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摘要：供配电系统在输变电过程中，高压供电线路、配电变压器、低压配电线路都会产生电能损耗。本文重点对配电线缆、配电变压器、谐波以及三相负载不平衡方面产生有功损耗的原因及影响能耗的因素进行了详细分析论述。重点从提高供电电压、配电变压器的选择、供配电系统线路设计选型、提高供配电系统功率因数、三相负载平衡等多个方面，论述了在配电环节的节能技术和方法。
关键词：配电系统；电能损耗；节能
1引言
电能是现代社会经济发展的重要保障，电力企业在进行电能供应的过程中，对减少电能损失是非常重视的，对于大型企业在用电过程中变配电环节的电能损耗也不可忽视，降低企业变配电环节的电能损耗也成为了企业降低用电成本获得更多经济效益的重要手段。企业在生产用电过程中，使用了大量的高低压电缆、线路和配电变压器。在配电环节因电压选择不合理、三相负荷不平衡，配电线路导线选择不恰当以及配电变压器容量、型号选取不适当等，都会造成极大的电能损耗。因此，企业采取有效的节能措施降低配电环节能耗对降低企业生产成本也至关重要。
2配电环节的电能损耗分析
2.1配电线缆产生的电能损耗
企业配电系统使用大量的电线电缆，线缆存在一定的电阻值（R）,在电能输送过程中流过线路的电流（I）在线缆中会产生热量，必然造成电能输送环节会产生一定的功率损耗。因此在使用电能过程中，高、低压配电线路以及室内的配电线路，在电能输送的过程中都会有一定的功率损失。配电线缆产生的电能损耗大小与流过该线路电流的平方成正比，与线路的电阻值成正比。
2.2电力变压器产生电能损耗
变压器的空载损耗，是指变压器在额定电压和额定频率条件下．变压器的二次侧不带负荷，处于开路状态．一次侧电路供给的功率全部成为变压器的损耗。因为变压器在空载条件下，它的一次绕组的电流数值小，因此，其铜损也很小，通常将变压器的空载有功损失近似地认为等于变压器的铁损。
2.3谐波电流产生附加电能损耗
随着电气技术的快速发展，大量照明用的气体放电灯、变频水泵、变频风机等设备的广泛应用，均向电网输送了大量的高次谐波。大量的谐波会对各种电气设备产生附加损耗。
2.4三相负载不平衡产生的电能损耗
在配电系统中，三相负荷越接近，中性线电流越小，进而中性点电位浮动小，各相负载电压得以保证，能耗也最小。若系统三相负荷对称运行，零线上通过电流则为零；而三相负荷不平衡时，各相的负荷电流不相等，就在相间产生不平衡电流。对于有中性线引出的低压系统，这些不平衡电流除了在相线上引起损耗外，还将在零线上引起损耗，对应增加系统输电线路线损。
3影响供配电系统能耗因素
3.1影响供配电线缆电能损耗的因素：
3.1.1供配电线缆损耗与配电线路电压、功率因数有关。线缆产生的损耗与流过线路电流的平方成正比，因此配电系统线缆电能损耗与送电线路电压高低和用电负荷功率因数息息相关。线路电压越高流过线路的电流越小，线缆损耗也越小，线路电压越低损耗越大。用电负荷的功率因数越高相对流过线缆的电流越小，损耗约就越小，功率因数越低损耗则越大。
3.1.2供配电线缆电能损耗与线缆导体的材质、长度、线缆导体的截面积有关。导线电阻值的大小与导体导电率、导体长度成正比，与导体截面积成反比。供配电线缆产生的损耗与线缆的电阻值成正比，因此配电系统线缆电能损耗与线缆的导体导电率、线缆长度成正比，与线缆导体的截面积成反比。
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3.2影响配电变压器电能损耗的因素：
3.2.1配电变压器的空载损耗与变压器制造工艺有关。变压器的空载有功损失近似地认为等于变压器的铁损，制造工艺越先进变压器空载损耗越小。
3.2.2配电变压器的负载损耗与变压器所带负荷及变压器绕组材质有关。配电变压器选用铜芯绕组还是选用铝芯绕组与变压器负载损耗相关。在输送相同功率的情况下，选用电阻值较小的铜芯绕组要比铝芯绕组更加节能。
3.3.3配电变压器损耗与功率因数有关。在配电变压器传输相同功率的情况下，负荷侧需求的无功越少（即功率因数越高），流过变压器绕组电流越小，变压器有功损耗越小。
3.3谐波电流产生附加电能损耗的影响因素：
谐波电流会增加变压器铜损和漏磁损耗，对于旋转电机也会造成额外的铁损和铜损，进而影响旋转电机的机械效率和稳定转矩。因此供配电系统中，谐波电流、电压超标越严重引起的附加损耗越大。
3.4影响供配电系统三相负载不平衡的因素：
供电环节元件三相参数不对称，往往是由于线路的不平衡引起的。供电环节的三相元件主要包括发电机、变压器和线路(架空线和电缆)等。三相架空线路由于在架设时三相导线的排列方式不能完全保证相对地、相间的相对位置关系完全对称。
4降低配电系统能耗的方法
4.1提高配电电压等级，对原有配电区域如6KV系统积极进行升压改造，降低供配电系统电能损耗。在配电环节中提高供电电压等级可以有效降低电能损耗，有资料认为6KV升压到10KV，负载损耗可以降低到64%左右。
4.2减少低压配电线路长度，降低配电线路有功损耗。因配电线路采用380V或220V电压，流过线缆的电流相对较大，配电线路越长损耗越大。因此配电设计阶段就要考虑合理选择配电变压器位置，配电变压器安装靠近负荷中心，配电线路要尽可能走直线、避免迂回供电，减少低压配电线路长度最终达到节能的目的。
4.3增大配电线路导线截面，使用电阻率较低的铜材质线缆，减小线缆电阻值降低电能输送环节的电能损耗。对于比较长的线路，在满足载流量、动热稳定、保护配合、电压损失等条件下，可根据情况经过经济效益比较，加大线缆截面和选用铜芯线缆，可有效降低配电线路的损耗。
4.4使用节能新型配电变压器，合理选择变压器容量，提高变压器效率，降低配电变压器损耗。近年研制采用非晶合金材料的干式变压嚣空载掼耗可以降75％，节能环保的效果明显。配电变压器负载率在50%—70%相对效率最高，尽量避免轻载运行或满载运行，这两种方式下变压器效率相对较低，合理选择变压器容量将有利于降低能耗，变压器负荷率在70%左右较为适宜。
4.5采取提高系统功率因数的措施，降低供配电环节电能损耗。配电系统中的用电设备，电动机等都具有电感特性．需要从系统吸收无功。无功电流在线路上产生有功损耗．而这部分损耗是可以通过提高功率因数的方法改变的。由于感抗产生的是滞后时无功，可采用电容器补偿，安装电容器等无功补偿装置．可以提高功率因数。
4.6采用滤波装置治理供配电系统谐波，降低谐波电流造成的电能损耗。
采用无源滤波装置治理谐波。这种滤波装置简单，成本低，但不能滤除所有谐波，适用于谐波比较稳定、集中的负荷；采用有源电力滤波器治理谐波，主要用于补偿较大谐波负荷，此时电流互感器应装设在负荷的供电回路上。有源滤波装置响应速度快，能够实现动态补偿，且装置占地面积小。有源滤波装置相对投资较大，实际选用当中应进行经济对比分析；采用有源、无源非调谐式滤波补偿装置的组合滤波补偿治理谐波，即实现了安全补偿，又彻底滤除了谐波，并可以节约成本。
4.7合理分配不同相线接带负荷，保证三相负载平衡。在实际运行当中定期检测负载平衡状况，及时对负载进行调整保证三相负载的平衡，从而降低线损。
5结论
企业在配电环节，系统电压选择不合理、供电线路配电变压器选型、布置不合理，系统功率因数过低、注入系统谐波含量过大、供配电系统三相负载不平衡都有可能造成极大的电能浪费。通过以上分析论述，通过提高供电电压等级、选择节能配电变压器、合理选择供配电系统线缆、提高配电系统功率因数、积极治理谐波及合理平衡三相负载等多个方面采取有力措施和方法，降低配电环节的电能损耗，可以进一步降低企业的用电成本。
参考文献：
[1]注册电气工程师执业资格考试辅导教材 北京电力出版社出版 2004年
[2]刘洪涛、配电变压器节能研究 （学位论文） 硕士 2008
[3]送电线路运行和检修 中国电力出版社出版 2004
作者简介：高海涛，男，汉，籍贯，甘肃；研究方向输变电及继电保护。
论文作者:高海涛,唐长忠,蒙玉仓,米玉鸿
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/3
标签：变压器论文; 电能论文; 谐波论文; 线路论文; 线缆论文; 电流论文; 系统论文; 《电力设备》2016年第15期论文;