降低線路損耗的方法和措施(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 法適用于不同的電網(wǎng)或場(chǎng)合。但是，不管采用哪種方法進(jìn)行計(jì)算，都應(yīng)達(dá)到下列要求： 1) 所采用的方法不應(yīng)過于復(fù)雜或繁瑣，而應(yīng)較為簡(jiǎn)便、易于操作，計(jì)算過程應(yīng)簡(jiǎn)潔而明晰。 2) 計(jì)算用的數(shù)據(jù)或資料，在電網(wǎng)一般常用 (或現(xiàn)有 )計(jì)量?jī)x表配置下，應(yīng)易于采集獲取，而不是再裝設(shè)昂貴的特殊 (或?qū)Ｓ?)記錄儀表或儀器；某些參數(shù)的取值亦應(yīng)較為簡(jiǎn)便而容易。 3) 所采用的方法的計(jì)算結(jié)果應(yīng)達(dá)到足夠的精確度，應(yīng)能滿 足實(shí)際工作的需要；如有誤差，應(yīng)在允許范圍之內(nèi)。 均方根電流法 10kV 及以下電壓配電網(wǎng)中電能損耗的計(jì)算，比 35kV 及以上電壓的配電網(wǎng)中電能損耗的計(jì)算復(fù)雜很多。這主要是由于配電網(wǎng)中元件數(shù)太多，每個(gè)元件上的運(yùn)行數(shù)據(jù)具有一定的隨機(jī)特性，收集這些運(yùn)行數(shù)據(jù)（負(fù)荷資料）是相當(dāng)困難的。從這個(gè)意義上講，準(zhǔn)確的線損計(jì)算比在電力系統(tǒng)確定的運(yùn)行方式下穩(wěn)態(tài)潮流計(jì)算還復(fù)雜。因此，配華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 8 電網(wǎng)在線損計(jì)算方法上是以盡量減少原始資料的收集范圍為指導(dǎo)思想，通過合理的簡(jiǎn)化和近似，來(lái)計(jì)算配電網(wǎng)中各元件存在的電能損耗及其變化。 配 電網(wǎng)具有閉環(huán)設(shè)計(jì)，開環(huán)運(yùn)行的特點(diǎn)，因此實(shí)際運(yùn)行中的配電網(wǎng)多呈輻射狀，而配電網(wǎng)中要詳細(xì)收集和整理各負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷資料及元件運(yùn)行數(shù)據(jù)是非常困難的，也缺乏進(jìn)行潮流分析所需的負(fù)荷數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，饋線出口均裝有電流表、功率表，可以獲取饋線出口代表日 24h 正點(diǎn)電流。 因此，均方根電流法是 10kV 及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)中最常見的理論線損計(jì)算方法，另外也可根據(jù)計(jì)算條件和計(jì)算資料，采用平均電流法（形狀系數(shù)法）、最大電流法（損失因數(shù)法）、等值電阻法、電壓損失法等方法進(jìn)行計(jì)算。 在進(jìn)行配電網(wǎng)線損計(jì)算時(shí)，需收集沿線各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷。由于 配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)多，負(fù)荷在不同時(shí)段的變化又比較大，運(yùn)行數(shù)據(jù)根本無(wú)法全面收集。為盡量減少運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集量，同時(shí)又不影響線損計(jì)算的精度，一般作如下假設(shè) [5]： 1) 各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)負(fù)荷曲線的形狀與首端相同； 2) 各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)功率因數(shù)與首端相等； 3) 忽略沿線的電壓損失對(duì)能耗的影響； 4) 負(fù)荷的分配與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)裝設(shè)的變壓器額定容量成正比，即各變壓器的負(fù)荷系數(shù)相同 (負(fù)荷系數(shù)為通過變壓器的視在功率與其額定容量之比 )。 設(shè)電網(wǎng)元件電阻為 R，通過該元件的電流為 I，當(dāng)電流通過該元件時(shí)產(chǎn)生的三相有功功率損耗為： 23P I R?? (31) 則該元件在 24h 內(nèi)的電能損耗為： 24 203A i Rdt??? (32) 電流 I 是隨機(jī)變量，一般不能準(zhǔn)確獲得，如把計(jì)算期內(nèi)時(shí)段劃分得足夠小，則可完全達(dá)到等效。一般電流值是通過代表日 24h 正點(diǎn)負(fù)荷得到的，設(shè)每小時(shí)內(nèi)電流值不變，則全日 24h 元件電阻中的電能損失為： ? ?2 2 2 3 2 31 2 2 43 1 0 3 2 4 1 0ifA I I I R I R??? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? (33) 或 233 10jfA I R t ?? ? ? ? (34) 式中： jfI 為均方根電 流 (A)； R 為元件電阻 ( ? )； t 為計(jì)算期小時(shí)數(shù) (h)(計(jì)算代表日電能損失 t =24) 2 2 21 2 2 424jf I I II ? ? ????? （ ） (35) 當(dāng)負(fù)荷代表日 24h 正點(diǎn)實(shí)測(cè)的是三相有功功率、無(wú)功功率和線電壓時(shí)，則： 第三章 電力系統(tǒng)理論線損的計(jì)算方法 9 222422113 24 ttjf i tPQI U? ?? ? (36) 24 221 72ttijfPQI ??? ? (37) 式中： tP ， tQ 為正點(diǎn)時(shí)通過該元件電阻的三相有功功率 (kW)和無(wú)功功率 (kvar)；tU 為與 tP 、 tQ 同一測(cè)量端同一時(shí)間的線電壓 (kV)。 當(dāng) 24h 實(shí)測(cè)量值是小時(shí)有功電量、無(wú)功電量以及測(cè)量點(diǎn)平均線電壓時(shí)，則： 24 221272p t QtijfavAAI U??? ? (38) 式中： ptA 為小時(shí)有功電量（ kWh）； QtA 為小時(shí)無(wú)功電量（ kvarh）； avU 為平均電壓 (kV)。 均方根電流法的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，按照代表日 24 小時(shí)正點(diǎn)負(fù)荷電流或有功功率、無(wú)功功率或有功電量、無(wú)功電量、電壓參數(shù)等數(shù)據(jù)計(jì)算出均方根電流就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算，計(jì)算精度較高。缺點(diǎn)是：在對(duì) 10kV 配電網(wǎng)線路計(jì)算理論線損時(shí)，對(duì)沒有實(shí)測(cè)負(fù)荷記錄的配電變壓器，其均方根電流按與配電變壓器額定容量成正比的關(guān)系來(lái)分配計(jì)算，這種計(jì)算不完全符合實(shí)際負(fù)荷情況；各分支線和各線段的均方根電流由各負(fù)荷的均方根電流代數(shù)相加減而得，但一般情況下，實(shí)際系統(tǒng)各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷曲 線形狀和功率因數(shù)都不相同，因此用負(fù)荷的均方根電流直接代數(shù)相加減來(lái)得到各分支線和各線段的均方根電流不盡合理；均方根電流法計(jì)算的理論線損是代表日的線損值，利用代表日線損值、代表日電量、月平均日電量和月總電量歸算出的月理論線損值在客觀上必然有一定差距 [6]。 均方根電流法與其它線損計(jì)算方法的比較 1) 平均電流法 平均電流法是利用均方根電流與平均電流的等效關(guān)系進(jìn)行能耗計(jì)算的方法。因?yàn)橛闷骄娏饔?jì)算出來(lái)的電能損耗是偏小的，因此要乘以大于 1 的修正系數(shù)。令均方根電流與平均電流之間的等效系數(shù)為 K ，稱為形狀系數(shù)，其關(guān)系式為 ifavIKI? (39) 式中： avI 為代表日負(fù)荷電流的平均 值 (A)； ifI 為代表日的均方根電 流 (A)。 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 10 K 值大小可按下式計(jì)算： ? ?2221 1312aaK a??? ??????? (310) 式中： a 為最小負(fù)荷率，它等于最小電流 minI 與最大電流 maxI 的比值。代表日損耗電量計(jì)算根公式為： 2 2 33 10avA I K R t ?? ? ? (311) 2) 最大電流法 最大電流法是利用均方根電流與最大電流的等效關(guān)系進(jìn)行能耗計(jì)算的方法。與平均電流法相反，用最大電流法計(jì)算出的損耗是偏大的，要乘以小于 1 的修正系數(shù)。令均方根電流的平方與最大電流的平方的比值為 F ，稱為損失因數(shù)，其關(guān)系式為： 22maxjfIF IF? 或 22maxjfI I F? (312) 引入形狀系數(shù) K 后，也可利用 K 值求得 F 值 2 2 2 2a m axjf vI I K I F?? 或 2 2a2maxvIFKI? (313) 可得 23m ax3 10A I F R t ?? ? ? ? (314) 式中： maxI 為代表 日最 大負(fù)荷電流 (A)； avI 為代表日 負(fù)荷電流的平均值 (A)。 3) 等值電阻法 等值電阻法的理論基礎(chǔ)是均方根電流法。因 10kV 配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多、分支線多、元件也多 ，各支線的導(dǎo)線型號(hào)不同，配電變壓器的容量、負(fù)荷系數(shù)、功率因數(shù)等參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)也不相同，要精確的計(jì)算配電網(wǎng)絡(luò)中各元件的電能損耗是比較困難的。因此，在滿足實(shí)際工程計(jì)算精度的前提下，使用等值電阻法計(jì)算配電網(wǎng)絡(luò)的電能損耗具有可行性和實(shí)用性。 在額定電壓為 10kV 架空輸電線路的導(dǎo)線電阻中，功率損耗計(jì)算公式為： 213miiiP I R???? (315) 式中： iI 、 iR 為第 i 段線路上通過的電流 (A)和該 段的導(dǎo)線電阻 (? )； m 為該條配電線路上的總段數(shù)。 由于各段線路上的運(yùn)行數(shù)據(jù)不容易采集到，因此，可以假設(shè)一個(gè)等值的線路電阻1eR 在通過線路出口的總電流 I? 產(chǎn)生的損耗，與各段不同的分段電流 iI 通過分段電阻第三章 電力系統(tǒng)理論線損的計(jì)算方法 11 iR 產(chǎn)生損耗的總和相等，即： 22 1133mi i eiP I R I R??? ? ?? (316) 式中： 1eR 為配電線路的 等值電阻，可按下式計(jì)算 2222111 2222mmiiiiiiiiePQ RIRURPQIU?????? ??? ??? (317) 實(shí)際上，用上式計(jì)算等值電阻不僅要求提供網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù) iR ，還要求提供運(yùn)行數(shù)據(jù) iI (或 iP 、 iQ )，收集和整理這些數(shù)據(jù)和資料的工作量是相當(dāng)大的。在計(jì)算要求不太高的情況下，可以對(duì)式 (317)進(jìn)行簡(jiǎn)化，即假設(shè)： 1) 負(fù)荷的分布按負(fù)荷節(jié)點(diǎn)裝設(shè)的配電變壓器額定容量成正比（即認(rèn)為各配電變壓器的負(fù)荷系數(shù)相 等）； 2) 各負(fù)荷點(diǎn)的功率因數(shù)相等； 3) 各節(jié)點(diǎn)電壓相同，不考慮電壓降。 式 (317)可簡(jiǎn)化為： ? ?? ?2 2 2111 2 2 22 21122()mmi i i i iiiemmi N i i N i iiiNNP Q R S RRP Q SK S R S RK S S??? ? ???? ? ????????????? (318) 式中： iS 為第 i 段線路上通過的視在功率 (kVA)； NiS 為第 i 段線路的配電變壓器額定容量 (kVA)； NS? 為該段配電線路總的配電變壓器額定容量 (kVA)； iK 為各配電變壓器的負(fù)荷系數(shù)； K? 為該段配電線路總配電變壓器的負(fù)荷系數(shù)。 從式 (318)中可以看出，求 1eR 不必收集大量的運(yùn)行資料， 1eR 只與 NiS 、 iR 和線路出口的運(yùn)行資料有關(guān)，而 NiS 和 iR 在技術(shù)資料檔案中可以查到，線路出口的運(yùn)行資料可取代表日的均方根電流、平均電流或最 大電流，則配電線路的電能損耗就可以按下式計(jì)算： 23 if eTA I R t?? (319) 同理，根據(jù)式 (318)也可以求出配電變壓器的等值電阻 eTR ，然后計(jì)算出配電變壓器的銅損： 22322112210nn i k iNiN i iii N ieTNNUPSSRSRSS??????????? ?? (320) 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 12 依照上述假設(shè)，即各配電變壓器節(jié)點(diǎn)電壓 iU 相同，不考慮電壓降 ( iUU? )，則： 231 210n kiieTNUPR S?????? ? (321) 式中： eTR 為公用配電變壓器的等值電阻 ( ? )； kiP? 為第 i 臺(tái)公用配電變壓器的額定短路損耗 (kW)； TiR 為第 i 臺(tái)公用配電變壓器的繞組電阻 (? )； n 為該條配電線路上的配電變壓器總臺(tái)數(shù)。 配電變壓器的總損耗為： 23 03 1 0if e TA I R t P t? ?? ? ? ? ? ? ? (322) 式中： 0P?? 為該條配電線路公用配電變壓器的鐵損總合 (kW)。 綜上所述，均 方根電流法是線損理論計(jì)算的基本方法，其它幾種方法均是在均方根電流法的基礎(chǔ)上衍生出來(lái)的。這些方法各具特色，其中，平均電流法和最大電流法是利用相應(yīng)平均電流、最大電流與均方根電流的等效關(guān)系來(lái)進(jìn)行能耗計(jì)算的，雖然只需收集平均電流或最大電流，但利用形狀系數(shù)和損失因數(shù)進(jìn)行修正時(shí)存在一定誤差，不能保證計(jì)算的精度要求，所以多見于手工計(jì)算中。等值電阻法是基于均方根電流法推導(dǎo)而來(lái)的，它將配電網(wǎng)的可變損耗等價(jià)為兩個(gè)等值電阻上的損耗，避開了配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，而且等值電阻法還根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)中負(fù)荷的變化情況對(duì)這兩個(gè)電阻進(jìn)行修正，因此 精度較高。這種方法只需要配電網(wǎng)首端的運(yùn)行記錄，同時(shí)收集和整理原始資料的工作也大為簡(jiǎn)化，因此是 10kV 配電網(wǎng)線損計(jì)算的有效方法。 研究理論線損的技術(shù)因素 1) 導(dǎo)線電阻對(duì)線損的影響 一方面，可以通過增大導(dǎo)體截面，降低線路電阻（更換導(dǎo)線、加裝復(fù)導(dǎo)線或架設(shè)第二回路）從而減少線損；二是通過優(yōu)化線路，縮短線路長(zhǎng)度減少線路總電阻，從而降低線路損耗。 若負(fù)荷不變，在不同線路電阻條件下年減少的電能損失為： ? ?2 12= 3 8 .7 6L I R R? ? ? ? (323) 式中： L? 為年 減少的電能損失 (kWh)； I 為負(fù)荷電流 (A)； 1R 為改造前線路電阻(? )； 2R 為改造后線路電阻 (? )。 2) 線路運(yùn)行電壓對(duì)線損的影響 負(fù)荷一定的條件下，線路的電流與線路運(yùn)行電壓成反比，適當(dāng)提高運(yùn)行電壓可以降低線損。提高運(yùn)行電壓后年減少的電能損失： 第三章 電力系統(tǒng)理論線損的計(jì)算方法 13 21221 PFLL PF??? ? ? ????? (324) 式中： L? 為年減少的電能損 失 (kWh)； L 為在原來(lái)運(yùn)行電壓下的年 線損 電量(kWh)； 1U 為原來(lái)的線路運(yùn)行電壓 (V)； 2U 為提高后的線路運(yùn)行電壓 (V)。 3) 功率因數(shù)對(duì)線損的影響 如果提高線路的功率因數(shù)，則可以減小線路中的無(wú)功功率，從而降低線損，提高功率因數(shù)后年減少的電能損失： 21221 PFLL PF??? ? ? ????? (325)