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1、电网线损 计算分析与管理,王虹飞 河南电力工业学校,主 要 内 容,基础知识 导线损耗计算分析 变压器损耗计算分析 基于等值电阻法 的理论线损分析与计算 电力网损降损措施,1、基础知识,1.1 线损的基本概念,线损电量定义,线损电量=供电量-售电量 供电量=发电厂上网电量+外购电量 +邻网输入电量-向邻网输出电量 售电量=买给用户的电量+供给本企业的非电 力生产用的电量,实际线损率,实际线损率（%） =实际线损电量/电网购（供）电量（%） 实际线损率（%） =（购电量-售电量）/购电量（%）,理论线损率,理论线损率（%） =理论线损电量/电网购（供）电量（%） 理论线损率（%） =（固定损耗+
2、可变损耗）/购电量（%） 正常情况下，实际线损率略高于理论线损率,线损率现状,我国（城网和农网）：7.5%8.5% 日、德、法、英（国土小）：5%7% 美、加、俄（国土大）：7%8% 我国农网：27%30%（远高于理论线损） 0.4kV：1215%，10kV：810%，35/110kV：45%,产生线损的原因,电阻作用：可变损耗（随电流增大而增大） 电磁作用：固定损耗（随电压增大而增大， 与电流大小无关） 管理因素：窃电、计量、漏电. 其他原因：电晕,可变损耗与固定损耗,可变损耗（负载损耗） 输、变、配设备中的铜损，与电流平方成正比 固定损耗（空载损耗） 变电设备中的铁损、电晕损耗、绝缘介质损
3、耗、仪表和保护装置的损耗，与运行电压有关,电网的线损分类,电网线损构成比例,线损电量的组成,可理论计算部分 输电线路上的损耗 主变压器中的损耗 配电线路上的损耗 配电变压器中的损耗 低压线路上的损耗 无功补偿设备中的损耗,线损电量的组成,统计确定部分 变电站直流充电、控制保护、信号、通风、空调等的损耗 PT、CT及二次回路中的损耗 接户线及电能表中的损耗 计量装置误差、接错线、故障等的损耗 漏抄、漏计、错算、倍率搞错 用户违章用电、窃电等,线损率的分类,理论线损计算的意义,与实际线损对比，反映管理水平高低 。 确定经济运行方式。 查找薄弱环节，确定降损关键措施 为合理下达线损指标奠定基础,理论
4、线损计算的条件,计量仪表齐全： 线路出口：电压、电流、有功/无功电度 配电变压器：有功/无功电度 准确的基础资料： 网络接线图 线路参数、变压器参数,1.2 电力线路的参数,线路的型等值电路,线路电阻:R,单位长度电阻 ：查手册 线路有效电阻： 1)导线是绞线，每股实际长度略长2%3% 2)多股线间有间隙，实际面积略小于标称值 3)交流电阻略大于直流电阻（集肤效应+邻近效应）,线路电阻的温度特性,R=(1+1+ 2)R20 (1+2)R20 R20:20C时的电阻值 1 :导线温度对电阻的影响 1=(T -20)I2e /I2 T :导线最高允许温度(70 C)， =0.004 I :从20
5、C到70 C导线的持续允许电流(手册) Ie :导线流过的均方根电流 2 :环境温度对电阻的影响 2=(Tr -20) Tr :代表日的平均环境温度,线路的电抗:X,单位长度电抗 ：查手册 X与导线几何尺寸、三相导线排列方式和相间距离有关 电缆线路的电抗远小于架空线路(C),线路的电导:G,线路电导产生原因： 架空线路与空气电离造成的有功损耗（电晕） 沿线绝缘子泄露电流造成的有功损耗 沿线绝缘子介质中的有功损耗 35kV以下线路可不考虑线路电导 110kV线路不考虑电晕，绝缘子损耗按线路损 耗的2%计算,线路的电纳:B,线路电纳产生原因： 导线间的电容 导线对地的电容 B=7.58/lg(Dc
6、p/r)10-62.710-6S/km 同杆双回线电纳为单回线的两倍 电缆的电纳可查手册 35kV以下线路可不考虑电纳,35kV以下线路的简化等值电路,简化后的型等值电路,线路电纳用无功功率表示，忽略电导,1.3 变压器的参数,四个铭牌参数,短路损耗：Pk 短路电压百分比：Uk% 空载损耗：P0 空载电流百分比：I0%,四个计算参数,绕组电阻：RT 反映变压器绕组的有功损耗 绕组漏抗：XT 反映变压器绕组的无功损耗 铁芯电导：GT 反映变压器铁芯的有功损耗 铁芯电纳：BT 反映变压器铁芯的励磁功率,双绕组变压器的型等值电路,双绕组变压器的型等值电路,铁芯电导GT 和铁芯电纳Bt接在电源侧 绕组
7、电阻RT 和绕组漏抗XT接在负载侧,RT和XT的计算,UN为变压器的额定电压(kV)，SN为变压器的额定容量(kVA)。,GT和BT的计算,UN为变压器的额定电压(kV)，SN为变压器的额定容量(kVA)。,双绕组变压器的简化等值电路,变压器导纳表示成空载功率损耗,三绕组变压器的参数,高、中、低压三个绕组的短路损耗： Pk1、Pk2、Pk3 高、中、低压三个绕组的短路电压百分比：Uk1%、 Uk2%、 Uk3% 空载损耗：P0 空载电流百分比：I0%,三绕组变压器的RT和XT的计算,三绕组变压器的GT和BT的计算,UN为变压器的额定电压(kV)，SN为变压器的额定容量(kVA)。,三绕组变压器
8、的简化等值电路,变压器导纳表示成空载功率损耗,三绕组变压器的型等值电路,铁芯电导GT 和铁芯电纳Bt接在电源侧 绕组电阻RT 和绕组漏抗XT接在负载侧,自耦变压器的参数计算,先将各个绕组间的短路电压百分值归算到以自耦变压器的额定容量为基准 然后按照两绕组和三绕组变压器参数计算方法计算自耦变压器的参数,标幺值,理论线损计算,线路导体损耗 元件损耗： 变压器损耗 电容器损耗 。,2、线路导体损耗计算分析,线路损耗计算方法,潮流计算法 简化潮流计算法 近似计算法,负荷数据来源,根据安装测量装置采集的数据 根据电费掌握的负荷情况 将线路源端总负荷按照配变额定容量分摊到各个用户 将线路源端总负荷按照电费
9、的比例分摊到各个用户,2.1 潮流计算,潮流计算,已知：网络拓扑结构 线路和元件参数 负荷数据 电源电压 求解：线路电流 沿线电压降落 沿线损耗,潮流计算分类,三相潮流计算 三相负荷不平衡、电源三相不对称 转化为单相潮流计算 三相负荷平衡、电源三相对称,传统潮流计算方法,N-R, P-Q, B-X 矩阵计算、网格状/辐射状网 支路电流法 无矩阵计算、辐射状网 闭环支路电流法也可计算弱环网,负荷平衡、电源对称线路损耗计算,R+jX,PL+jOL,PT+jOT,U,I,负荷平衡、电源对称线路电压降落,R+jX,PL+jOL,PT+jOT,U,I,三相线路损耗计算,第m支路的三相有功线路损耗功率为：
10、,三相线路电压降落,第m支路的三相线路电压降落为：,2.2 简化潮流计算,简化潮流计算的意义,配电网规模大、节点多 采用严格方法计算量大、收敛性差、占用空间大,等效电压降落模型,等效电压降落模型,馈线段双方向电压降落与严格模型相等： 潮流从A到 B时：UAB=UAB 潮流从B到 A时：UBA=UBA,等效电压降落模型,馈线段末端有穿越功率时，馈线段双方向电压降落与严格模型相等： LAV+LVB=LAB,等效电压降落模型,假设： 馈线段沿线电压降落不大,等效电压降落模型参数,等效电压降落模型参数为：,复杂配电网潮流降规模计算,辐射状,复杂配电网潮流降规模计算,网格状,等效电压降落模型,减少了参与
11、迭代的节点数量 减少了计算量 加快了收敛速度 减少了计算占用空间,简化潮流计算步骤,第1步： 简化建模,简化潮流计算步骤,第2步： 利用简化模型进行潮流计算，得出馈线端部电压,简化潮流计算步骤,第3步： 对于末梢馈线段进行回推计算，得出末梢馈线段的线损和其上各负荷点的电压,简化潮流计算步骤,第4步： 根据KCL计算流过 T接点的 负荷,简化潮流计算步骤,第5步： 对于已值梢馈线段进行回推计算，得出该馈线段的线损和其上各负荷点的电压,简化潮流计算步骤,重复第4步和第5步，直至全部计算完毕,三相等效电压降落模型,2.3 近似线损计算,近似计算方法,均方根电流法 平均电流法 最大电流法 等值电阻法
12、逐点分段计算法 分散损失系数法 不对称负荷线损计算 电缆损耗计算 低压网线损计算,均方根电流法,均方根电流法,均方根电流法,平均电流法,平均电流法,最大电流法,最大电流法（损失因数法）,损失因数的计算,损失因数F与负荷率f和最小负荷率关系密切 负荷率f=Iavg/Imax,洛德桑损失因数近似计算公式,分段积分损失因数近似计算公式,方法1：,方法2：,f 0.5时：,f 0.5时：,损失因数简化计算公式,对于负荷点很多，若负荷的错峰效应使 负荷曲线的最大负荷持续时间很短，可采用 简化计算公式：,等值电阻法,等值电阻法,假设： 各负荷的功率因数相同 各负荷处的电压相同，即不考虑电压降落 负荷分配：
13、按抄见电量分配 按变压器容量分配,等值电阻法,Rel:等值电阻 Ap、Aq、 I、P、 Q、U为线路出口处的总有功/无功电量、电流、总功率和电压,等值电阻法,等值电阻法,等值电阻法,等值电阻的计算,按抄见电量计算（精算法）,等值电阻的计算,按变压器容量计算（近似法）,逐点分段计算法 适用于公变未量测的情形,逐点分段计算法,第1步：配电线路分段，标明每段的电阻值 第2步：根据配电线路始端的代表日电压记录，计算测计 期T内的平均电压Uav 第3步：根据配电线路始端的高压用户的全月有功电量Ap 和无功电量Aq计算各自的月平均电流Iav,i,逐点分段计算法,第4步：线路始端电流扣除高压用户的电流，得到
14、各 公变的电流，再按配变容量分配，即,逐点分段计算法,第5步：从末端开始向始端方向逐段累加得出各段的 平均电流。 第6步：根据各公变和高压用户的代表日负荷曲线， 得出各自的最小负荷率fi，再用加权平均法求出 各段线路的平均最小负荷率fav,逐点分段计算法,第7步：采用平均电流法，计算各段线路的形状系数，进 而得出各段线路的电能损失，累加后得出全线路 的电能损失。,分散损失系数法,分散损失系数法,其中，Ieff为线路出口总的均方根电流，G为该段线路 上的负荷分散损失系数（负荷分布系数）,不对称负荷线损计算,不对称负荷线损计算,假设： 电压对称、负荷不对称 各负荷的功率因数都为1.0 各相电流互差
15、120度，只是大小不等,负荷不平衡度,其中，Iav为三相电流平均值，IA、 IB和 IC分别为各相电流,线损增加率,其中，PB为三相负荷不对称时的线损有功功率， PD为三相负荷对称时的线损有功功率. R为相线电阻， R0为零线电阻,相线线损增加率x和零线线损增加率0,相线线损增加率占总线损增加的比率x,线损增加率,零线线损增加率占总线损增加的比率0,一相负荷重、一相负荷轻、一相为平均负荷,一相负荷重、一相负荷轻、一相为平均负荷,零线损耗占增加的线损的大部分,一相负荷重、一相负荷轻、一相为平均负荷,即线损增加至负荷平衡时的1.67倍和2.67倍,一相负荷重、两相负荷轻,即单相供电，电流为平均电流的3倍，线损增加至负荷平衡时的6倍和9倍,一相负荷重、两相负荷轻,一
