配电网电能的损耗计算及降损措施

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。特别要注重电能损耗的控制，在此，文章主要对电能的损耗计算及降损措施进行分析，可为相关工作者提供技术参考。

关键词：配电网；电能损耗；无功补偿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。

1 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。

1.1 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ΔU，假如始端电压为U1,末端电压为U2，则电压损耗计算公式为：

ΔU=U1-U2=（PR-QX）UN

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

1.2 配电线路电量耗损计算

在配电网中线路的年电能耗损为：

ΔA=3RI■■τ×10-3=ΔPmaxτ×10-3=P2Rτ×10-3（U2cos2?渍）

式中：ΔPmax为年内线路输送最大负荷时的有功功率，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?渍由cos?渍1提高到cos?渍2时，线路中的功率耗损降低为：

ΔP%=[1-（cos?渍1cos?渍2）]×100%

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：

ΔA=nΔP0t+S■■ΔP■τnS■■

式中：ΔP0为变压器的铁损，ΔP■为电压器的铜损，

S■为变压器的额定容量，S■■为电压器的最大负荷，t为变压器每年投入运行的时间。

1.3 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：

QC=PC2+（tan?渍2-tan?渍’2）

式中：tan?渍2、tan?渍’2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：

cos?渍’2=■

变电站高压侧的功率因数应计为：

cos?渍’1=■=■

式中：P’■■、Q’■■为补偿后变压器一次侧有功计算负荷和无功计算负荷。

2 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。

2.1 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：

ΔP=■P×10■

令：

S2P×10■=1

电网升压改造前：

ΔP1=■

电网升压改造后：

ΔP2=■

电网升压改造后降低负载损耗的百分率为：

ΔP=■×100%=1-■×100%

2.2 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。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，据统计，变电站产生的电能损耗约占电网总损耗的25%～30%。以容量为100kV A的变压器为例，在同等条件下，S9型比S7型空载损耗降低9.38%，负载损耗降低25%，空载电流降低38.46%，节能效果非常好。

2.3 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：

ΔP1=3I2R1×10■

换线后的功率损耗为：

ΔP2=3I2R2×10■

换线后降损百分率表达式为：

ΔP=■×100%=1-■100%

Δ（ΔA）=ΔA1-■

式中：ΔA为换线前的耗损电量。

2.4 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?渍来表示电网传输无功功率的情况，计算式为：