監控技術、檢測技術、自動化技術等的運用很大程度上提高了電網的作業效率，在減少電能損耗上面功不可沒。利用網絡技術和計算機技術來合理規劃電網，具體說來就是通過利用這些高新技術來精確計算電網相關參數，為輸配電系統設計最佳運行方案，將線損降到最低。在電力系統中，電壓是影響線損的一個非常關鍵的因素，電壓過低，電網不能夠正常運行，電壓過高又會造成不必要的電能損失，因此規劃電網的一個關鍵環節就是設置合理的運行電壓。另外，在電力系統中無功功率損失也是一項非常顯著的現象，在電力輸送過程中，無功電流產生的功率基本都損失掉了，針對這個問題可以用無功補償技術加以解決，合理選擇無功補償方式，補償容量和補償點進行補償，減少電能的損失。

3.3 舊網改造

一些線路過于陳舊，年久失修，是造成線損的一個重要原因，同時對電力的安全運行也有潛在的風險。因此對于那些使用時間過久的線路要進行徹底的翻修，在翻修的同時，就可以參照上面已經敘述過的方法策略并結合當地的實際情況作出調整，爭取做到一次翻修，長期有效。在電網改建時，可以考慮在負荷中心直接設置110kV或220kV的電壓，這樣可以減少變電層次，簡化網絡結構，省料省時。另外電線即使不用架空絕緣導線，也要選擇截面較大的導線，因為導線截面面積越大，其電阻越小，在電力輸送過程中產生的能耗也就越少。盡管如此一來會加大線路的資金投入，但就電能日日夜夜不停消耗的事實相比，這樣的投資是值得的，而且效益是長遠的。

3.4 加快新型材料和設備的研制和研發

金屬導線中，電流大小和它產生的感應電動勢大小，金屬本身的相對導磁率以及金屬的截面面積大小成正比。經研究表明，不同的材料在線路中所產生的磁干擾效果是不同的，有實驗數據顯示，鐵質材料在線路中的導磁率高達250～1000，而銅和鋁卻只有1，這也說明為什么普通的導線大多數是用銅和鋁制成，而非用鐵制成，盡管鐵的價格遠沒銅和鋁高。如果用鐵質導線，由于其超高的導磁率，就會導致其感應電動勢增大，從而產生較大的渦流，大量電能轉化為熱能散失掉了。因此，采用低導磁率的材料用來制作輸電導線，也不失為一種節能降耗的可行性措施。目前我國已經開發運用的低導磁率導線材料主要有高強度鋁合金材料、耐熱鋁合金材料和一些銅質材料等。隨著研究的不斷深入，會有更多這方面的材料被研發出來廣泛運用到電網當中。另外，除了不少低導磁率的導線材料被研發出來，一些新型電力設備也相繼問世，卻能起到很好的節能降耗作用。例如新型的低損耗變壓器，它的空載損耗降低了4/5，這個數字在電能節約上面已經是相當可觀了。

4 結語

作為一個發展中的大國，我國的用電量相當驚人，其中的電能損失更是不能忽視。尤其是隨著國民經濟水平的日益提高，我國的電力需求量急劇增加，特別是一些一二線的大城市，電力甚至是供不應求。在當今建設資源節約型社會的道路上，解決電力輸配電線中的能耗問題迫在眉睫。只有關注細節，才能夠開源節流。本文首先就電力輸配過程中存在的一些問題和電力輸配電線路節能降耗的必要性進行了簡單的闡述，接著就針對細節問題對一些電力輸配電線路節能降耗的技術做了初步探討。

參考文獻

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作者簡介：陳波（1963-），男，四川蓬安人，國網四川蓬安縣供電有限責任公司副總工程師，發展建設部主部主任，工程師。