城镇典型配电线路定量节能评估的模型构建

城镇配电线路具有负荷较重、特性复杂、线损较大、电压质量改善空间大等特点。加强其节能潜力的定量评估有助于针对性地提出改善策略和改造方案，为配电网规划方案的制定提供了依据[1～3]。
　　新圩线引自明城变电站10kV母线，中压主干线路长6.007km，其中包括LGJ-240的架空线5.323km，YJV22-300的电缆线0.684km。新圩线所接配变共15台，总容量13710kVA，包括5台公变、10台专变，其中有7台S9型专用变压器。新圩线主要负荷为工业用电和居民用电。2012年5月新圩线最大馈线电流为402.51A，负载率约94.08%；变电站母线电压在10.10kV左右。
　　本文采用PSAS配电网节能评估与规划分析软件[4]，针对该线路进行了节能评估的计算，给出了定量分析结果。
　　一 最大方式初始潮流分析
　　新圩线初始最大潮流的总体情况如表1所示，中压线路损耗占网损的主要部分约为89%，线路所接的负荷偏重，部分配变负载率高，配变铜损、铁损较小，低压无功补偿不足，功率因数低，线路首段运行电压不高，线路最低电压出现越下限的情况。
　　二 节能降耗潜力分析计算
　　（1）改变无功控制策略的节能潜力
　　假设规定新圩线专变和公变通过无功补偿使得功率因数全部达到1.00，在这种较为理想的情况下，由于公变及专变功率因数的提高使线路无功输送量大幅减小，从而能有效降低网损率。采用该种方法的效益对比如表1所示。由表可见，改变无功控制策略后，线路最低电压大幅度上升，功率因数大大提高，有功损耗降损潜力达21.20%。
　　（2）调整运行电压的节能潜力
　　建议明城站10kV侧采取逆调压方式，在现有负荷情况下，进行母线电压调整到10.5kV后的潮流分析，结果如表1所示，10kV系统有功损耗降低8.35%，线路末端电压亦得到较好的改善。
　　（3）改变导线型号/线径的节能潜力
　　新圩线主干线部分现有型号为LGJ-240的架空线5.323km，考虑绝缘化要求及更换周期，现假设新圩线最大负荷增长10%，将主干线LGJ-240裸导线更换为JKLGYJ-300架空绝缘线。而更换导线所需要的投资为182.60万元，其更换前后的效益对比，如表2所示。10kV系统总损耗下降约25.85%，降损效果较为显著，10kV线路最低电压明显改善，功率因数也提高。
　　（4）更换配电变压器的节能潜力
　　新圩线目前公用配变都是S11型或非晶型变压器，节能效果较好。而专用变压器中有7台S9型，对线路损耗造成一定影响。假如条件许可，能将7台S9专变更换为S11型或非晶型，下面考虑该线路负荷增长10%，取年最大负荷损耗小时数，重新计算潮流可得到更换高能耗配变的节能效益如表3所示。可见，高能耗配变更换将使10kV系统有功损耗最多降低5.80%，同时对提高供电可靠性也将具有一定的好处。
　　（5）削峰填谷、减小负荷波动节能潜力
　　新圩线的负荷类型为工业+居民负荷，负荷高峰分布在10时至16时，22时至04时这两个时间段，高峰负荷与低谷负荷差别较大，因此研究在当前负荷水平下，基于明城站新圩线日负荷曲线和明城变电站母线电压运行方式，进行日线损仿真计算，同时进行削峰填谷的节能潜力分析，效果如图1和表4所示。
　　可见，新圩线平均负荷率较高，线路日线损电量也较高。假设调整负荷使其波动程度降低30%，可使日有功损耗电量下降约278kWh，降幅达4.6%，削峰填谷有一定的改善效果。在条件允许的情况下，可对新圩线进行一定的负荷波动调整，降低负荷波动，从而做到节能降损。
　　三 各分项节能措施效益对比
　　根据上述的几项分项节能措施分析，对比各项措施的降损潜力及实施该措施的投入，分析各项措施的降损效益。可知，改变无功控制策略和改变导线型号的节能降损效果相当明显，分别达21.20%和25.85%。改变导线型号耗资大但降损潜力也较大。调整母线电压这一手段的降损也可达8.35%，而其耗资较小，降损效益较好，可实施性较强。
　　四 结论
　　综合分析，新圩线的主要负荷为工业用电和居民用电，其架空线路较长，支路较多，负荷偏重，线路电压偏低，线路损耗占主要部分；线路功率因数低，而且低压侧无功补偿不足，部分变压器低压侧需增加无功补偿设备。综合估计，该线路的节能空间估算有51%左右。从各项节能措施的效益来看，可优先考虑改变无功控制策略和调整母线电压，增加无功补偿配置，条件允许的情况下再安排导线更换，实现该线路的节能降耗。