配电网电能的损耗计算及降损措施
时间：2022-06-03 17:49:02 浏览次数：次
摘 要：配电网由高压配电网、中压配电网和低压配电网组成，覆盖我国广大城市和农村，配电网的运行要保证电能质量合格、电能损耗低。特别要注重电能损耗的控制，在此，文章主要对电能的损耗计算及降损措施进行分析，可为相关工作者提供技术参考。
关键词：配电网；电能损耗；无功补偿
中图分类号：TM714.3 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）17-0122-02
电能损耗是在电力网运行中发生的，它的出现不可避免，要采取措施把损耗降低。本文将首先提出电能损耗的计算方法，其中包括电压损耗、配电线路损耗以及无功功率补偿计算等计算的方法，并且在此计算方法的基础上提出相应的降损措施。
1 配电网电能损耗计算的方法
配电网电能损耗计算包括电压损耗的计算、配电线路电量损耗计算以及无功功率补偿容量计算等三部分组成。
1.1 电压损耗的计算
配电网在运行功率传输时，电流将在线路等阻抗上产生电压损耗ΔU，假如始端电压为U1,末端电压为U2，则电压损耗计算公式为：
ΔU=U1-U2=（PR-QX）UN
式中：P为线路传输的有功功率，Q为线路传输的无功功率，UN为线路传输的额定电压，R、X为线路电阻、阻抗。
1.2 配电线路电量耗损计算
在配电网中线路的年电能耗损为：
ΔA=3RI■■τ×10-3=ΔPmaxτ×10-3=P2Rτ×10-3（U2cos2?渍）
式中：ΔPmax为年内线路输送最大负荷时的有功功率，I■■为装置所通过的最大负荷电流，τ为最大负荷耗损时间。
如果将功率因数cos?渍由cos?渍1提高到cos?渍2时，线路中的功率耗损降低为：
ΔP%=[1-（cos?渍1cos?渍2）]×100%
当电压为额定值时，在农用配电网中变压器的年电能耗损为：
ΔA=nΔP0t+S■■ΔP■τnS■■
式中：ΔP0为变压器的铁损，ΔP■为电压器的铜损，
S■为变压器的额定容量，S■■为电压器的最大负荷，t为变压器每年投入运行的时间。
1.3 无功功率补偿容量计算
无功功率自动补偿装置检测瞬时功率因数，自动投切电容器，保证功率因数在设定范围内。补偿容量若按固定补偿，用平均有功功率进行计算，将在最大负荷出现时出现补偿容量不足的问题，因此，补偿容量必需用最大负荷，即按照有功负荷进行计算，并采用低压集中自动补偿，其补偿容量为：
QC=PC2+（tan?渍2-tan?渍"2）
式中：tan?渍2、tan?渍"2为补偿前、补充后变压器0.4kV母线计算负荷功率因数。
由于自动补偿能保证用户功率因数在设定范围内，在最大负荷时补充容量能满足调解要求，其他负荷条件下就一定能满足要求，因此补偿后功率因数可用有功计算负荷即最大负荷进行计算。补偿电容安装处的功率因数计算公式为：
cos?渍"2=■
变电站高压侧的功率因数应计为：
cos?渍"1=■=■
式中：P"■■、Q"■■为补偿后变压器一次侧有功计算负荷和无功计算负荷。
2 降低配电网电能耗损的措施
线损的出现不可避免，采取措施降损节能是电力系统的重点工作之一。降损可以从“技术降损”和“管理降损”两方面入手。
对于管理方面的降损，可以从输、变，配电设备的日常维护、检修、预试等方面入手，加强用电营业管理，搞好设备维护管理，推广带电作业，加强运行管理等等。技术降损方面，首先可以加强电力网的升级改造和更换高损变压器的降低电压损耗，换用粗导线界面可降低电量耗，合理配置无功补偿设备等传统措施，另外，还要加快配电网的技术改造。
2.1 电力网升级改造
电力网升压改造是指因用电负荷增长、线路输送能力有限或电能损耗大幅上升，而采取的简化电压升级、减少变电层次，淘汰非标准电压等所采取的技术措施。
当输送负荷不变时，电力网升压改造的降损节电效果计算如下：
ΔP=■P×10■
令：
S2P×10■=1
电网升压改造前：
ΔP1=■
电网升压改造后：
ΔP2=■
电网升压改造后降低负载损耗的百分率为：
ΔP=■×100%=1-■×100%
2.2 更换高损耗变压器
变电站的主变压器或配电变压器是电力网的主要电气设备。变压器的电能耗损由两部分组成，即空载耗损和负载耗损。空载耗损也称为固定耗损，它是变电设备中的铁损、绝缘中的介质损耗以及仪表和保护装置中的损耗，这部分损耗一般与运行电压有关，负载损耗则随负荷的变化而变化，与过电流的平方成正比。变电站的主变压器或配电变压器是电力网的主要电气设备，据统计，变电站产生的电能损耗约占电网总损耗的25%～30%。以容量为100kVA的变压器为例，在同等条件下，S9型比S7型空载损耗降低9.38%，负载损耗降低25%，空载电流降低38.46%，节能效果非常好。
2.3 换粗导线截面
换粗导线截面，具有投资小、见效快的特点，所以在线路技术条件容许的情况下，优先采用换粗导线界面的方法，以减小电阻，达到降损的目的。
换线前的功率损耗为：
ΔP1=3I2R1×10■
换线后的功率损耗为：
ΔP2=3I2R2×10■
换线后降损百分率表达式为：
ΔP=■×100%=1-■100%
Δ（ΔA）=ΔA1-■
式中：ΔA为换线前的耗损电量。
2.4 合理配置无功补偿设备
电力网中有许多感性负载，无功功率在电网中的传输与有功功率一样产生电能损耗。通常用功率因素cos?渍来表示电网传输无功功率的情况，计算式为：
ΔP=■R×10■
当cos?渍=0.7时，电网中负荷引起的电能损耗有一半由无功功率一起的。所以应合理配置无功功率补偿设备，减少无功功率在电网中的波动，实现无功功率分区、分层就地平衡，减少网上无功功率的传输，改善供电电压质量，以降低线路和变压器的负载损耗，将使配电网的功率因数得以明显提高，具有良好的经济效益。
2.5 加快配电网技术改造的综合措施
在电网建设的新形势下，除了要加强传统的降损措施，还应主动从超前控制和充分利用管道、站址资源的战略高度出发，创造性地探索新的方法和途径，积极推动电网的跨越发展、和谐发展。可以采取“增容”、“升压”、“换代”、“优化通道”等措施。增容包括线路增容和变电站增容两部分组成，可以存在充分利用线路通道资源和站址资源的基础上，通过改造增加线路的输送容量和变电站的降压容量，从而达到节约通道、节约土地的目的。升压包括线路升压和变电站升压两部分组成，一方面提高电力输送和供应能力，另一方面抢占通道和站址资源，节省资金。推广使用先进成熟的新技术、新设备、新工艺，提高电网规划建设的科技水平，促进电网的升级换代，例如，大力推广应用同塔多回，紧凑型线路、大截面导线、大容量变压器、组合电器、非晶体合金、单相变压器等节能、环保的技术和设备。优化管道是指通过改造，对线路进行优化，以减少通道占用，减少土地资源的占用，美化城市环境。
技术改造的“增容”、“升压”、“换代”、“优化通道”指导思想是不可分割的有机整体。增容中可以进行升压，升压必然实现增容；增容和升压应该达到换代，换代可以结合增容和升压；优化通道中应该实现增容、升压和换代。
3 结 语
本文首先提出了电能损耗的具体计算方法，其中包括电压损耗，配电线路损耗以及无功功率补偿计算等计算的方法，并且在这些计算方法的基础上提出了相应的电力网的升级改造和更换高损变压器的降低电压损耗，换用粗导线界面可降低电量耗，合理配置无功补偿设备等传统方法的降低电能损耗的措施，并且提出了加快配电网技术改造的综合措施，在节能方面具有很重要的建设意义与实践意义。
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