线损全解析：组成、影响因素、计算与降损措施

线损是指在电能传输过程中，电流通过输电线路、变压器等电力设备时产生的功率损耗。

1. 线损的组成部分

   • 电阻损耗：这是线损的主要部分。根据焦耳定律\(Q = I^{2}Rt\)（其中\(Q\)是热量，也就是电能损耗，\(I\)是电流，\(R\)是线路电阻，\(t\)是时间），当电流通过有电阻的导线时，会产生热量，从而导致电能损耗。例如，在一条长距离的架空输电线路中，导线的电阻会使部分电能转化为热能散发到空气中。一般来说，线路越长、导线截面积越小，电阻就越大，电阻损耗也就越高。
   • 介质损耗：主要发生在电缆、电容器等设备中。是由于电介质在电场作用下，其内部的带电粒子发生位移等极化现象而产生的能量损耗。以电缆为例，电缆的绝缘层相当于电介质，在交流电场下会产生介质损耗。
   • 电晕损耗：多发生在高压输电线路中。当导线表面的电场强度超过空气的击穿强度时，导线周围的空气会被电离，形成电晕放电现象。这种放电会消耗电能，并且会产生臭氧和可听噪声等不良影响。电晕损耗的大小与导线的表面状态、天气条件（如湿度、气压）等因素有关。

2. 线损的影响因素

   • 线路参数：包括线路的长度、导线的材质（如铜、铝）、导线的截面积等。如使用铜导线比铝导线电阻小，在相同的输电条件下，铜导线的电阻损耗会相对较低。
   • 负载特性：负载的大小和功率因数对线损有显著影响。当负载电流增大时，根据焦耳定律，电阻损耗会增大；功率因数较低时，线路中会有较大的无功电流，这也会增加线路的损耗。
   • 运行电压：一般情况下，运行电压过高或过低都会增加线损。电压过高时，可能会导致电晕损耗等增加；电压过低时，为了输送相同的功率，电流会增大，从而增加电阻损耗。

3. 线损的计算方法

   • 理论线损计算
     • 均方根电流法：是一种常用的计算方法。其计算公式为\(\Delta P = 3I_{eff}^{2}R\times10^{-3}\)（\(\Delta P\)为线损功率，单位为kW；\(I_{eff}\)为线路的均方根电流，单位为A；\(R\)为线路电阻，单位为\(\Omega\)）。这种方法适用于负荷变化不大的情况。
     • 最大电流法：以线路的最大电流为基础进行计算。计算相对简单，但准确性稍差，主要用于初步估算。公式为\(\Delta P = 3I_{max}^{2}R\times K\times10^{-3}\)（\(I_{max}\)为线路最大电流，\(K\)为损失系数，与负荷曲线形状有关）。
   • 实际线损计算：通过测量线路首端和末端的电量（如通过电表读数），用首端输入电量减去末端输出电量来计算实际线损电量。实际线损率的计算公式为\(\eta = \frac{\Delta A}{A_{1}}\times100\%\)（\(\eta\)为线损率，\(\Delta A\)为线损电量，\(A_{1}\)为线路首端输入电量）。

4. 降低线损的措施

   • 优化电网结构：合理规划电网布局，减少供电半径，避免迂回供电。例如，在城市电网规划中，将变电站建在负荷中心附近，缩短输电线路长度，从而降低线损。
   • 选用合适的导线截面：根据负载电流大小，选择合适截面积的导线，避免因导线过细导致电阻过大。在新建输电线路工程中，通过经济技术比较，选择既能满足输送容量要求，又能使线损较低的导线规格。
   • 提高功率因数：通过安装无功补偿装置（如电容器组），减少无功电流在线路中的传输，降低线路的总电流，进而降低线损。在工业企业中，大量的感性负载（如电动机）会导致功率因数较低，安装无功补偿装置后，能有效改善功率因数，减少企业的用电成本和电网的线损。