配電網(wǎng)電能的損耗計算及降損措施

摘 要：配電網(wǎng)由高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)組成，覆蓋我國廣大城市和農(nóng)村，配電網(wǎng)的運行要保證電能質(zhì)量合格、電能損耗低。特別要注重電能損耗的控制，在此，文章主要對電能的損耗計算及降損措施進行分析，可為相關工作者提供技術參考。

關鍵詞：配電網(wǎng)；電能損耗；無功補償

中圖分類號：TM714.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0122-02

電能損耗是在電力網(wǎng)運行中發(fā)生的，它的出現(xiàn)不可避免，要采取措施把損耗降低。本文將首先提出電能損耗的計算方法，其中包括電壓損耗、配電線路損耗以及無功功率補償計算等計算的方法，并且在此計算方法的基礎上提出相應的降損措施。

1 配電網(wǎng)電能損耗計算的方法

配電網(wǎng)電能損耗計算包括電壓損耗的計算、配電線路電量損耗計算以及無功功率補償容量計算等三部分組成。

1.1 電壓損耗的計算

配電網(wǎng)在運行功率傳輸時，電流將在線路等阻抗上產(chǎn)生電壓損耗ΔU，假如始端電壓為U1，末端電壓為U2，則電壓損耗計算公式為：

ΔU=U1-U2=（PR-QX）UN

式中：P為線路傳輸?shù)挠泄β?，Q為線路傳輸?shù)臒o功功率，UN為線路傳輸?shù)念~定電壓，R、X為線路電阻、阻抗。

1.2 配電線路電量耗損計算

在配電網(wǎng)中線路的年電能耗損為：

ΔA=3RI■■τ×10-3=ΔPmaxτ×10-3=P2Rτ×10-3（U2cos2?漬）

式中：ΔPmax為年內(nèi)線路輸送最大負荷時的有功功率，I■■為裝置所通過的最大負荷電流，τ為最大負荷耗損時間。

如果將功率因數(shù)cos?漬由cos?漬1提高到cos?漬2時，線路中的功率耗損降低為：

ΔP%=[1-（cos?漬1cos?漬2）]×100%

當電壓為額定值時，在農(nóng)用配電網(wǎng)中變壓器的年電能耗損為：

ΔA=nΔP0t+S■■ΔP■τnS■■

式中：ΔP0為變壓器的鐵損，ΔP■為電壓器的銅損，

S■為變壓器的額定容量，S■■為電壓器的最大負荷，t為變壓器每年投入運行的時間。

1.3 無功功率補償容量計算

無功功率自動補償裝置檢測瞬時功率因數(shù)，自動投切電容器，保證功率因數(shù)在設定范圍內(nèi)。補償容量若按固定補償，用平均有功功率進行計算，將在最大負荷出現(xiàn)時出現(xiàn)補償容量不足的問題，因此，補償容量必需用最大負荷，即按照有功負荷進行計算，并采用低壓集中自動補償，其補償容量為：

QC=PC2+（tan?漬2-tan?漬'2）

式中：tan?漬2、tan?漬'2為補償前、補充后變壓器0.4kV母線計算負荷功率因數(shù)。

由于自動補償能保證用戶功率因數(shù)在設定范圍內(nèi)，在最大負荷時補充容量能滿足調(diào)解要求，其他負荷條件下就一定能滿足要求，因此補償后功率因數(shù)可用有功計算負荷即最大負荷進行計算。補償電容安裝處的功率因數(shù)計算公式為：

cos?漬'2=■

變電站高壓側的功率因數(shù)應計為：

cos?漬'1=■=■

式中：P'■■、Q'■■為補償后變壓器一次側有功計算負荷和無功計算負荷。

2 降低配電網(wǎng)電能耗損的措施

線損的出現(xiàn)不可避免，采取措施降損節(jié)能是電力系統(tǒng)的重點工作之一。降損可以從“技術降損”和“管理降損”兩方面入手。

對于管理方面的降損，可以從輸、變，配電設備的日常維護、檢修、預試等方面入手，加強用電營業(yè)管理，搞好設備維護管理，推廣帶電作業(yè)，加強運行管理等等。技術降損方面，首先可以加強電力網(wǎng)的升級改造和更換高損變壓器的降低電壓損耗，換用粗導線界面可降低電量耗，合理配置無功補償設備等傳統(tǒng)措施，另外，還要加快配電網(wǎng)的技術改造。

2.1 電力網(wǎng)升級改造

電力網(wǎng)升壓改造是指因用電負荷增長、線路輸送能力有限或電能損耗大幅上升，而采取的簡化電壓升級、減少變電層次，淘汰非標準電壓等所采取的技術措施。

當輸送負荷不變時，電力網(wǎng)升壓改造的降損節(jié)電效果計算如下：

ΔP=■P×10■

令：

S2P×10■=1

電網(wǎng)升壓改造前：

ΔP1=■

電網(wǎng)升壓改造后：

ΔP2=■

電網(wǎng)升壓改造后降低負載損耗的百分率為：

ΔP=■×100%=1-■×100%

2.2 更換高損耗變壓器

變電站的主變壓器或配電變壓器是電力網(wǎng)的主要電氣設備。變壓器的電能耗損由兩部分組成，即空載耗損和負載耗損?？蛰d耗損也稱為固定耗損，它是變電設備中的鐵損、絕緣中的介質(zhì)損耗以及儀表和保護裝置中的損耗，這部分損耗一般與運行電壓有關，負載損耗則隨負荷的變化而變化，與過電流的平方成正比。變電站的主變壓器或配電變壓器是電力網(wǎng)的主要電氣設備，據(jù)統(tǒng)計，變電站產(chǎn)生的電能損耗約占電網(wǎng)總損耗的25%～30%。以容量為100kVA的變壓器為例，在同等條件下，S9型比S7型空載損耗降低9.38%，負載損耗降低25%，空載電流降低38.46%，節(jié)能效果非常好。

2.3 換粗導線截面

換粗導線截面，具有投資小、見效快的特點，所以在線路技術條件容許的情況下，優(yōu)先采用換粗導線界面的方法，以減小電阻，達到降損的目的。

換線前的功率損耗為：

ΔP1=3I2R1×10■

換線后的功率損耗為：

ΔP2=3I2R2×10■

換線后降損百分率表達式為：

ΔP=■×100%=1-■100%

Δ（ΔA）=ΔA1-■

式中：ΔA為換線前的耗損電量。

2.4 合理配置無功補償設備

電力網(wǎng)中有許多感性負載，無功功率在電網(wǎng)中的傳輸與有功功率一樣產(chǎn)生電能損耗。通常用功率因素cos?漬來表示電網(wǎng)傳輸無功功率的情況，計算式為：

ΔP=■R×10■

當cos?漬=0.7時，電網(wǎng)中負荷引起的電能損耗有一半由無功功率一起的。所以應合理配置無功功率補償設備，減少無功功率在電網(wǎng)中的波動，實現(xiàn)無功功率分區(qū)、分層就地平衡，減少網(wǎng)上無功功率的傳輸，改善供電電壓質(zhì)量，以降低線路和變壓器的負載損耗，將使配電網(wǎng)的功率因數(shù)得以明顯提高，具有良好的經(jīng)濟效益。

2.5 加快配電網(wǎng)技術改造的綜合措施

在電網(wǎng)建設的新形勢下，除了要加強傳統(tǒng)的降損措施，還應主動從超前控制和充分利用管道、站址資源的戰(zhàn)略高度出發(fā)，創(chuàng)造性地探索新的方法和途徑，積極推動電網(wǎng)的跨越發(fā)展、和諧發(fā)展。可以采取“增容”、“升壓”、“換代”、“優(yōu)化通道”等措施。增容包括線路增容和變電站增容兩部分組成，可以存在充分利用線路通道資源和站址資源的基礎上，通過改造增加線路的輸送容量和變電站的降壓容量，從而達到節(jié)約通道、節(jié)約土地的目的。升壓包括線路升壓和變電站升壓兩部分組成，一方面提高電力輸送和供應能力，另一方面搶占通道和站址資源，節(jié)省資金。推廣使用先進成熟的新技術、新設備、新工藝，提高電網(wǎng)規(guī)劃建設的科技水平，促進電網(wǎng)的升級換代，例如，大力推廣應用同塔多回，緊湊型線路、大截面導線、大容量變壓器、組合電器、非晶體合金、單相變壓器等節(jié)能、環(huán)保的技術和設備。優(yōu)化管道是指通過改造，對線路進行優(yōu)化，以減少通道占用，減少土地資源的占用，美化城市環(huán)境。

技術改造的“增容”、“升壓”、“換代”、“優(yōu)化通道”指導思想是不可分割的有機整體。增容中可以進行升壓，升壓必然實現(xiàn)增容；增容和升壓應該達到換代，換代可以結合增容和升壓；優(yōu)化通道中應該實現(xiàn)增容、升壓和換代。

3 結 語

本文首先提出了電能損耗的具體計算方法，其中包括電壓損耗，配電線路損耗以及無功功率補償計算等計算的方法，并且在這些計算方法的基礎上提出了相應的電力網(wǎng)的升級改造和更換高損變壓器的降低電壓損耗，換用粗導線界面可降低電量耗，合理配置無功補償設備等傳統(tǒng)方法的降低電能損耗的措施，并且提出了加快配電網(wǎng)技術改造的綜合措施，在節(jié)能方面具有很重要的建設意義與實踐意義。

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