配电网电能的损耗计算及降损措施1

配电网电能的损耗计算及降损措施

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。线损是在电力网运行中发生的，它的出现不可避免，要采取措施降低电能损耗。

关键词：配电网、电能损耗、无功补偿

1、 引言

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。

2、 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。

2.1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U ∆，假如始端电压为1U ,末端电压为2U ，则电压损耗计算公式为

12()/N U U U PR QX U ∆=-=+

其中，P 为线路传输的有功功率，Q 为线路传输的无功功率，N U 为线路传输的额定电压，R 、X 为线路电阻、阻抗。

2.2配电线路电量耗损计算

在配电网中线路的年电能耗损为

2332322max max 3101010/(cos )A RI P P R U τττϕ---∆=⨯=∆⨯=⨯

其中max P ∆为年内线路输送最大负荷时的有功功率，max 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 ϕ由1cos ϕ提高到2cos ϕ时，线路中的功率耗损降低为

12%[1(cos /cos )]100%P ϕϕ∆=-⨯

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

220max /()K N A n Pt S P nS τ∆=∆+∆

其中，0P ∆为变压器的铁损，K P ∆为电压器的铜损，K S 为变压器的额定容量，max S 为电压器的最大负荷，t 为变压器每年投入运行的时间

2.3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

222(tan tan )C C Q P ϕϕ'=-

其中2tan ϕ、2

tan ϕ'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

2

cos ϕ'=变电站高压侧的功率因数应计为

1cos ϕ'==其中1C P '、1C Q '为补偿后变压器一次侧有功计算负荷和无功计算负荷。

3、 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。

3.1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

2

3210N

S P P U -∆=⨯ 令

23101S P -⨯=

电网升压改造前

121

1N P U ∆=

电网升压改造后 222

1N P U ∆=

电网升压改造后降低负载损耗的百分率为

2221222121

11(%)100(1)1001N N N N N U U U P U U -∆=⨯=-⨯ 3.2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。据统计，变电站产生的电能损耗约占电网总损耗的25%——30%.

3.3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

2311

310P I R -∆=⨯ 换线后的功率损耗为

2322310P I R -∆=⨯

换线后降损百分率表达式为

12121

(1)100P P R R P P R ∆-∆-∆==-⨯∆ 21

()(1)R A A R ∆∆=∆- 其中，A ∆为换线钱的耗损电量。

3.4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 ϕ来表示电网传输无功功率的情况，计算式为

22

3210P Q P R U

-+∆=⨯ 当cos 0.7ϕ=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。

3.5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