曾祥伟

(贵州电网有限责任公司毕节黔西供电局)

0 引言

在电能计量方面, 低电压会导致电能表的读数偏低, 从而可能会导致电费的不公平计算, 影响电力市场的健康发展。在线损方面, 低电压会导致电流增大、功率因数下降, 从而导致线路损耗的增加, 增加供电企业的经济负担。因此, 对于低电压的研究不仅可以提高电力系统的可靠性和经济效益, 也有助于推动电力市场的良性发展。

1 低电压对电能计量的影响

1.1 低电压对电能计量的影响机理

低电压对电能计量的影响机理比较复杂, 主要表现为电路参数的变化和电机机械部分的运行变化。在低电压环境下, 电路中的电阻值会增大, 电容和电感的值会减小, 这会导致电流和电压波形发生变化。由于电能表的电路也会受到这种变化的影响, 电能计量精度会下降。同时, 低电压还会导致电能表的运行速度减缓, 从而进一步影响电能计量的读数。具体来说,低电压会导致电路中的电容和电感值发生变化, 进而影响电流和电压波形的形态。电容和电感在电路中的作用是消耗和存储能量, 当电压下降时, 电容和电感存储和释放能量的速度会变慢, 进而影响电流和电压波形的形态, 从而影响电能计量精度。此外, 低电压还会对电能表的电机机械部分的运行产生影响, 导致电能表的运行速度减缓, 进而影响电能计量的读数[1]。

1.2 低电压对不同类型电能表的影响

低电压对不同类型电能表的影响是不同的。一般来说, 机械式电能表的影响最为显著, 而电子式电能表和智能电能表的影响较小。这是由于不同类型电能表的工作原理和电路结构不同所导致的[2]。低电压对不同类型电能表计量精度的影响如表1 所示。

表1 低电压对不同电能计量表的影响

从表格中可以看出: 低电压对不同类型电能表的影响是不同的。一般来说, 机械式电能表的影响最为显著, 而电子式电能表和智能电能表的影响较小。这是由于不同类型电能表的工作原理和电路结构不同所导致的。机械式电能表是通过电动机驱动机械部件旋转来测量电能的, 因此其运行速度受电压影响较大。当电压下降时, 机械式电能表的运行速度会减缓, 从而导致电能计量精度下降。根据实验数据, 当电压下降10% 时, 机械式电能表的读数会减少约5% ～10%[3]。电子式电能表是通过电路中的电子元器件来实现电能计量的, 其运行速度受电压影响较小。当电压下降时, 电子式电能表的计量误差主要来自于电路参数的变化, 如电阻值增大、电容和电感值减小等。根据实验数据, 当电压下降10%时, 电子式电能表的读数会减少约2% ～5%。智能电能表是在电子式电能表的基础上加入了通讯模块, 具有远程抄表、远程控制等功能。智能电能表的运行速度同样受电压影响较小。当电压下降时, 智能电能表的计量误差主要来自于电路参数的变化, 如电阻值增大、电容和电感值减小等。根据实验数据, 当电压下降10%时, 智能电能表的读数会减少约1% ～2%。

2 低电压对线损的影响

2.1 线损的定义和分类

线损是指电力系统输电输配电过程中因电阻、电感、电容等元件或装置而使得电能转换成其他形式能量的损耗, 通常包括导线电阻损耗、变压器铁损、电容器损耗、绝缘损耗等[4]。

根据损耗形式和性质, 线损可分为两类: 固定损耗和可变损耗。固定损耗是指在正常运行条件下, 由于电气设备内部材料、结构等原因而导致的损耗, 是一种固定的、不可避免的损耗。固定损耗主要包括变压器铁损、电缆绝缘损耗、开关电器触头接触损耗等。可变损耗是指电力系统在运行过程中由于电压、电流、环境温度等因素的变化而产生的损耗。可变损耗主要包括导线电阻损耗、电容器损耗、变压器铜损等。

根据损耗位置的不同, 线损可分为输电线路损耗和配电线路损耗。输电线路损耗是指电力系统中电压等级为110kV 及以上的输电线路上的损耗; 配电线路损耗是指电力系统中电压等级为35kV 及以下的配电线路上的损耗。通常来说, 输电线路损耗比配电线路损耗要小得多, 但输电线路的长度更长, 因此输电线路损耗所导致的总损耗量仍然很大。

2.2 低电压对线损的影响机理

在电力系统中, 低电压是导致线路损耗的主要因素之一。低电压会导致电流和功率因数的变化, 进而增加线路的损耗。具体而言, 低电压对不同类型电力设备产生的影响如下: 首先, 低电压会导致输电线路中电阻损耗的增加, 因为当电压下降时, 电流会增加,从而增加线路的电阻损耗。例如, 当电压下降10%,电流会增加11.1%, 从而导致线路损耗增加21%[5]。其次, 低电压会降低电力系统的功率因数, 从而增加线路的无功损耗。功率因数是衡量电力设备能效的重要指标, 低功率因数会导致电力设备的能效下降, 增加无功损耗。再次, 低电压还会导致电力设备的寿命缩短, 增加了维修和更换的成本, 进一步增加了线路损耗。表2 总结了低电压对不同类型线路损耗的影响。

表2 低电压对不同类型线路损耗的影响

从表格中可以看出, 低电压对不同类型线路损耗的影响是不同的。电阻损耗和电感损耗是线路损耗的主要来源, 因此, 对于电力系统来说, 保持电压的稳定是降低线路损耗和提高能效的重要手段之一。

3 低电压的改善措施

通过上述论述, 电力系统中低电压对于电能计量和线损都有着较为显著的影响, 为用户的用电安全和用电质量产生了不良的影响。为了解决这个问题就需要针对低电压的现象制定相应的改善措施, 从而降低对电力计量和线损的影响。

3.1 提高供电可靠性的措施

供电可靠性是指电力系统能够在各种情况下保持电力供应的能力, 包括正常运行、故障时的恢复和预防措施。常见的提高供电可靠性的方式如下: 第一增加备用容量, 在电力系统中增加备用容量是提高供电可靠性的一种常见措施。通过增加备用容量, 电力系统能够在发生故障时保持电力供应, 从而降低停电的风险。第二完善配电网络, 完善配电网络可以有效地降低故障发生的风险。例如, 通过在电力系统中增加环网结构和跨越线路, 可以减少因单点故障导致的停电风险。第三强化设备检修和维护, 定期检修和维护电力设备可以有效地减少因设备故障导致的停电风险。此外, 对设备进行定期检查和维护也可以提前发现潜在故障, 并采取措施进行修复, 从而降低停电风险。第四采用智能化配电技术, 智能化配电技术包括远程监测和控制、故障自动定位和隔离等功能。这些技术可以提高电力系统的运行效率和响应速度, 从而降低停电的风险[6]。第五增加供电来源, 增加供电来源可以提高电力系统的可靠性。例如, 在电力系统中增加可再生能源的比例可以降低对传统能源的依赖,从而降低因燃料供应不稳定导致的停电风险。表3 为上述五种措施的优缺点。

表3 提高供电可靠性的措施的优缺点

3.2 提高线路运行效率的措施

为了提高电力系统的运行效率, 降低线路运行的损耗和停电风险, 需要采取一系列的措施来保证线路的稳定运行。首先, 通过合理规划线路布局, 可以避免线路交叉、串并、走迂回路线等不必要的路径, 减少线路损耗和停电风险。同时, 对于重要的负荷节点和电源节点, 可以采用环网供电的方式, 避免单点故障对整个系统的影响[7]。其次, 选择合适的线路材质和截面可以有效地降低线路的损耗和阻抗, 提高线路的输电能力和运行效率。一般来说, 铜导线比铝导线的电导率高, 线路损耗低; 同时, 增加导线的截面可

3.3 提高用户用电质量的措施

提高用户用电质量是电力系统运行的一个重要目标, 具体来说可以从以下几个方面着手: 通过合理的配电网设计和布局, 降低线路阻抗和负载电流, 减少电网损耗和电压下降, 提高电力供应的可靠性和稳定性; 通过安装自动化装置实现智能化管理, 减少人为操作的失误, 提高供电可靠性和安全性; 定期进行线路巡视和设备检修, 及时发现和解决问题, 防止故障的发生, 提高用户用电质量; 选用高品质的电力设备, 确保设备的安全性、可靠性和稳定性, 从源头上提高用户用电质量; 通过安装滤波器和谐波抑制器等装置, 降低谐波污染对用户用电质量的影响。表4 列举了采取上述措施之后的实际效果[9]。

表4 应用控制措施后的用电效果

4 结束语

在现阶段的电力系统中, 电能计量和线损方对电力企业的经济效益, 和用户的用电质量和用电效果都有着深远的影响。通过上述的分析, 电力企业应该深刻认识到低电压对电能计量和线损的影响, 通过采取相应的措施, 合理、科学地匹配电能计量设备、选择合适的电能计量方式, 以及使用电流互感器来减少导致误差产生的因素, 可以降低电能计量误差, 减少线损, 以此不断提高供电质量和用户的用电体验, 进而促进电力事业的长久稳定发展。