供电系统的功率损耗与电能损耗

供电系统的功率损耗与电能损耗

【摘要】当电能沿供电系统中的导线输送时，在其中产生有功功率和无功功率损耗。各个供电线路的首端和末端，计算负荷的差别就是线路上的功率损耗。用计算负荷求得的功率损耗，显然不是实际的功率损耗，计算它的意义，在于在同等条件下、对供电系统进行技术经济分析，以确定方案的可行性。

【关键词】供电系统；功率损耗；电能损耗

功率损耗及电能损耗是电网运行中的重要经济指标。电网的功率损耗及电能损耗是由发电设备供给、变电设备传输的。当系统的负荷一定时，功率损耗及电能损耗越大，发、变电设备容量越大，电流系统建设投资费用和年运行费用越大，消耗的能源越多，这对电网的经济运行是不利的。为了改善电网运行的经济性，必须降低电网的功率损耗和电能损耗。

一、供电系统的功率损耗

在确定备用电设备组的计算负荷后，如果要确定车间或全厂的计算负荷，就需逐级计入线路和变压器的功率损耗。要确定高压配电线首端（C点）的计算负荷，就应将车间变电站低压侧（D点）的计算负荷，加上车间变压器的功率损耗和高压配电线上的功率损耗。下面分别讨论线路和变压器功率损耗的计算方法。

1.线路功率损耗的计算

2.变压器功率损耗的计算

变压器的功率损耗包括有功和无功两部分。

（1）变压器的有功功率损耗。有功功率损耗可分为两部分：一部分是主磁通在铁心中产生的有功功率损耗，即铁损ΔPFe。它在一次绕组外加电压和频率不变的情况下，是固定不变的，与负荷电流无关。铁损一般由空载实验测定，空载损耗ΔP0可近似认为是铁损，因为变压器在空载时电流很小，在一次绕组中产生的有功功耗可忽略不计。另一部分是负荷电流在变压器一、二次绕组中产生的有功功率损耗，即铜损ΔPCU。它与负荷电流的平方成正比，一般由变压器短路实验测定，短路损耗ΔPK可认为是铜损，因为变压器短路时一次侧短路电压很小，故在铁心中产生的有功功率可忽略不计。

（2）变压器的无功功率损耗。无功功率损耗也可分为两部分：一部分用来产生主磁通，也就是用来产生激磁通电流或近似地认为产生空载电流。这部分无功功率损耗用ΔQ0来表示，它只与绕组电压有关，而与负荷电流无关。另一部分消耗在变压器一、二次绕组的电抗上。这部分无功功率损耗与负荷电流的平方成正比，在额定负荷下用ΔQN来表示。

二、供电系统的电能损耗

企业一年内所耗用的电能，一部分用于生产，还有一部分在供电系统元件中损耗掉。掌握这部分损耗的计算，并设法降低它们，便可节约电能，提高电能的利用率。

根据有关资料估算，从发电到供电，一直到用电的过程，广义电力系统中的各种电气设备（包括发电机、变压器、电力线路、电动机等）全部的电能损耗约占发电量的27%-32%，降损对于提高经济性潜力有很大作用。

1.电能损耗

在给定的时间内，系统中所有发电厂的总发电量同厂用电量之差称为供电量；所有送电、变电、配电环节所损耗的电量，称为电网的电能损耗（或损耗电量和线损）。

2.减少网络电能损耗措施

减少电能损耗，就是减少线路和变压器中的电能损耗，具体措施如下：

（1）使无功功率合理分布，无功功率在电网中的传输，会使功率和电能的损耗都增加，导致电压下降，因此应在受电区域装设一定数量的无功功率补偿设备。目前有借助电子计算机进行无功功率计算来实现无功功率经济调度和随机补偿的，应用比较普遍；（2）合理选用电力变压器和使之经济运行，电力变压器的容量不得过大。否则，变压器空载或轻载运行，会消耗较大的无功功率。而这些无功功率是由电力系统供给的，既增加了初次投资，也使功率因数降低，电网损耗增加，因此必须合理选用电力变压器的容量。选择的原则是：①既要考虑变压器的额定容量足以满足全部用电负荷的需要，又不使变压器长期过载运行，同时在能耗最小的情况下使变压器经济运行。因此，变压器的容量不宜过大或过小。装有两台和两台以上变压器的变、配电所，应考虑有一台变压器发生故障时，其余变压器能满足一、二级负荷的需要；②选用的变压器，其容量等级应尽量少，以达到运行灵活、维修方便和减少变压器台数的目的；③变压器的经常负荷以大于其额定容量的60%为宜；（3）减少电压变换次数每进行一次变压，大致要消耗1%～2%的有功功率，所以应尽量减少变压次数；（4）合理布设线路，在输、配电线路的布局方面，应避免对负荷重复或迂回曲折布线，以减少线路中的电能损耗，变压器应尽量放在负荷中心。

参考文献

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