降低网损的技术措施

第二节 降低网损的技术措施

一、提高用户的功率因数减小功率损耗

在一条电阻为R 的输电线上，输送相同有功功率P ，对应于不同的功率因数， 产生的有功功率值不同。若功率因数由1cos ϕ提高到2cos ϕ，则线路有功功率损耗下降率为

212

cos %[1()]100%cos L P ϕϕ∆=-⨯ 例如，当功率因数由0.7提高到0.9时，线路中功率损耗可减少39.5％。提高用户的功率因数，首先应提高负荷的自然功率因数，其次是增设无功功率补偿装置。

1．提高负荷的自然功率因数负荷的自然功率因数是指未设置任何无功补偿设备时负荷自身的功率因数。

在电力系统负荷中，异步电动机占相当大比重，是系统中主要需要无功功率的负荷。它所需无功功率可用下式表示

220000()()()N N N

P Q Q Q Q Q Q Q P β=+-=+- (7—1)

式中P N ——异步电动机额定有功功率；

Q 0——励磁无功功率；

Q N ——异步电机额定负荷(P N )运行时异步电动机所需的无功功率； P ——电动机的机械负荷；

β——电动机的受载系数。

由式(7—1)可见，异步电动机励磁无功功率Q 0与受载系数无关，而式中第二项则与受载系数的平方成正比。在额定无功功率Q N 中，Q 0约占60％～70％，第二项无功功率只占少部分。因此，随着受载系数的降低，异步电动机的功率因数相应降低。若以Q 0=0.7Q N 计算，则β由1下降为0.5时，cos ϕ由0.7下降为0.54。

根据上面的分析，欲提高负荷的功率因数，首先在选择异步电动机容量时，应尽量接近它所带的机械负荷，避免“大马拉小车”的现象，即电动机长期处于轻负荷下运行，更应避免电动机空载运转。另外，在可能的条件下，大容量的用户尽量使用同步电动机，并使其过激运行，向系统发出无功功率，从而提高负荷的功率因数；如果能对线绕式异步电动机转子绕组通以直流励磁，就可改作同步机运行。此外，变压器也是电力网中消耗无功功率较多的设备，应合理地配置其容量。这些皆为提高负荷自然功率因数的技术措施。

2．增设无功功率补偿装置

设置无功功率补偿装置，即在变电站低压(6～10kV 或以下电压)母线上并联调相机或电容器，补偿负荷所需的部分或全部无功功率，以提高设置点用户的功

率因数，从而减少网络中输送的无功功率以降低网损。

电力系统的无功功率补偿问题，前文中已从无功平衡、电压调整和经济运行三个不同的角度进行了讨论。一般而言，这三个方面的要求不会相互矛盾，为满足无功平衡而设置的补偿容量，必有助于提高电压水平；为减少网络电压损耗而增添的无功补偿，也必然会降低网损。

设置无功补偿应综合考虑以下原则：首先，按正常电压水平下满足无功功率平衡的要求，确定补偿容量；若满足调压要求还需增加无功补偿容量时，就按所需最大容量设置；在确定总补偿容量后，再以调压要求为约束条件，按经济原则在各补偿节点进行分配。

二、改变电力网的运行方式（环网的经济功率分布)

在环形网络或两端电压相等的两端供电网络中，功率的分布取决于各线段的阻抗。在图7—2所示的环形网络中有

~**~*~33

21***312()b c S Z Z S Z S Z Z Z ++=++

这种没有外施任何调节和控制手段的功率分布称功率的自然分布。但通常这种自然功率分布不能使网络的有功损耗最小。

下面推导网络有功损耗最小时的功率分布。图7—2所示网络的有功损耗为

2223121232222222221111111232

22()()()()N N N

N N N b b b c b c S S S P R R R U U U P P Q Q P P P Q Q Q P Q R R R U U U ∑∆=++-+-+-++-+=++

电网中有功功率损耗最小的条件为

1

100P P P Q ∑∑∂∆=∂∂∆=∂

于是有：

11121321111213212[()()]02[()()]0N N b b c b b c P PR P P R P P P R P U P Q R Q Q R Q Q Q R Q U ∑∑∂∆=+-++-=∂∂∆=+-++-=∂

解上列方程，可得电网内有功损耗最小时的功率分布为

23311232331123()()b c b c P R R P R P R R R Q R R Q R Q R R R ++=

++++=

++ 合并表示为 ~

~~2331123

()b c S R R S R S R R R ++=++ 式(7—3)说明，当环网内功率按各段电阻分布时，电网内有功功率损耗最小。这样的功率分布，称为经济功率分布。容易证明，对于纯电阻网络或各线段的X/R 比值相等的均一网络，功率的自然分布即为有功损耗最小的经济分布；而对于非均一网络，各线段不均一性越大，则功率损耗增加也越大。

但是，可以采取以下措施，将非均一网络自然功率分布变为经济分布，以减少电网功率损耗。采用这些措施的前提是。必须对实际的经济效果以及运行中可能产生的技术问题进行全面论证。

(1)在环形网络中，装设混合型加压调压变压器(也称纵横调压变压器)，产生附加电动势及相应的循环功率，如图7—3所示。适当调节附加电动势的大小和 相位，可使功率分布接近于经济分布。

(2)在两端供电网络中，调整两端电源电压，改变循环功率的大小，可使功率分布等于或接近于功率损耗最小的分布。

(3)在网络中对X ／R 比值特别大的线段，进行串联电容器补偿，以改善网络的不均一性。

(4)当以限制短路电流或满足继电保护动作选择性要求为目的，而选择环网开环运行点时，开环地点应尽可能兼顾到使开环后的功率分布产生的功率损耗最小。