配电网节能降损研究

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配电网节能降损研究

作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2008-9-26 20:14:51

配电网节能降损研究摘要本文首先对线损理论计算的方法，分别从输电线路损耗、配电变压器损耗、配电网线损，均方根电流和平均电流低压线路等5个方面进行了介绍和分析，然后通过介绍线损在线路中不是平均分布，线路前端损失大，主干大于分支损失的分布规律，针对电网电能损失的规律和特点，采取以少的投资取得最大节电效果，实现多供少损，提高电网经济效益的目的，从而引出了降损的四项技术措施，即调整完善电网结构，调节线路电压、增强配变布点和提高功率因数；最后讲述了在实际工作中采取的降低线损的管理措施。关键词：配电网　节能　降损措施　1.综　述全面实施城乡电网改造后，提高了电网安全供电水平，有效地促进降损节能，增效工作的全面开展，但由于在实施电网改造时受到资金、地理条件或历史遗留等多方因素的制约，很多县级电网还未能从根本上彻底的进行科学、规范的技术改造，加之相应的各项制度未能及时健全，管理工作出现脱节，致使实际线损与理论线损存在较大差距，直接影响了企业经济效益，所以针对以上问题，本文予以以下分析。1.1线损理论计算方法的描述线损理论计算是降损节能，加强线损管理的一项重要技术管理手段。通过理论计算可发现电能损失在电网中分布规律，通过计算分析能够暴露出管理和技术上的问题，对降损工作提供理论和技术依据，能够使降损工作抓住重点，提高节能降损的效益，使线损管理更加科学。所以在电网的建设改造过程及正常管理中要经常进行线损理论计算。线损理论计算是项繁琐复杂的工作，特别是配电线路和低压线路由于分支线多、负荷量大、数据多、情况复杂，这项工作难度更大。线损理论计算的方法很多，各有特点，精度也不同。这里介绍计算比较简单、精度比较高的方法。1.1.1输电线路损耗当负荷电流通过线路时，在线路电阻上会产生功率损耗。（1）单一线路有功功率损失计算公式为：△P=IR式中△P—损失功率，W；I—负荷电流，A；R—导线电阻，Ω（2）三相电力线路有功损失为：△P=△P △P △P=3ⅠR（3）温度对导线电阻的影响：导线电阻R不是恒定的，在电源频率一定的情况下，其阻值随导线温度的变化而变化。铜铝导线电阻温度系数为=0.004。在有关的技术手册中给出的20℃时的导线单位长度电阻值。但实际运行的电力线路随周围的环境温度变化的；另外，负载电流通过导线电阻时，发热又使导线温度升高，所以导线中的实际电阻值随环境温度和负荷电流的变化而变化。（4）线路电压降△U为：△U=U－U=ⅠZ1.1.2配电变压器损耗（简称变损）功率△P配电变压器分为铁损（空载损耗）和铜损（负载损耗）两部分。铁损对某一型号变压器来说是固定的，与负载电流无关。铜损与变压器负载率的平方成正比。1.1.3配电网电能损失理论计算方法配电网的电能损失，例如配电线路。由于配电网点多面广，结构复杂，客户用电质量不同，负载变化波动大，要计算出某一条线路在某一时刻或某一段时间内的电能损失是很困难的。因为不仅要详细的电网资料，还要有大量的运行资料。这些运行资料是很难取得的，另外，某一段时间的损失情况，不能真实反映长时间的损失变化，因为每个负载点的负载随时间随季节发生变化。而且这样计算的结果只能用于事后的管理，而不能用于事前预测，所以在进行理论计算时，都要对计算方法和步骤进行简化。为简化计算，一般假设：（1）线路总电流按每个负载点配电变压器的容量占该线路配电变压器容量的比例，分配到各个负载点上。（2）每个负载点的功率因数cos相同。这样，就能把复杂的配电线路利用线路参数计算并简化成一个等值损耗电阻。这种方法叫等值电阻计算。设：线路有m个负载点，把线路分成n个计算段，每段导线电阻分别为R，R，R，……Ra.设基本等值电阻Reb.负载电流附加电阻Rec.温度附加电阻Re在线路结构未发生变化时，Re、Re、Re三个等效电阻其值不变，就可利用一些运行参数计算线路损失。1.1.4均方根电流和平均电流的计算1.1.4.1均方根电流法该电力网元件电阻为R，通过该元件的电流为I，当电流通过该元件时产生的三相有功功率损耗为:∆P=3I则该元件在24h内的电能损耗为:∆A=3由于i是随机变量，一般不能准确的获得，上述积分式解不出来，如把计算期内时段划分得足够小，则可完全达到等效。一般电流值是通过代表日24h正点负荷实测得到的，设每小时内电流值不变，则全日24h元件电阻中的电能损失为:∆A=3(I×24I式中：为均方根电流，A;t为计算期小时数，h.而I1.1.4.2平均电流法（形状系数法）平均电流法是利用均方根电流与平均电流的等效关系进行能耗计算的方法。因为用平均电流计算出来的电能损耗是偏小的，因此还要乘以大于1的修正系数。令均方根电流与平均电流之间的等效系数为K，称为形状系数，其关系式为K=式中：I为代表日负荷电流的平均值，A;为代表日的均方根电流，A。K值的大小与直线变化的持续负荷曲线有关，可按下式计算K式中：为最小负荷率，它等于最小电流（I）与最大电流(I)的比值。损耗电量计算式为。1.1.5低压电网线损计算（估算）　　低压电网比10（6）KV配电网更加复杂，有三相四线制、单相制、三相三线制等供电方式，而且各相电流也不平衡，各种容量的变压器供电出线数不一样，沿线负荷的分布没有严格的规律，同一回主干线可能由集中导线截面组成等。同时，它又往往缺乏完整、准确的线路参数和负荷资料。要详细、精确计算低压电网的电能损耗要比计算高压配电网的电能损耗困难的多。因此，一般都采用近似的简化计算（估算）方法。　　１.等值电阻法　　低压电网与10（6）KV配电网的特点相似，依次用等值电阻法计算低压电网典型台变（区）的电能损耗也是可行的。苏州供电局用此方法对几十个典型台变（区）进行了计算，并与电压损失法计算的结果及连续数月实抄统计的结果相比较，误差在1～2个百分点，说明这种方法精度要高一些，尤其是对那些主干线和分支线区分不十分明显的低压电网来说更适合。　　具体的说就是应用10（6）KV配网等值电阻法的计算数学模型，考虑到低压电网的特殊性，利用配电变压器总表的有功、无功电量，代替10（6）KV线路的首端电量。各用户电能表的容量代替10（6）KV线路中配电变压器的容量，线路的结构参数与10（6）KV线路等值电阻法类似组织，所不同的是考虑单相负荷与三相负荷的折算问题。因为单相系统功率传输损耗为三相系统的6倍，所以可以将单相负荷点到三相系统的距离（即线路长度）按6倍记入，形状系数、电压可用配电变压器出口首端的实测数据来得到，这种方法对低压电网进行全部计算显然是不可能的，但对于少数台变（区）进行典型计算，摸清损耗的情况和规律具有实际意义。　　２.电压损失法　　电压损失法是部颁《电力网电能损耗计算导则》推荐计算低压电网电能损耗的方法。　　电压损失法只要求简单的电压运行数据，避免了难于整理的结构数据，既简单运行又比较合理，部颁《电力网电能损耗计算导则》对此法提供了一个结论公式。设线路的阻抗为R jX，通过的电流为Ｉ，根据式∆U=×100分别乘以即把原来相电压变为线电压，可以写出电压损耗为∆U=×100　（　1式　）　　由于低压配电线路的导线截面较小，线间几何均距也较小，从而Ｒ>>Ｘ，所以（1式）还可以近似的简化为∆U≈（2式）功率损耗的百分数为∆P=（3式）由上式可以得到功率损耗百分数和电压损耗百分值的比例系数为：K=（4式）由（3式）和（4式）还可以得到K的近似值K≈（5式）对主干线导线相同、沿线均匀分布的负荷，还可以推导出∆U≈（6式）∆P=（7式）K=（8式）式中：Ｒ为线路总的电阻，Ω；I为线路始端电流，A；U为线路始端电压，KV；cos为功率因数。对一般的情况可以写出：（9式）（10式）设cos，则可以得K≈（11式）式中：Ｉ为从变压器出口到电压最低点间各段的电流，Ａ和电阻，Ω；Ｉ为线路首端电流，Ａ；n为从变压器出口到电压最低点间的线段数。　　由上述推导可知，Ｋ值和配电线路的结构及负荷分布规律有关，另外还和三相电流不平衡程度有关。如主干线首段长度占全部主干线长度的比例越大，Ｋ值就越大，在一般情况下，可以近似的取Ｋ=0.75。虽然由∆Ｐ＝Ｋ•∆Ｕ％求出的是主干线功率损耗的百分值，但是由于小分支线的损耗仅占总损耗的百分之几，因此，它对总损耗的影响不大。　　３.台变（区）损失率法　　台变（区）损失率法是部颁《电力网电能损耗计算导则》推荐的又一种简单近似计算线损的方法，对于低压电网范围广，机构复杂，配电变压器容量不相同。台变（区）多，要进行全面线损计算是不可能的，因此，只能选择供电负荷正常，计量齐全，电能表运行正常，无窃电现象的具有代表性的数个台变（区）进行。通过典型计算，可以了解其他台变（区）的线损情况，从而达到掌握低压电网线损的基本情况。具体做法如下：　　（1）弄清低压电网各台变（区）基本情况，如配电变压器类型、台数、容量，低压线路包括接户线长度、截面，供电方式包括单相、三相三线制、三相四线制，用户包括照明和非普用户数量，电能表数量等。　　（2）实测同一天、同一时段，抄录各台变（区）容量、各典型台变（区）总表的供电量和台变（区）内的售电量。　　（3）计算实测期内各典型台变（区）的损失电量及线损率，并计算各容量的台变（区）平均损失率L。　　（4）根据各台变（区）基本情况，按配电变压器容量分组，组内配电变压器用供电量之和乘以该组典型台变（区）平均线损率L，即得到该组台变（区）的损失电量，计算式为∆A=L。（5）把各组台变（区）的损失电量相加，得到低压电网的总损失电量，计算式为∆A=式中：n为配电变压器按容量划分的组数；Ａ为第i台配电变压器低压侧月供电量，kWh。1.1.6电压损失计算电压质量是供电系统的一个重要的质量指标，如果供到客户端的电压超过其允许范围，就会影响到客户用电设备的正常运行，严重时会造成用电设备损坏，给客户带来损失，所以加强电压管理为客户提供合格的电能是供电企业的一项重要任务。电网中的电压随负载的变化而发生波动。国家规定了在不同电压等级下，电压允许波动范围。国电农（1999）652号文对农村用电电压做了明确规定：（1）配电线路电压允许波动范围为标准电压的±7。（2）低压线路用户电压允许波动范围为标准电压的±10。电压损失是指线路始端电压与末端电压的代数差，是由线路电阻和电抗引起的。电抗（感抗）是由于导线中通过交流电流，在其周围产生的交变磁场所引起的。各种架空线路每千米长度的电抗X（Ω/km），可通过计算或查找有关资料获得。设线路电流为I，线路电阻R，电抗为X，线路末端电压分别是U，U，负载的功率因数为cos。电压降△U=△=△=IZ电压损失是U、U两相量电压的代数差△U=△U－△U由于电抗X的影响，使得=的相位发生变化，一般准确计算△U很复杂，在计算时可采用以下近似值法：△U=IRcos τxsin1.1.7线损小指标为了便于检查和考核线损管理工作（图1所示），根据具体情况可建立以下与线损管理有关的小指标进行内部统计和考核。　　１.“关口”表计所在的母线电能不平衡率母线电能不平衡率=输入母线的电量为输入电量，由母线输出的电量为输出电量，根据部颁《电力网电能损耗管理规定》发电企业和供电企业的220KV及以上变电所母线电能不平衡不应超过±1，220KV以下变电所母线电能不平衡率不应超过±2。省、市电力公司线损指标一次网损指标地区线损指标500kv网损220kv网损省、市电网调度所管理110kv网损35kv及以下城市电网线损35kv及以下农村电网线损35kv网损10kv及以下配电线损

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