试论输配电线路线损的差异及其降损的方法

试论输配电线路线损的差异及其降损的方法

苏千勇

广东电网有限责任公司湛江徐闻供电局524100

摘要：随着我国经济的不断发展，各行业及居民的用电量也会随之增加。但目前的输配电线路中存在线路损耗，严重影响了电力企业的经济效益。本文对高压配电网和线路损耗、交流和直流输电方式出现的线路损耗以及两种输电方式线路线损存在的差异进行阐述，并对减少输电线路线损的措施进行总结，从而降低线路损耗，保证输配电线路的稳定运行，促进我国电力企业的发展。

关键词：输配电线路；线损差异；降损方法

高压直流电和高压交流电是高压输配电的主要形式。由于高压直流电有能量损耗小、电能输送容量小和输送距离长的特点，因此在输配电系统中高压直流电的应用明显高于高压直流电。但是在实际情况中，无论是高压直流电还是高压交流电，都会产生线路损耗，所以，降低配电线路线损变得极为重要。

一、高压配电网和线路损耗统述

无功补偿电容、杆塔、架空线路、配电变压器、杆塔、电缆、隔离开关和附属设施等共同组成了高压配电网。高压配电网的电能是由地区发电厂或者输电网提供，通过两种方式（依据电压逐级分配和配电设施就地分配）向各类用户分配，其作用是在电力网中分配电能。

通常情况下，输电线路的电压为35～110kV时，则为高压配电网。闭环设计是高压配电网常用的设计方法，运行方式是以开环为主，辐射状是其主要结构特征。与输电线相比高压配电线线径相对较小，造成其R/X偏大。R/X偏大对高压配电网的潮流计算的收敛性带来一定影响。

线路损耗是指在电能传输过程中出现能量损耗，发生于导线中。产生能量损耗包括以下几个方面，其一，当电流通过有电阻的导线时，产生有功功率损耗，其二，带电的一些电晕放电产生有功率损耗，最后，线对接间以及线线间的绝缘出现漏电。其中第二种占的损耗相对较小。

二、交流输电方式下出现的线路损耗

线路无功损耗、线路运行的趋肤效应以及线路运行时的电晕放电是高压输配电交流输电方式下常见的线路损耗。

根据高压输配电交流输电运行原理，当线路在运行过程中，大地电流以及线路中的导线受到交变电流的作用后，会相互集中，产生趋肤效应。发生趋肤效应后，如果大地和导线间的交变电流频率越大，则趋肤效应现象会愈发明显。当发生趋肤效应后，电流通过线路导体内部的截面面积会大大减小，造成有效电阻变大，增加了线路的运行功率，从而出现线路损耗。

在高压输配电线路运行过程中出现电晕的现象包括以下两点。其一，外部运行环境对输配电线路造成影响。外部环境是指环境污染，污染过重、空气密度过小以及环境恶劣都会使电晕放电现象愈发明显，增加了放电强度，其二，输配电线路的性能有缺陷。当输配电线路的电压越高时，电晕放电现象出现的可能性也会越大，导致放电强度增加，如果输配电线路电压越低，电晕放线现象发生率也会降低，放电强度也因此降低。由此可见，对空气和环境的质量进行有效的控制以及确保线路自身的质量是避免高压输配电线路出现电晕放电现象的重要手段。

三、直流输电方式下存在的线路损耗

接地极统损耗、换流站损耗以及直流线路损耗是直流输电损耗的主要形式。而绝缘介质损耗、电阻损耗和电晕损耗是直流线路损耗的主要形式。常见的直流输电线损耗是电阻损耗，不计电晕消耗的线损率。

导线电流密度及送电距离和直流输电线的线损率成正比，其中直流输电线的线损率不包括电晕损耗，电压和直流输电线的线损率成反比。在电压一定的条件下，导线电流密度及送电距离和输电线的线损率呈线性关系，也就是说，输送功率会随着直流输电线路的线损率的增大而增大。由于直流输电线路的各级具有独立性且存在极性效应，因此就存在正负极性，同级、双极及单级电晕的分类。

四、高压交、直流输电线路线损的差异分析

电晕损耗以及输电线电阻热损耗是交、直流输电线路线损共同出现的损耗。由于直流输电线路会出现空间电荷效应，因此导致交流输电线路与电晕损耗大。而且在直流输电线路中存在极性效应，与交流输电线路相比，其受到气候环境的影响较少。直流输电线路的电阻相对较小，不会出现趋肤效应，能够充分利用导线的截面，使其线路损耗远远低于交流输电线路损耗。直流输电线路不会出现容抗以及感抗的功率损耗，当其趋于稳定状态时，线路电压平稳分布且不存在电容电流。经济性是直流输电线路的主要特点，使用2根导线就能够保证直流输电线路的正常运行，而且在2根导线下一回直流线路的输出功率最高可达3000MW。如果在直流线路中使用3根导线，一回直流线路的输出功率最高可达1000MW，明显低于2根导线下一回直流线路的输出功率。

五、减少输电线路线损的方法

通过对交、直流输配电线路产生线损的原因进行分析，联系实际输配电线路的运行情况，采取相应措施，降低交流和直流输配电线路产生的线损。

1降低交流输配电线路损耗的方法

线路无功补偿、电晕放电和趋肤效应是造成高压交流输配电线路线损的主要因素。可以根据线损的主要因素采取针对性措施，从而有效地降低线路损耗。可以调节线路无功功率的分布，降低线路损耗。在进行合理分配有功功率以及提高功率因素过程中，要确保合理分布无功功率。通过增加无功补偿装置，不仅能够起到调节无功潮流分布的作用，还可增加负荷功率因数，从而降低电压损耗以及有功损耗。还可以降低变压器传输过程中的无功功率以及发电机送出过程中的无功功率，降低线路线损。通过减少电晕放电现象的发生率，降低线路损耗。根据线路电晕放电原理可知，当导线在运行过程中出现电晕现象，就易造成导体内导线半径和电压分裂数增加，可以将原来的导线换成大截面面积的导线，还可以使用分裂导线减少原导线表面的电厂强度，防止线路出现电晕放电，从而降低线路损耗。为了能够降低线路发生趋肤效应，可以把多跟绝缘细导线编成小束，将编成的小束导线取代与其同截面面积的导线，从而改变输配电线路中的交变磁场，在此情况下，导线内会产生涡流，造成导体横截面的电流不均匀分布，而是被集中和输送至导体表面，大大降低了线路的电阻，有效的降低线路损耗，起到降低交流输配电线路损耗的作用。

2减少直流输配电线路损耗的措施

电阻损耗是直流输电线路产生损耗的主要原因，降低电阻损耗，从而达到降低直流输配电线路损耗。可以通过对线损进行控制和增加直流输电电压的方法降低线损。在导线电流密度固定的条件下，线损会随着直流输电压的升高而减少，当送电距离越长时，存在的差别也越大，因此提高电压时降低线损的重要途径。通过减少电流密度，降低线损。送电距离固定时，电流密度和线损率呈正比，即架空线的线损会随着电流密度的减少而降低，架空线的线损率固定时，电流密度和送电距离成反比，即电流密度会随着送电距离的增长而减小。由此可见，减少电流密度可降低线路损耗。还可采用双极线并联的运行方式降低线路损耗。

总结

输配电线路在运行过程中产生线路损耗，对电力企业的经济发展有着严重影响。出现线路损耗，不仅造成电能资源耗费，还阻碍了节能保护。进行输配电线路进行设计和施工过程中，针对高压输配电交流和直流线路出现线路损耗的根本原因，采取针对性措施，降低线路运行过程中的线路损耗，提高电力企业的经济效益，从而保证我国电力企业持续、稳定发展。

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