浅谈降低网损技术措施

浅谈降低网损技术措施

蒙学函 广东连山县供电局 (513200)

从目前市场经济和国民经济观点看，电力系统的经济运作及电能生产、输送和消费，都必须讲究经济效益，所有的电能用户都要节约用电，降低用电耗电量。 一、降低网损的意义

电力网的电能损耗不仅耗费一定的动力资源，而且占用了一部分发电设备容量。我县年供电量为0.65亿千瓦时的电力系统，以网损率为10%计算，全年损失电量达650万千瓦时，如果将网损率降低到8%，则一年可节约130万千瓦电量，相当于节约52万吨标准煤(0.4公斤/千瓦时计算)，这130万千瓦时相当于260千瓦年发电量设备的年发电量(以T=5000小时计)。因此，降低网损是电力部门增收节支的一项重要措施。

为了降低电力网的能量损耗，可采取各种技术措施：例如，改善网络中的功率的分布；合理组织运行方式；调整运行参数；调整负荷；合理安排设备、线路的检修；对原有电网进行升压改造，简化网络结构；合理选择导线截面等。这些措施大体上可以分为运行性措施和建设性措施两大类。运行性措施主要是在已运行的电网中，合理地组织运行方式降低网络的功率损耗和能量损耗。这类措施不需要增加投资，因此应优先予以考虑。建设性措施则是指新建电力网时，为提高运行的经济而采取的措施，以及为降低网损对现有电网采取的改造和加强的措施。这一类措施需要花费投资，因此，往往要进行技术经济比较，才能确定合理的方案。 二、改善网络中的功率分布

1、提高用户的功率因数，减小线路输送的无功功率，实现无功功率的就地平衡，不仅改善电压质量，对提高电网运行的经济性也有着重大作用。在简单网络中，线路的有功功率损耗为：

△PL=[P2/(V2COS2φ)]RO [1]

如果将功率因数由原来的COSΨ1提高到COSΨ2，则线路中功率损耗可降低 δPL(%)=[1-cosφ1/cosφ2]×100 [2]

当功率因数由0.7提高到0.9时，线路中的功率损耗减少39.5%

许多工矿企业都大量地使用异步电动机。异步电动机所需要的无功功率可用下式表示 Q=QO＋(QN-QO)(P/PN)2=QO＋(QN-QO)β2 [3]

上式QO表示异步电动机空载运行时所需的无功功率；PN和QN分别为额定负载下运行时的有功功率和无功功率；P为电动机的实现机械负荷，β为受载负荷。

上述[3]式中的第一项为电动机的励磁功率，它与负载情况无关，其数值约占有QN的60－70%。第二项是绕组漏抗中的损耗，与受载系数的平方成正比。受载系数降低时，电机所需的无功功率只有一小部分按受载系数的平方而减小，而大部分则维持不变。因此受载系数越小，功率因数越低。额定功率因数为0.85的电动机，如果QO=0.65QN，当受载系数为0.5时，功率因数将下降到0.74。 为了提高用户的功率因数，所选择的电动机容量应尽量接近它带动的机械负载。在技术条件许可的情况下，采用同步电动机代替异步电动机，或者对异步电动机的绕线式转子通以直流励磁，使其同步化运行。工矿企业中已装设的同步电动机应运行在过磁状态，以减少电力网的无功负荷。

2、为了降低网络能量损耗，增设无功功率补偿装置。 3、闭式网络中实行功率的经济分布 在图-1中所表示简单环网中，根据

图1

S1=[SbZ1+SC(Z2+Z3)]/(Z1+Z2+Z3) S2=[SbZ1+SC(Z2+Z3)]/(Z1+Z2+Z3)

上式说明功率化环形网中是与阻抗成反比分布的。 为降低网络功率损耗，可采取一些措施使非均一网的功率分布接近于经济分布，可采用的办法有：

(1)选择适当地点作开环运行。为了限制短路电流以满足继电保护动作选择性要求，需将闭式网络运行时，开环点的选择也尽可能兼顾到使开环后的功率分布更接近于经济分布； (2)对环网中比值R/X特别小的线段进行串联电容补偿；

(3)在环网中增设混合型加压变动压器，由它产生环路电势及相应的循环功率，以改善功率分布。

三、合理组织电力网的运行电压水平 1、适当地提高电力网的运行电压水平

变压器铁芯中的功率损耗在额定电压附近大致与电压平方成正比，如果网络电压水平提高，变压器的分接头也作相应的调整时，则铁损将接近于不变。而线路的导线和变压器绕组中的功率损耗则与电压平方成反比。因此这部分损耗在总网损中所占比重较大，所以当电压水平提高时，总电网的网损略有下降。如果以C表示与电压、平方成正比的损耗同总损耗之比，(1-C)表示与电压平方成反比的损耗之比，那么，当运行电压由V0提高到V时，网络总损耗下降的百分数将为：

δPL(%)=[1-C(V/VO)2-(1-C)(VO/VO)2]×100%

通常C=0.10～0.20，根据上式作出的网损下降到的百分数与电压提高的关系列于下表： 网络下降与电压水平提高的关系 V/V0 1.01 1.02 1.30 1.40 1.05

δPL(%) C=0.10 1.57 3.09 4.56 5.97 7.34 C=0.15 1.40 2.70 4.0 5.2 6.4 C=0.20 1.20 2.30 3.4 4.4 5.4

必须指出：在电压水平提高后，负荷取用的功率会略有增加。在额定电压附近，电压提高1%，负荷的有功功率和无功功率将分别增大1%和2%，这将稍微增加网络中与通过功率有关的损耗 一般说，对于变压器的铁损在网络总损耗所占比重小于50%的电力网，适当提高运行电压都可以降低网损，电压在35千伏及以上的电力网基本上属于这种情况。但是，对于变压器铁损所占比重大于50%的电力网，情况则正好相反。大量统计资料表明。在6－10千伏的农村电网中变压器铁损在配电网损失中所占比重可过60－80%，甚至更高。这是因为小容量变压器的空载电流较大，农村电力用户负载的负荷量又比较低，变压器有许多时间处于轻载状态。对于这类电力网，为了降低功率损耗和能量损耗，适宜降低运行电压。 无论对于哪一类电力网，为了经济的目的提高或降低运行电压水平时，都应将其限制在电压偏移的允许范围内。当然，更不能影响电力网的安全运行。 2、组织变压器的经济运行

在一个变电所内装有n(≥2)台容量和型号都相同的变压器时，根据负荷的变化适当改变投入运行的变压器台数，可以减少功率损耗。当总负荷功率为S时，并联运行的K台变压器的总损耗为：

△PT(K)=K△PO＋K△Ps(S/kSN)2

式中，△PO和△PS分别为一台变压器的空载损耗和短路损耗；SN为一台变压器的额定容量。由上式可见，铁芯损耗与台数成正比，绕组损耗所占比重相对减少，铁芯损耗的比重相对增大，在某一负荷下，减少变压器台数，就能降低总的功率损耗。为了求得这一临界负荷值，我们先写出负荷功率为S时，K－1台并联运行的变压器的总损耗为： △P1(K-1)=(K-1)△PO+(K-1)PS(S/(K-1)SN)2

使PT(K)=PT(K-1)的负荷功率即是临界功率，其表达式：

当负荷功率S

减少负荷曲线中高峰负荷和低谷负荷的差值，提高最小负荷率，可使形状系数K接近于1，从而降低能量损耗：

△A=3G2I2auRT×10-3=(R2P2av＋L2Q2av)×10-3 4、合理安排检修

不必验算其他电晕的导线(适用于海拔1000米的地区)

在检修运行方式下，网络的功率损耗要比正常运行时大。加强检修的计划性，配合工业用户的设备检修或节假日安排检修，缩短检修时间，以及实行带电检修等，都可以降低检修运行方式下的网损。

四、对原有网络进行技术改造

随着城市生活用电和工业生产用电的不断增长，负荷密度明显增加，原有的配电网络负荷越来越重，这样不但电能损耗很大，而且也难于保证电压质量。对原有的配电网络进行升压改造，可根据实际将10kV电网和35kV电网改为35kV和110kV电网。线路升压的降损效果极为明显，如果导线电阻不变，负荷功率不变，线路上的功率损耗与电压平方成反比，电压提高为原来数值的3倍，损耗便降低为原来数值的1/8，为改造电网所支付的投资，如采取相应的措施节约能量损耗，通常几年内可全部收回。

在改造旧电网时，将10kV或220kV的高电压直接引入负荷中心，简化网络结构，减少变电层次，不仅能大量地降低网络损耗，扩大供电能力，同时也是提高供电可靠性和改善电能质量的有效措施。

五、合理选择导线截面

选择线路导线截面是电力网设计中的一个重要问题。线路的能量损耗同电阻成正比，增大导线截面可以减少能量损耗。但是线路的建设投资却随导线截面的增大而增加。按经济电流密度选择导线截面就是综合考虑了这两个互相矛盾因素的一个合理办法。这样选择导线截面可使线路的运行具有最好的经济效果。我国运行的经济电流密度于下表：

导线材料 最大利用小时数Tmax 3000以下 3000～5000 5000以下 铝 1.65 1.15 0.90 铜 3.00 2.25 1.75

对各种电压等级的电力线路一般都要按经济电流密度选择其导线截面，根据给定的线路在正常运行方式下的最大负荷电流Imax和最大负荷利用小时数，就可以按经济电流密度jec计

算出导线的经济截面Sec=(Imax/jecm)m2。从手册中选取一种与Sec最接近的标准截面的导线，然后再按其它的技术条件校验截面是否满足要求。关于这些条件简要阐明如下。

为了降低能量损耗，防止产生电晕干扰，对于110kV及以上电压等级的线路，应按电晕条件校验导线截面，所选导线的直径(或截面)应不小于下表列。 不必验算其他电晕的导线(适用于海拔1000米的地区)

额定电压(kV) 110 220 500 导线外径(mm) 9.6 21.3 3×27.4～4×23.7 相应导线型号 LGJ－50 LGJ－240 LGJG－400×3～300×4

为了保证电力网运行安全可靠，一切电压等级的电力线路都要具有必要的机械强度。对于跨越铁路、通航河流和运河、公路、通讯线路和居民区的线路，其导线截面应不小于35mm2。通过其他地区的线路最小容许截面：35kV以上线路为25mm2；35kV及以下线路为16mm2。 所有的电压等级的电力线路都要按发热条件校验导线截面。所选导线的最大容许持续电流应大于该线路在正常或故障后运行方式下可能通过的最大持续电流。

对于10kV以下线路，如果电压调整问题不能或不宜(经济上不合算)由别的措施解决时，可按允许电压损耗选择导线截面。但要注意，如果导线截面已大于95mm2时，若继续增大导线截面对降低电压损耗的作用就不大。对于35kV及以上电压等级的线路，一般都不采用增大导线截面的办法来减少电压损耗。

导线的经济截面如不满足其他技术条件，则应按其他技术条件决定导线截面。

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