何崢嶸 上海鐵路局合肥供電段

鐵路電力系統(tǒng)損耗分析及降損節(jié)支辦法思考

何崢嶸 上海鐵路局合肥供電段

根據(jù)鐵路電力系統(tǒng)電損的成因和特點，從設(shè)備和管理兩方面分析降耗途徑，并結(jié)合兩種電價計價方式進行比較，提出降低綜合購電單價的對策。

鐵路；電力；降損節(jié)支；措施

1 引言

供電降損節(jié)支是鐵路供電管理的重要內(nèi)容。由于電力系統(tǒng)損耗成因較多，科學(xué)分析并制定針對性措施，十分必要。

2 影響電力系統(tǒng)損耗的因素

鐵路電力系統(tǒng)采用35kV或10kV電壓等級電源進線，經(jīng)配電變壓器降壓后向各用戶供電。電能損耗可分為技術(shù)損耗—供電設(shè)備產(chǎn)生的損耗、管理損耗—管理不當(dāng)產(chǎn)生的損耗兩部分。

2.1 設(shè)備上損耗

鐵路系統(tǒng)供電點多、分散、半徑較長，主要存在以下五種設(shè)備損耗。

2.1.1 高、低壓架空線路損耗

由于架空線路多為鋁材料的導(dǎo)體，導(dǎo)線本身存在電阻，在傳輸電流時會消耗電能。架空線路損耗的計算公式為：

式中：Ijf—均方根電流，A；

r0—導(dǎo)線單位長度的交流電阻，Ω/km；

L—導(dǎo)線長度，km；

T—運行時間，h。

損耗值與電流平方和電阻成正比，減小電流或降低導(dǎo)線電阻均可降耗。

2.1.2 高、低壓電纜損耗

除了上述導(dǎo)線電阻產(chǎn)生的損耗，還有介質(zhì)損耗：

式中：U—電纜運行線電壓，kV；

ω—角速度（ω=2πf，f為頻率）；

C—電纜每相的工作電容，μF/km；

tanδ—電纜絕緣介質(zhì)損失角的正切值；

L—電纜長度，km；

T—運行時間，h。

如果能降低運行電壓或電容、tanδ等數(shù)值，均可減少電纜絕緣介質(zhì)損耗。

2.1.3 配電變壓器損耗

各種配電變壓器的損耗由不同值的空載損耗（即鐵損）和負載損耗（即銅損）構(gòu)成。其中鐵損大小比較固定，銅損會隨負荷大小而變化。以雙繞組變壓器的銅損電量計算為例：

式中：Pk—變壓器銅損短路損耗，kW；

Ijf—均方根電流，A；

IN—變壓器的額定電流，A；T—運行時間，h。

要降低變壓器損耗，應(yīng)從降低變壓器本身短路損耗或負荷電流入手。

2.1.4 其它變配電設(shè)備損耗

主要指電壓互感器、電流互感器、電容器、電抗器、自閉（貫通）調(diào)壓器、繼電器線圈、各類指示儀表等各種高低壓設(shè)備產(chǎn)生的供電損耗。

2.1.5 電表損耗

電能表有電壓回路和電流回路。其中電壓線圈損耗固定，電流線圈損耗會隨著負荷電流大小變化，但兩種消耗都不大。像三相機械式電能表，電壓回路功耗為3W，電流回路為5VA。

2.2 管理上損耗

主要包括：（1）供電計量裝置誤差和抄收差錯；（2）用戶計量裝置配置不當(dāng)；（3）對用電大戶的管理不細；（4）用戶竊電；（5）抄表員人為錯誤；（6）其他原因。

3 降損對策

3.1 技術(shù)上降損

3.1.1 改善配電線路

（1）增大導(dǎo)線截面，或在低壓配電線路上增加銅導(dǎo)線替代鋁導(dǎo)線，降低導(dǎo)線電阻；（2）采用介質(zhì)損失角正切值小的新型材料和結(jié)構(gòu)電纜，減少電纜的介質(zhì)損耗。

3.1.2選擇適當(dāng)容量的變壓器

同種型號的變壓器，容量越大，損耗越大。鐵路習(xí)慣于求保險，或因生產(chǎn)負荷的變化，常有變壓器“大馬拉小車”的現(xiàn)象。

為了獲得配電變壓器較為準(zhǔn)確的實際負荷值，除了加強變壓器負荷測試外，也可安裝變壓器負荷遠程監(jiān)控系統(tǒng)，對于實際負荷與容量不匹配的，要及時調(diào)整。

3.1.3 更換節(jié)能型變壓器

鐵路用電點分散，所配變壓器型號多，不少高能耗變壓器仍在使用。以合肥供電段為例，目前運行變壓器共有1413臺，其中S7型有155臺、S9型有194臺。不同型號的變壓器能耗差別較大（見表1）。

表1 不同型號變壓器損耗比較

從表中可見，SH節(jié)能型變壓器與其他型號的負載損耗近似，但空載損耗下降很多。315kVA的SH型變壓器，較S7型空載損耗下降78%，每年可減少損耗5168kWh。合肥供電段若將上述變壓器全部更換為SH型后，每年可降低損耗約90萬kWh。更新變壓器總投資約1100萬元，12年左右可收回投資。

3.1.4 提高功率因數(shù)

從能耗計算公式已知，電流I增大，損耗增加。在耗用有功相同的情況下，功率因數(shù)越小，則電流越大，線路損耗和變壓器負載損耗也越大。

在性能相同情況下，可選擇功率因數(shù)高的設(shè)備，或者根據(jù)鐵路變配電所負荷的特性加裝無功補償裝置。由于電纜線路增加、運行方式調(diào)整等都會影響系統(tǒng)的功率因數(shù)，平時還要及時跟進調(diào)整無功補償?shù)娜萘?，或裝設(shè)動態(tài)無功補償裝置。

3.2 管理上降損

3.2.1 加強關(guān)口受電表的管理

目前，鐵路變配電所受電表（進線計量表）的準(zhǔn)確度等級普遍不高。在合肥供電段內(nèi)10kV及以上變配電所共32座，進線計量電流互感器都為0.5級。其中，電能表準(zhǔn)確度等級為1.0級的有26座，2.0級的為6座。

而供電公司關(guān)口計費表均為0.5S級（有的為0.2S級），互感器都為0.2S級。因購受電表準(zhǔn)確度等級不對稱，鐵路很難發(fā)現(xiàn)購受電表計量的差異，無法防止因供電公司表計誤差或抄收錯誤給鐵路帶來的損耗。

3.2.2 分類管理用戶電能計量裝置

根據(jù)《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》，運行中的電能計量裝置按其所計量電能大小和計量對象的重要程度分為Ⅰ～Ⅴ類。各類別應(yīng)配置相應(yīng)等級的電流互感器和電能表（見表2）。

表2 電能計量裝置分類準(zhǔn)確度等級表

不同等級的互感器和電能表配置不當(dāng)，難免產(chǎn)生額外的損耗。比如每月用電量達10萬kWh的用戶，應(yīng)列入Ⅲ類計量裝置，配備1.0級電能表，若按2.0級配備，其誤差極限可達到3000kWh。

當(dāng)前，鐵路對用戶電能計量裝置進行分類管理的工作正在起步階段，還亟待有關(guān)部門高度重視，加快推進。

3.2.3 重視用電大戶的表計管理

合肥供電段管內(nèi)現(xiàn)有收費表4746只。其中月均用電量超過1萬kWh的表計有153只，占收費表數(shù)的3.2%，而總電量占總供電量的60%以上。這些用電大戶的表計必須提高準(zhǔn)確度等級，并加強日常的巡視檢測。

鐵路應(yīng)利用接線檢查儀、電表現(xiàn)場檢定儀，定期檢查大用戶的電能表和互感器，監(jiān)視接線錯誤和不良狀態(tài)，并科學(xué)制定大用戶電能表檢查、輪換周期。

3.2.4 加強電損分析

應(yīng)科學(xué)構(gòu)建鐵路電損分析模型（見圖1），全面收集相關(guān)技術(shù)參數(shù)，測算出各級技術(shù)損耗，分清主客觀影響因素，找準(zhǔn)損耗點，把握薄弱環(huán)節(jié)。

圖1 鐵路電力系統(tǒng)電損分析模型

3.2.5 減少違章用電現(xiàn)象

鐵路應(yīng)加強監(jiān)督檢查，積極推進計量改造，把計量表計移至用戶無法控制的處所，并積極采用防竊電計量箱和電能表，減少用戶違章的機會。

3.2.6 加強抄收管理

除須加強抄表員考核培訓(xùn)外，還應(yīng)利用GPRS無線組網(wǎng)，盡快采用遠程抄表技術(shù)，實時監(jiān)測用戶負荷異常情況，加強電損分析。

4 用好電價政策

目前購電有兩種計價方式：單一電價，只計電度電費；兩部制電價，除電度電費外，還需繳納一定數(shù)額的基本電費。

在安徽省，單一電價較兩部制電價的電度電價高0.2038元/kWh，基本電費單價（變壓器容量法）為30元/kVA。兩種計價方式的臨界用電量為：報裝容量×30÷0.2038=報裝容量×147（kWh）。實際用電量低于臨界值時，宜選擇單一電價。

像合蚌高鐵某35kV變電所，報裝容量為2000kVA×2= 4000kVA，每月用電300000kWh，小于臨界用電量4000× 147=588000kWh。若申請單一電價，每年可節(jié)約75萬元。

而選擇兩部制電價的單位，也可根據(jù)負荷情況，選擇最大需量法或變壓器容量法兩種計費方式。前者單價為40元/kW，后者單價為30元/kVA。若實際最大需量低于變壓器容量（報裝容量）的75%時，最大需量法更經(jīng)濟。

像阜淮線某10kV配電所，報裝容量為7490kVA，按照變壓器容量法，每月基本電費為224700元，改按最大需量法（40%）計收，每月基本電費僅為119840元，每年可減少支出125.8萬元。

5 結(jié)束語

電力降損節(jié)支是一項系統(tǒng)、長期的工作，要從技術(shù)、設(shè)備和管理全面入手，常抓不懈。

[1]牛迎水.電力網(wǎng)降損節(jié)能技術(shù)應(yīng)用與案例分析.中國電力出版社.2013. [2]DL/T686-1999《電力網(wǎng)電能損耗計算導(dǎo)則》.

[3]DL/T448-2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》.

責(zé)任編輯：許耀元 朱挺
來稿日期：2014-01-28