500 kV电网线损理论计算分析

马慧卓，胡文平，李晓军，宋 楠，胡雪凯，张 蕊

(1.国网河北省电力公司电力科学研究院， 石家庄 050021;2.国网河北省电力公司, 石家庄 050021)

500 kV电网线损理论计算分析

马慧卓1，胡文平1，李晓军1，宋 楠2，胡雪凯1，张 蕊1

(1.国网河北省电力公司电力科学研究院， 石家庄 050021;2.国网河北省电力公司, 石家庄 050021)

介绍500 kV电网的运行方式和代表日电网线损理论计算结果，以河北省南部电网为例，分析500 kV电网的线路损耗、变压器损耗等各项损耗的构成，并通过与上一年500 kV电网各项损耗的对比，指出了500 kV电网目前存在的问题，并提出了降损措施。

500 kV电网；线路损耗；变压器损耗；降损

1 概述

电力网电能损耗是衡量电力系统运行的重要经济指标，线损理论计算可以反映某一工况下电网结构、运行方式和负荷变化等对线损的影响，分析电网技术线损的构成和分布情况可以找出电网中的薄弱环节，有针对性地制定降损改造措施，提高电网的经济运行水平[1-3]。为了解河北省南部电网(简称“河北南网”)夏季方式下线损构成及分布情况，找出影响线损率变化的主要因素，评价电网运行的经济性，制定有效降损改造措施，选择了2015年7月23日为代表日，进行了2015年河北南网夏季负荷方式下统一代表日负荷实测及线损理论计算。

河北南网是华北电网的重要组成部分，北联京津唐电网，西接山西电网，南临河南电网，东靠山东电网。河北南网以500 kV为主网架，形成“两纵三横”“日”字形结构。截至2015年7月，全网所辖15座500 kV变电站，降压变压器40台，变电总容量31 500 MVA；500 kV输电线路共38条(不含网间联络线)，总长度2 402 km。河北南网通过17条500 kV线路与周边电网相连，是华北电网“西电东送、南北互供、全国联网”的重要通道，京津唐、山东电网通过河北电网转受大量电力。

2 电网运行方式

截至2015年7月，河北南网500 kV主干网为“三横两纵”的环网结构。2015年河北南网主网架结构变化主要为新增一个500 kV变电站采取220 kV母线分裂运行方式，另外，4个500 kV变电站分别扩建主变压器1台，扩建变电容量3 000 MVA，共计7个500 kV变电站采取220 kV母线分裂运行方式。

3 代表日计算结果

代表日选择在2015年7月23日，进行夏季负荷方式下统一代表日负荷实测及线损理论计算，负荷实测及线损理论计算是按照统一代表日、统一计算程序、统一边界条件原则进行，计算和汇总程序采用的是郑州大方软件公司开发的线损理论计算分析系统。500 kV电网线损理论计算结果见表1。

表1 500 kV电网代表日线损理论计算结果

供电量/MWh线路损失电量/MWh变压器铜损/MWh变压器铁损/MWh站用电量和其他/MWh合计/MWh线损率/%328502.11823.9134.7174.968.62202.10.67

500 kV供电量为328 502.1 MWh，损失电量为2 201.1 MWh，损失电量占全网总损耗的7.9%，线损率为0.67%。与去年代表日理论计算相比，线损率降低了0.02%，供电量同比降低9.6%，引起线路损耗降低14.1%，铜损降低4.0%，是500 kV线损率降低的主要因素。

500 kV线路损失1 823.9 MWh，占本层损失电量的82.1%，变压器损失309.6 MWh，占本层损失电量的14.1%，站用电量和其他损失共68.6 MWh，占本层损失电量的3.2%，500 kV损失电量主要集中于线路损失。

4 500 kV电网损耗分析

电能损耗是建立在每一电网元件的电能损耗计算基础之上，电力网中电能损耗一般可分解为空载损耗和负载损耗两部分，空载损耗主要包括变压器铁损、线路的电晕损失和高抗损耗等，可以近似认为是固定损耗，与输送的功率无关；负载损耗主要由线路损耗和变压器铜损等构成，与输送功率水平呈平方关系，电压呈反平方关系[4，8]。

4.1 线路损耗分析

对于500 kV线路，线损率主要与供电量有关，表3列举了理论计算中线损率排名前十位的线路，其中清沧线为重损线。从电网线路线损率分布看，500 kV线路线损率大于1.0%的重损线路有1条，损失电量占总线路损失比例为12.88%，线损率在0.5%～1.0%之间的有4条，损失电量占总线路损失比例为30.49%，这5条线路损失电量占总线路损失的比例超过了40%，见表2。 以清沧线为例， 清沧线线损理论计算分布示意见图1。图1展示了代表日清沧线线路供电量、线损电量和线损率的关系，清沧线输送潮流重、线路长是其重损的主要因素。

表2 500 kV线路线损表

序号线路名称输送电量/MWh总损耗/MWh线损率/%损耗占比/%1清沧线22313.0234.91.0512.882集沧线17530.5149.90.858.223黄滨Ⅰ线19678.8149.00.768.174黄滨Ⅱ线19678.8149.00.768.175北清Ⅰ线15653.4108.20.695.936阳北Ⅰ线12109.060.20.503.307阳北Ⅱ线12109.060.20.503.308彭廉Ⅰ线14852.863.60.433.499廉北Ⅰ线20893.384.20.404.6210彭廉Ⅱ线16054.762.00.393.40

图1 清沧线线损理论计算分布示意

500 kV线路损失电量1 823.9 MWh，较上一年度降低了14.1%，减少损失电量298.3 MWh，减少的损失电量主要集中在辛宗线，彭廉I、II线，清沧线，集沧线。沧州地区2015年新建了润捷热电厂，对沧州西500 kV变电站站进行了扩建，新增了沧州西4号变压器，改善了该地区潮流分布；另外，西电东送通道过网电量降低，使得清沧线、集沧线线损电量分别下降了114.5 MWh和77.3 MWh。这几条线路是500 kV线路损耗降低的主要因素。

4.2 变压器损耗分析

变压器损耗包括空载损耗(铁耗)和负载(铜耗)损耗两部分，前者与负荷水平等因素基本无关，可认为是固定损耗，后者主要与负载率有关。

2015年代表日500kV电网的容载比为2.60，较上一年度提升了0.03，变压器总容量增加3 000 MVA，与上一年度典型日相比总容量增加了10.9%，见表3。

表3 500 kV变压器运行状态统计结果

项目铜损是铁损2倍以上的重载变铁损是铜损2倍以上的轻载变铜铁损比在0.9～1.1之间的经济变其他运行变压器台数占比%台数占比%台数占比%台数占比%变压器总数本年代表日001537.537.5225540上年代表日12.781027.78411.112158.3336同比变化量-1-2.7859.72-1-3.611-3.334

从500 kV变压器运行状态统计情况可以看出，铜铁损比大于2的重载变为零，同期相比减少1台，上一年度重载变辛安2号变铜铁损比为2.28，2015年代表日输送电量由8 105.73 MWh下降为7 830.3 MWh，铜铁损比降至1.58，不再是重载变；铜铁损比小于0.5的轻载变数量同期相比增加5台，比重为37.5%；铜铁损比在0.9～1.1的经济变数量为3台，同期相比减少1台，比重为7.5%；铜铁损比处于其他区间的变压器数量为22台，比上一年度增加1台，比重为55%。

针对500 kV电网建设，要优化现有500 kV网架结构,推进220 kV电网分区运行,规划好中期和远期500 kV目标网架；优化主网潮流,避免潮流的迂回输电。做好经济调度和无功平衡，根据电网的负荷特点,安排特殊运行方式，提升变压器负载率。

5 500 kV电网对比

通过分析电网的容载比、分压损失占比和铜铁损比可以对电网的总体运行状况得到了解。容载比可以反映了负载率大小和电网建设现状；分压损失占比反映了分压损失占全网总损耗的多少；铜铁损比反应了电网的轻重载程度，铜铁损比接近1时变压器经济运行[5-7]。

比较铜铁损比2个指标可以反映电网负荷的轻重载程度，当容载比小，铜铁损比高时，说明电网负荷重，变电容量小，应着重进行电网建设；容载比大，铜铁损比低时，一方面可能是由于电网负荷低导致容载比大，此时应应通过增长负荷来达到降损目的，另一方面，是由于电网发展过快所致，应调整电网建设步伐，安排合理运行方式达到降损效果；当容载比小，铜铁损比低时，此时既应加强电网建设，也应通过增长负荷达到降损目的。500 kV网络线损指标2年对比表结果见表4。

表4 500 kV网络线损指标两年对比表结果 %

年份容载比铜铁损比供电量占比分压损失占比2015年2.60.770.577.92014年2.570.850.628.1变化率1.17-9.41-8.06-2.47

由表5可知代表日500 kV电网偏轻载运行，容载比容载比为2.60，较上一年度提升了0.03；铜铁损比0.77，较上一年度下降了0.08。电网容载比较高，铜铁损比低，此时既应科学合理规划电网建设，又应通过增加电网负载率达到电网的经济运行。负载率偏低是一个增损因素。

代表日500 kV电网供电量占比和分压损失占比均有减小，但通过二者的变化率分析可知，供电量占比下降8.06%，而分压损失占比下降了2.47%，由于线路损耗与输送功率水平呈平方关系，下降比率不对应，说明500 kV电网仍具有降损空间。

6 结论

a． 500 kV电网损耗主要集中于线路损耗，线路损耗占比为82.8%，损耗排名前五的线路损失电量占总线路损失的比例43.37%，输送潮流重、线路长是其重损的主要因素。

b． 500 kV电网负载率偏低，变压轻载导致运行不经济。长远角度考虑，应适度控制变电容量增长，淘汰高损变压器；当前应需平衡可靠性与经济性的关系，制订轻载变的停备方案，降低变压器损耗。

c． 500 kV电网线损仍存在降损空间。要优化现有500kV网架结构,优化主网潮流，根据电网的负荷特点,安排特殊运行方式，提升主变负载率。

d． 加强线损理论分析，开发在线分析等模块,可以对不同方式下的网损分布、分摊等进行分析,为制定降损技术措施提供辅助决策。

[1] DL/T 686-1999，电力网电能损耗计算导则[S].

[2] 陈淡龙.降低网损的技术措施[J].东北电力技术,2007,28(5):47-49.

[3] 张伏生,李燕雷,汪 鸿. 电网线损理论计算与分析系统统[J].电力系统及其自动化学报,2002,14(4):19-23.

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[8] 陈 珩. 电力系统稳态分析[M]. 北京：中国电力出版社，2007.

本文责任编辑：杨秀敏

Analysis of Losses Theoretical Calculation of 500 kV System of Southern Hebei Network

MA Huizhuo1,Hu Wenping1,Li Xiaojun1,Song Nan2,Hu Xuekai1,Zhang Rui1

(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang,050021,China;2.State Grid Hebei Electric Power Corporation,Shijiazhuang,050021,China)

The reduction of power losses could improve the economic and social benefits of power industry,and losses theoretical calculation act as the foundation of the reduction of losses.Based on the result of losses theoretical calculation on representative day,the constitution of line and transformer losses analyzed in this text,the problems of 500 kV network and the measures of reduct losses have also been proposed through the comparation of other companies in this paper.

500 kVpower system;line losses;transformer losses;loss reduction

TM714

：B

：1001-9898(2017)04-0011-03

2017-03-30

马慧卓(1987-)，男，工程师，主要从事电能质量分析与控制、电网线损分析等工作。