配電網(wǎng)中損耗原因有很多，其中線(xiàn)損和網(wǎng)損是主要的兩種。本文首先介紹了線(xiàn)損和網(wǎng)損的理論計算方法，然后從多個(gè)角度提出了降低配電網(wǎng)的措施。
一、損耗分析
1.理論線(xiàn)損計算法
線(xiàn)損理論計算方法主要有均方根電流法、平均電流法、大電流法、大負荷損失小時(shí)法等。平均電流法、大電流法是由均方根電流法派生出的方法，而大負荷損失小時(shí)法主要適用于電力網(wǎng)的規劃設計。比較有代表性的傳統方法是均方根電流法。
均方根電流法的物理概念是線(xiàn)路中流過(guò)的均方根電流所產(chǎn)生的電能損耗，相當于實(shí)際負荷在同一時(shí)期內所消耗的電能。其計算公式
應用均方根電流法計算10kV配電線(xiàn)路線(xiàn)損主要存在以下問(wèn)題：
①由于配電變壓器的額定容量不能體現其實(shí)際用電量情況，因此對于沒(méi)有實(shí)測負荷記錄的配電變壓器，用均方根電流核與變壓器額定容量成正比的關(guān)系來(lái)計算一般不是*符合實(shí)際負荷情況的。
②各分支線(xiàn)和各線(xiàn)段的均方根電流根據各負荷的均方根電流代數相加減而得到，而在一般情況下，實(shí)際系統各個(gè)負荷點(diǎn)的負荷曲線(xiàn)形狀和功率因數都不相同，因此用負荷的均方根電流直接代數相加減來(lái)得到各分支線(xiàn)和各線(xiàn)段的均方根電流不盡合理。這是產(chǎn)生誤差的主要原因。
2.網(wǎng)損計算法
2.1均方根電流法
均方根電流法原理簡(jiǎn)單，易于掌握，對局部電網(wǎng)和個(gè)別元件的電能損耗計算或當線(xiàn)路出日處僅裝設電流表時(shí)是相當有效的，尤其是在0.4～10kV配電網(wǎng)的電能損耗計算中，該法易于推廣和普及，但缺點(diǎn)是負荷測錄工作量龐大，需24h監測，準確率差，計算精度小，日由于當前我國電力系統運行管理缺乏自動(dòng)反饋用戶(hù)用電信息的手段，給計算帶來(lái)困難，所以該法適用范圍具有局限性。
2.2節點(diǎn)等值功率法
節點(diǎn)等值功率法方法簡(jiǎn)單，適用范圍廣，對運行電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)損的理論分析時(shí)，所依據的運行數據來(lái)自計費用電能表，即使不知道具體的負荷曲線(xiàn)形狀，也能對計算結果的大可能誤差作出估計，并且電能表本身的準確級別比電流表要高，又有嚴格的定期校驗制度，因此發(fā)電及負荷24h的電量和其他運行參數等原始數據比較準確，且容易獲取。這種方法使收集和整理原始資料的工作大為簡(jiǎn)化，在本質(zhì)上，這種方法是將電能損耗的計算問(wèn)題轉化為功率損耗的計算問(wèn)題，或進(jìn)一步轉化為潮流計算問(wèn)題，這種方法相對比較準確而又容易實(shí)現，因而在負荷功率變化小大的場(chǎng)合下可用于任意網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)損的計算，井得到較為滿(mǎn)意的結果。但缺點(diǎn)是該法實(shí)際計算過(guò)程費時(shí)費力，且計算結果精度低。因為該法只是通過(guò)將實(shí)際連續變化的節點(diǎn)功率曲線(xiàn)當作階梯性變化的功率曲線(xiàn)處理或查負荷曲線(xiàn)形狀系數的方式獲取節點(diǎn)等效功率近似地考核系統狀態(tài)。
二、降損措施
1.簡(jiǎn)化電網(wǎng)的電壓等級
減少重復的變電容量城市電網(wǎng)改造工程要求做到：從500kV到380/220V之間只經(jīng)過(guò)4次變壓。除東北部分電網(wǎng)采用500kV、220kV、63kV、10kV、380/220V5個(gè)等級外。其它電網(wǎng)采用500(330)kV、220kV、110(或35)kV、10kV、380/220V5個(gè)等級。即高壓配電電壓在110kV或35kV之間選擇其中之一作為發(fā)展方向。非發(fā)展方向的網(wǎng)絡(luò )采用逐步淘汰或升壓的措施。
2.提高輸電容量，優(yōu)化利用發(fā)電資源
建設新的交流或直流輸電線(xiàn)路，升級現有線(xiàn)路和使現有線(xiàn)路的運行逼近它們的熱穩定限，是提高輸電容量的三種主要方法。
當采用架空輸電線(xiàn)路，遠距離大容量傳輸電能時(shí)，高壓直流輸電線(xiàn)路(HVDC)的效率比高壓交流輸電線(xiàn)路更高一些。在同樣的電壓等級下，HVDC系統的輸電容量是交流線(xiàn)路的2到5倍；而當傳輸的功率相同時(shí)，由于直流線(xiàn)路不傳輸無(wú)功功率，換流器的損耗僅為傳輸功率的1.0%～1.5%，因此HVDC輸電系統的總損耗要小于交流系統。
提高現有線(xiàn)路的輸電容量，可以提高電壓等級，增加導線(xiàn)截面積及每相的分裂導線(xiàn)數，或采用耐高溫線(xiàn)材。近耐高溫線(xiàn)材技術(shù)的進(jìn)步，為減輕中短距離輸電線(xiàn)的熱穩定限的限制提供了一條有效途徑。采用耐高溫線(xiàn)材的輸電線(xiàn)傳輸的電流是普通線(xiàn)材輸電線(xiàn)(例如鋁包鋼增強型導線(xiàn))的2到3倍，而它的截面直徑與普通導線(xiàn)相同，不會(huì )增加桿塔等支撐結構的負擔。在許多情況下，由于電壓約束、穩定性約束和系統運行約束的限制，輸電線(xiàn)路的運行容量遠低于線(xiàn)路的熱穩定限。許多技術(shù)即針對如何提高輸電容量的利用程度而被發(fā)明出來(lái)。例如，當發(fā)生“并聯(lián)支路潮流”或“環(huán)路潮流”問(wèn)題時(shí)，調相器常被用來(lái)消除支路的熱穩定限制。串聯(lián)電容補償是另一種遠距離高壓交流輸電線(xiàn)路常用的提高輸電容量的方法?，F在人們利用大功率電力電子技術(shù)開(kāi)發(fā)了一系列設備，統稱(chēng)為柔性交流輸電設備，它可以使人們更好地利用輸電線(xiàn)、電纜和變壓器等相關(guān)設備的容量。據估計，柔性交流輸電設備的推廣應用，可以將現在受電壓約束和穩定約束限制的線(xiàn)路的大輸電容量提高20%～40%。
3.合理進(jìn)行無(wú)功補償，提高電網(wǎng)的功率因素
無(wú)功補償按補償方式可分為集中補償和分散補償。
3.1集中補償：
在變電站低壓側，安裝無(wú)功補償裝置(電容器)，安裝配置容量按負荷高峰時(shí)的無(wú)功功率平衡計算，安裝電容補償裝置的目的是根據負荷的功率因數的高低而合理及時(shí)投切電容器，從而保證電網(wǎng)的功率因數接近0.9，減少高壓電網(wǎng)所輸送的無(wú)功功率，使輸電線(xiàn)路的電流減少，從而降低高壓電網(wǎng)的網(wǎng)損。
3.2分散補償：
由于電力用戶(hù)所使用的電器設備大多都是功率因數較低，例如工廠(chǎng)的電動(dòng)機、電焊機的功率因數更低，為提高功率因數，要求大電力用戶(hù)的變壓器低壓側安裝電力電容器，其補償原理與變電站的無(wú)功補償大致相同，不同的是用戶(hù)就地補償采用隨機補償，利用無(wú)功補償自動(dòng)投人裝置及時(shí)、合理地投切無(wú)功補償電容器，保證10kV電網(wǎng)的功率因數符合要求(接近0.9)，從而減少10kV配電線(xiàn)路的電能損耗。例如：10kV線(xiàn)路末端進(jìn)行無(wú)功補償，如補償前0.7到補償后功率因數達到0.9，經(jīng)過(guò)補償后，電能損失減少了39.5%，節能效果可見(jiàn)一斑。
4.抓緊電網(wǎng)建設，更換高耗能設備
導線(xiàn)的電阻和電抗與其截面積成反比.因此，截面積小的線(xiàn)路電阻和電抗大，在輸送相同容量負荷情況下，其有功和無(wú)功損耗大。目前，配電網(wǎng)，特別是農網(wǎng)中，部分線(xiàn)路線(xiàn)徑截面小，負荷重，導致線(xiàn)損率偏高。此外，配電網(wǎng)中還存在相當數量的高耗能配電變壓器，其空載損耗P、短路損耗P、空載電流百分值I%、短路電壓百分比U%等參數偏大.根據這些情況，應抓緊網(wǎng)架建設，強化電網(wǎng)結構，并按配電網(wǎng)發(fā)展規劃，有計劃、有步驟地分期分批進(jìn)行配電設施的技術(shù)改造，更換配電網(wǎng)中殘舊線(xiàn)路、小截面線(xiàn)路以及高耗能變壓器。
5.降低輸送電流、合理配置變電器
5.1提高電網(wǎng)的電壓運行水平，降低電網(wǎng)的輸送電流。若變電站主變采用有載調壓方式調壓，調壓比較方便，根據負荷情況，隨時(shí)調節主變壓器的分接開(kāi)關(guān)保證電網(wǎng)電壓處于規程規定的波動(dòng)范圍之內，好略為偏高，避免負荷高峰期電網(wǎng)的電壓水平過(guò)低而造成電能質(zhì)量的下降，同時(shí)也可提高線(xiàn)路末端的電壓，使線(xiàn)路電流下降，從而達到降損目的，例如：電壓水平從額定值的95%升到105%時(shí)，線(xiàn)路所輸送的電流降低9.5%，電能損耗下降18.2%。同樣道理，對于用戶(hù)配電變壓器及10kV公用配變，可根據季節的變化，在規程規定電壓波動(dòng)范圍內可合理調節配變的分接開(kāi)關(guān)，盡量提高配網(wǎng)的電壓運行水平，同樣達到降損的目的。另外，可根據負荷的大小，利用變壓器并列經(jīng)濟運行曲線(xiàn)分析負荷情況，合理切換，實(shí)行并列運行或是一單臺主變運行，減少變電站的主變變損。
5.2提高輸配電網(wǎng)效率的另一項關(guān)鍵技術(shù)，就是提高電氣設備的效率。其中，提高配網(wǎng)變壓器的效率尤其具有重大意義。從節能的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，因為配網(wǎng)變壓器數量多，大多數又長(cháng)期處于運行狀態(tài)，因此這些變壓器的效率哪怕只提高千分之一，也會(huì )節省大量電能?；诂F有的實(shí)用技術(shù)，節能變壓器的損耗至少可以節省15%。
通常在評價(jià)變壓器的損耗時(shí)，要考慮兩種類(lèi)型的損耗:鐵芯損耗和線(xiàn)圈損耗。鐵芯損耗通常是指變壓器的空載損耗。因為需要在變壓器的鐵芯中建立磁場(chǎng)，所以不論負荷大小如何，它們都會(huì )發(fā)生。線(xiàn)圈損耗則發(fā)生在變壓器的繞組中，并隨負荷的大小而變化。因此它又被稱(chēng)為負荷損耗。
變壓器的空載損耗可以通過(guò)采用鐵磁材料或優(yōu)化幾何尺寸來(lái)減少。增加鐵芯截面積，或減小每一匝的電壓，都可以降低鐵芯的磁通密度，進(jìn)而降低鐵芯損耗。減小導線(xiàn)的截面積，可以縮短磁通路徑，也可以減小空載損耗。降低負荷損耗有多種方法，比如采用高導通率的線(xiàn)材，擴大導線(xiàn)截面積，或用銅導線(xiàn)來(lái)替代鋁導線(xiàn)。采用低損耗的繞組相當于縮短了繞組導線(xiàn)的長(cháng)度。更小的鐵芯截面積和更少的匝數，都可以減少線(xiàn)圈損耗。
從以上的分析可見(jiàn)，減少空載損耗可能導致負荷損耗的增加，反之亦然。因此，降低變壓器的損耗是一個(gè)優(yōu)化的過(guò)程，它涉及物理、技術(shù)和經(jīng)濟等各方面因素，還要對變壓器整個(gè)使用壽命周期進(jìn)行經(jīng)濟分析。在大多數情況下，變壓器的設計都要在考慮鐵芯及繞組的材料、設計，以及變壓器的業(yè)主總費用等各方面因素后，得到一個(gè)折中的方案。合理配置配電變壓器，對各個(gè)配電臺區要定期進(jìn)行負荷測量，準確掌握各個(gè)臺區的負荷情況及發(fā)展趨勢，對于負荷分配不合理的臺區可通過(guò)適當調整配電變壓器的供電負荷，使各臺區的負荷率盡量接近75%，此時(shí)配變處于經(jīng)濟運行狀態(tài)。在低壓配電網(wǎng)的規劃時(shí)，也要考慮該區的負荷增長(cháng)趨勢，準確合理選用配電變壓器的容量，不宜過(guò)大也不宜過(guò)小，避免“大馬拉小車(chē)”的現象。另外嚴格按國家有關(guān)規定選用低耗變壓器，對于歷史運行中的高損耗變壓器，在經(jīng)濟條件許可的情況下，逐步更換為低損耗變壓器，減少配電網(wǎng)的變損，從而提高電網(wǎng)的經(jīng)濟效益。
6.降低導線(xiàn)阻抗
隨著(zhù)城區開(kāi)發(fā)面積不斷擴張，低壓配電網(wǎng)也越來(lái)越大，10kV配電網(wǎng)也不斷延伸，如何規劃好各個(gè)供電臺區的供電范圍將至關(guān)重要，隨著(zhù)居民生活水平的不斷提高，用電負荷與日俱增，為了解決0.4kV線(xiàn)路過(guò)長(cháng)、負荷過(guò)重的問(wèn)題，在安全規程允許的情況下，將10kV電源盡量引到負荷中心，并且根據負荷情況，合理選擇10kV配變的分布點(diǎn)，盡量縮小0.4kV的供電半徑(一般為250m左右為宜)，避免迂回供電或長(cháng)距離低壓供電。目前，研究人員正在研究高溫超導體，用它制成的高溫超導輸電線(xiàn)所能傳輸的電能是普通銅質(zhì)線(xiàn)材的3到5倍。即使算上用于超導材料冷卻的消耗，采用高溫超導線(xiàn)材的輸電網(wǎng)的損耗,也要遠小于普通的架空輸電線(xiàn)和電纜。與普通線(xiàn)材的5%到8%的電網(wǎng)損耗相比，采用高溫超導線(xiàn)材的電網(wǎng)損耗僅為0.5%。而且，如果用超導線(xiàn)材替代傳統變壓器繞組中的銅導線(xiàn)，還可以進(jìn)一步降低網(wǎng)損。以一個(gè)100兆瓦變壓器為例，超導線(xiàn)圈變壓器的總損耗(包括線(xiàn)損，鐵耗和線(xiàn)圈冷卻消耗)一般是普通變壓器的65%到70%。
無(wú)論高低壓的線(xiàn)路截面選擇都對線(xiàn)損影響大，在規劃時(shí)要有超前意識，準確預測好該處在未來(lái)幾年內的負荷發(fā)展，不得因負荷推測不準而造成導線(xiàn)在短期內過(guò)載。在準確推測負荷發(fā)展的前提下，按導線(xiàn)的經(jīng)濟電流密度進(jìn)行選型，并留有一定裕度，以保證配電網(wǎng)處于經(jīng)濟運行狀態(tài)，實(shí)現節能的目的。
7.降損的管理措施
由管理因素和人的因素造成的線(xiàn)損稱(chēng)為管理線(xiàn)損。降低管理線(xiàn)損的措施有多種，而定期展開(kāi)線(xiàn)損分析對于確保取得佳的降耗目標和經(jīng)濟效益起著(zhù)非常重要的作用。首先要比較統計線(xiàn)損率與理論線(xiàn)損率，若統計線(xiàn)損率過(guò)高，說(shuō)明電力網(wǎng)漏電嚴重或管理方面存在較多問(wèn)題.其次理論線(xiàn)損率與佳線(xiàn)損率比較，如果理論線(xiàn)損率過(guò)高就說(shuō)明了電力網(wǎng)結構或布局不合理，電力網(wǎng)運行不經(jīng)濟，后如果固定損耗和可變損耗對比，若固定損耗所占比例較大，就說(shuō)明了線(xiàn)路處于輕負荷運行狀態(tài)，配電變壓器負荷率低或者電力網(wǎng)長(cháng)期在高于額定電壓下運行?？傊归_(kāi)定期線(xiàn)損分析工作不僅可找出當前線(xiàn)損工作中的不足，指明降損方向，還可以找出電力網(wǎng)絡(luò )結構的薄弱環(huán)節，發(fā)現電力網(wǎng)運行中存在的問(wèn)題，并可以查找出線(xiàn)損升、降的原因，確立今后降損的主攻方向。
降損節電是復雜而艱巨的工作，既要從微觀(guān)抓好各個(gè)環(huán)節具體的降損措施，又要從宏觀(guān)上加強管理：從上到下建立起有技術(shù)負責人參加的線(xiàn)損管理隊伍，定期進(jìn)行線(xiàn)損分析，及時(shí)制定降損措施實(shí)施計劃；搞好線(xiàn)損理論計算工作，推廣理論線(xiàn)損在線(xiàn)測量，及時(shí)掌握網(wǎng)損分布和薄弱環(huán)節；制定切實(shí)可行的網(wǎng)損率計劃指標，實(shí)行逐級承包考核，并與經(jīng)濟利益掛鉤；搞好電網(wǎng)規劃設計和電網(wǎng)改造工作，使網(wǎng)絡(luò )布局趨于合理，運行處于經(jīng)濟狀態(tài)；加強計量管理，落實(shí)有關(guān)規程。
雖然降低損耗的方式多種多樣，但我們不應盲目模仿，而應按照具體要求來(lái)采取不同的降損措施。
