供電系統(tǒng)的功率損耗與電能損耗

【摘要】當電能沿供電系統(tǒng)中的導線輸送時，在其中產(chǎn)生有功功率和無功功率損耗。各個供電線路的首端和末端，計算負荷的差別就是線路上的功率損耗。用計算負荷求得的功率損耗，顯然不是實際的功率損耗，計算它的意義，在于在同等條件下、對供電系統(tǒng)進行技術(shù)經(jīng)濟分析，以確定方案的可行性。

【關(guān)鍵詞】供電系統(tǒng)；功率損耗；電能損耗

功率損耗及電能損耗是電網(wǎng)運行中的重要經(jīng)濟指標。電網(wǎng)的功率損耗及電能損耗是由發(fā)電設(shè)備供給、變電設(shè)備傳輸?shù)摹．斚到y(tǒng)的負荷一定時，功率損耗及電能損耗越大，發(fā)、變電設(shè)備容量越大，電流系統(tǒng)建設(shè)投資費用和年運行費用越大，消耗的能源越多，這對電網(wǎng)的經(jīng)濟運行是不利的。為了改善電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，必須降低電網(wǎng)的功率損耗和電能損耗。

一、供電系統(tǒng)的功率損耗

在確定備用電設(shè)備組的計算負荷后，如果要確定車間或全廠的計算負荷，就需逐級計入線路和變壓器的功率損耗。要確定高壓配電線首端（C點）的計算負荷，就應將車間變電站低壓側(cè)（D點）的計算負荷，加上車間變壓器的功率損耗和高壓配電線上的功率損耗。下面分別討論線路和變壓器功率損耗的計算方法。

1.線路功率損耗的計算

2.變壓器功率損耗的計算

變壓器的功率損耗包括有功和無功兩部分。

（1）變壓器的有功功率損耗。有功功率損耗可分為兩部分：一部分是主磁通在鐵心中產(chǎn)生的有功功率損耗，即鐵損ΔPFe。它在一次繞組外加電壓和頻率不變的情況下，是固定不變的，與負荷電流無關(guān)。鐵損一般由空載實驗測定，空載損耗ΔP0可近似認為是鐵損，因為變壓器在空載時電流很小，在一次繞組中產(chǎn)生的有功功耗可忽略不計。另一部分是負荷電流在變壓器一、二次繞組中產(chǎn)生的有功功率損耗，即銅損ΔPCU。它與負荷電流的平方成正比，一般由變壓器短路實驗測定，短路損耗ΔPK可認為是銅損，因為變壓器短路時一次側(cè)短路電壓很小，故在鐵心中產(chǎn)生的有功功率可忽略不計。

（2）變壓器的無功功率損耗。無功功率損耗也可分為兩部分：一部分用來產(chǎn)生主磁通，也就是用來產(chǎn)生激磁通電流或近似地認為產(chǎn)生空載電流。這部分無功功率損耗用ΔQ0來表示，它只與繞組電壓有關(guān)，而與負荷電流無關(guān)。另一部分消耗在變壓器一、二次繞組的電抗上。這部分無功功率損耗與負荷電流的平方成正比，在額定負荷下用ΔQN來表示。

二、供電系統(tǒng)的電能損耗

企業(yè)一年內(nèi)所耗用的電能，一部分用于生產(chǎn)，還有一部分在供電系統(tǒng)元件中損耗掉。掌握這部分損耗的計算，并設(shè)法降低它們，便可節(jié)約電能，提高電能的利用率。

根據(jù)有關(guān)資料估算，從發(fā)電到供電，一直到用電的過程，廣義電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備（包括發(fā)電機、變壓器、電力線路、電動機等）全部的電能損耗約占發(fā)電量的27%-32%，降損對于提高經(jīng)濟性潛力有很大作用。

1.電能損耗

在給定的時間內(nèi)，系統(tǒng)中所有發(fā)電廠的總發(fā)電量同廠用電量之差稱為供電量；所有送電、變電、配電環(huán)節(jié)所損耗的電量，稱為電網(wǎng)的電能損耗（或損耗電量和線損）。

2.減少網(wǎng)絡電能損耗措施

減少電能損耗，就是減少線路和變壓器中的電能損耗，具體措施如下：

（1）使無功功率合理分布，無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，會使功率和電能的損耗都增加，導致電壓下降，因此應在受電區(qū)域裝設(shè)一定數(shù)量的無功功率補償設(shè)備。目前有借助電子計算機進行無功功率計算來實現(xiàn)無功功率經(jīng)濟調(diào)度和隨機補償?shù)?，應用比較普遍；（2）合理選用電力變壓器和使之經(jīng)濟運行，電力變壓器的容量不得過大。否則，變壓器空載或輕載運行，會消耗較大的無功功率。而這些無功功率是由電力系統(tǒng)供給的，既增加了初次投資，也使功率因數(shù)降低，電網(wǎng)損耗增加，因此必須合理選用電力變壓器的容量。選擇的原則是：①既要考慮變壓器的額定容量足以滿足全部用電負荷的需要，又不使變壓器長期過載運行，同時在能耗最小的情況下使變壓器經(jīng)濟運行。因此，變壓器的容量不宜過大或過小。裝有兩臺和兩臺以上變壓器的變、配電所，應考慮有一臺變壓器發(fā)生故障時，其余變壓器能滿足一、二級負荷的需要；②選用的變壓器，其容量等級應盡量少，以達到運行靈活、維修方便和減少變壓器臺數(shù)的目的；③變壓器的經(jīng)常負荷以大于其額定容量的60%為宜；（3）減少電壓變換次數(shù)每進行一次變壓，大致要消耗1%～2%的有功功率，所以應盡量減少變壓次數(shù)；（4）合理布設(shè)線路，在輸、配電線路的布局方面，應避免對負荷重復或迂回曲折布線，以減少線路中的電能損耗，變壓器應盡量放在負荷中心。

參考文獻

[1]戴彥，倪以信，文福拴，韓禎祥.基于潮流組成分析及成本分攤的無功功率電價[J].電力系統(tǒng)自動化， 2000， （18） .

[2]余志偉，謝志棠，鐘志勇，黃耀光，鐘德成，趙學順.多區(qū)域電力聯(lián)營體運行下的輸電成本分配[J].電力系統(tǒng)自動化， 2002， （06） .