降低线路损耗的方法和措施(编辑修改稿)

降低线路损耗的方法和措施(编辑修改稿)内容摘要：

法适用于不同的电网或场合。 但是，不管采用哪种方法进行计算，都应达到下列要求： 1) 所采用的方法不应过于复杂或繁琐，而应较为简便、易于操作，计算过程应简洁而明晰。 2) 计算用的数据或资料，在电网一般常用 (或现有 )计量仪表配置下，应易于采集获取，而不是再装设昂贵的特殊 (或专用 )记录仪表或仪器；某些参数的取值亦应较为简便而容易。 3) 所采用的方法的计算结果应达到足够的精确度，应能满 足实际工作的需要；如有误差，应在允许范围之内。 均方根电流法 10kV 及以下电压配电网中电能损耗的计算，比 35kV 及以上电压的配电网中电能损耗的计算复杂很多。 这主要是由于配电网中元件数太多，每个元件上的运行数据具有一定的随机特性，收集这些运行数据（负荷资料）是相当困难的。 从这个意义上讲，准确的线损计算比在电力系统确定的运行方式下稳态潮流计算还复杂。 因此，配华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书 8 电网在线损计算方法上是以尽量减少原始资料的收集范围为指导思想，通过合理的简化和近似，来计算配电网中各元件存在的电能损耗及其变化。 配 电网具有闭环设计，开环运行的特点，因此实际运行中的配电网多呈辐射状，而配电网中要详细收集和整理各负荷点的负荷资料及元件运行数据是非常困难的，也缺乏进行潮流分析所需的负荷数据。 一般来说，馈线出口均装有电流表、功率表，可以获取馈线出口代表日 24h 正点电流。 因此，均方根电流法是 10kV 及以下电压等级的配电网中最常见的理论线损计算方法，另外也可根据计算条件和计算资料，采用平均电流法（形状系数法）、最大电流法（损失因数法）、等值电阻法、电压损失法等方法进行计算。 在进行配电网线损计算时，需收集沿线各节点的负荷。 由于 配电网节点数多，负荷在不同时段的变化又比较大，运行数据根本无法全面收集。 为尽量减少运行数据的收集量，同时又不影响线损计算的精度，一般作如下假设 [5]： 1) 各负荷节点负荷曲线的形状与首端相同； 2) 各负荷节点功率因数与首端相等； 3) 忽略沿线的电压损失对能耗的影响； 4) 负荷的分配与负荷节点装设的变压器额定容量成正比，即各变压器的负荷系数相同 (负荷系数为通过变压器的视在功率与其额定容量之比 )。 设电网元件电阻为 R，通过该元件的电流为 I，当电流通过该元件时产生的三相有功功率损耗为： 23P I R (31) 则该元件在 24h 内的电能损耗为： 24 203A i Rdt (32) 电流 I 是随机变量，一般不能准确获得，如把计算期内时段划分得足够小，则可完全达到等效。 一般电流值是通过代表日 24h 正点负荷得到的，设每小时内电流值不变，则全日 24h 元件电阻中的电能损失为：  2 2 2 3 2 31 2 2 43 1 0 3 2 4 1 0ifA I I I R I R          (33) 或 233 10jfA I R t     (34) 式中： jfI 为均方根电 流 (A)； R 为元件电阻 (  )； t 为计算期小时数 (h)(计算代表日电能损失 t =24) 2 2 21 2 2 424jf I I II    （ ） (35) 当负荷代表日 24h 正点实测的是三相有功功率、无功功率和线电压时，则： 第三章 电力系统理论线损的计算方法 9 222422113 24 ttjf i tPQI U   (36) 24 221 72ttijfPQI   (37) 式中： tP ， tQ 为正点时通过该元件电阻的三相有功功率 (kW)和无功功率 (kvar)；tU 为与 tP 、 tQ 同一测量端同一时间的线电压 (kV)。 当 24h 实测量值是小时有功电量、无功电量以及测量点平均线电压时，则： 24 221272p t QtijfavAAI U  (38) 式中： ptA 为小时有功电量（ kWh）； QtA 为小时无功电量（ kvarh）； avU 为平均电压 (kV)。 均方根电流法的优点是：方法简单，按照代表日 24 小时正点负荷电流或有功功率、无功功率或有功电量、无功电量、电压参数等数据计算出均方根电流就可以进行电能损耗计算，计算精度较高。 缺点是：在对 10kV 配电网线路计算理论线损时，对没有实测负荷记录的配电变压器，其均方根电流按与配电变压器额定容量成正比的关系来分配计算，这种计算不完全符合实际负荷情况；各分支线和各线段的均方根电流由各负荷的均方根电流代数相加减而得，但一般情况下，实际系统各个负荷点的负荷曲 线形状和功率因数都不相同，因此用负荷的均方根电流直接代数相加减来得到各分支线和各线段的均方根电流不尽合理；均方根电流法计算的理论线损是代表日的线损值，利用代表日线损值、代表日电量、月平均日电量和月总电量归算出的月理论线损值在客观上必然有一定差距 [6]。 均方根电流法与其它线损计算方法的比较 1) 平均电流法 平均电流法是利用均方根电流与平均电流的等效关系进行能耗计算的方法。 因为用平均电流计算出来的电能损耗是偏小的，因此要乘以大于 1 的修正系数。 令均方根电流与平均电流之间的等效系数为 K ，称为形状系数，其关系式为 ifavIKI (39) 式中： avI 为代表日负荷电流的平均 值 (A)； ifI 为代表日的均方根电 流 (A)。 华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书 10 K 值大小可按下式计算：  2221 1312aaK a  (310) 式中： a 为最小负荷率，它等于最小电流 minI 与最大电流 maxI 的比值。 代表日损耗电量计算根公式为： 2 2 33 10avA I K R t    (311) 2) 最大电流法 最大电流法是利用均方根电流与最大电流的等效关系进行能耗计算的方法。 与平均电流法相反，用最大电流法计算出的损耗是偏大的，要乘以小于 1 的修正系数。 令均方根电流的平方与最大电流的平方的比值为 F ，称为损失因数，其关系式为： 22maxjfIF IF 或 22maxjfI I F (312) 引入形状系数 K 后，也可利用 K 值求得 F 值 2 2 2 2a m axjf vI I K I F 或 2 2a2maxvIFKI (313) 可得 23m ax3 10A I F R t     (314) 式中： maxI 为代表 日最 大负荷电流 (A)； avI 为代表日 负荷电流的平均值 (A)。 3) 等值电阻法 等值电阻法的理论基础是均方根电流法。 因 10kV 配电网络节点多、分支线多、元件也多 ，各支线的导线型号不同，配电变压器的容量、负荷系数、功率因数等参数和运行数据也不相同，要精确的计算配电网络中各元件的电能损耗是比较困难的。 因此，在满足实际工程计算精度的前提下，使用等值电阻法计算配电网络的电能损耗具有可行性和实用性。 在额定电压为 10kV 架空输电线路的导线电阻中，功率损耗计算公式为： 213miiiP I R (315) 式中： iI 、 iR 为第 i 段线路上通过的电流 (A)和该 段的导线电阻 ( )； m 为该条配电线路上的总段数。 由于各段线路上的运行数据不容易采集到，因此，可以假设一个等值的线路电阻1eR 在通过线路出口的总电流 I 产生的损耗，与各段不同的分段电流 iI 通过分段电阻第三章 电力系统理论线损的计算方法 11 iR 产生损耗的总和相等，即： 22 1133mi i eiP I R I R   (316) 式中： 1eR 为配电线路的 等值电阻，可按下式计算 2222111 2222mmiiiiiiiiePQ RIRURPQIU   (317) 实际上，用上式计算等值电阻不仅要求提供网络结构参数 iR ，还要求提供运行数据 iI (或 iP 、 iQ )，收集和整理这些数据和资料的工作量是相当大的。 在计算要求不太高的情况下，可以对式 (317)进行简化，即假设： 1) 负荷的分布按负荷节点装设的配电变压器额定容量成正比（即认为各配电变压器的负荷系数相 等）； 2) 各负荷点的功率因数相等； 3) 各节点电压相同，不考虑电压降。 式 (317)可简化为：   2 2 2111 2 2 22 21122()mmi i i i iiiemmi N i i N i iiiNNP Q R S RRP Q SK S R S RK S S     (318) 式中： iS 为第 i 段线路上通过的视在功率 (kVA)； NiS 为第 i 段线路的配电变压器额定容量 (kVA)； NS 为该段配电线路总的配电变压器额定容量 (kVA)； iK 为各配电变压器的负荷系数； K 为该段配电线路总配电变压器的负荷系数。 从式 (318)中可以看出，求 1eR 不必收集大量的运行资料， 1eR 只与 NiS 、 iR 和线路出口的运行资料有关，而 NiS 和 iR 在技术资料档案中可以查到，线路出口的运行资料可取代表日的均方根电流、平均电流或最 大电流，则配电线路的电能损耗就可以按下式计算： 23 if eTA I R t (319) 同理，根据式 (318)也可以求出配电变压器的等值电阻 eTR ，然后计算出配电变压器的铜损： 22322112210nn i k iNiN i iii N ieTNNUPSSRSRSS  (320) 华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）说明书 12 依照上述假设，即各配电变压器节点电压 iU 相同，不考虑电压降 ( iUU )，则： 231 210n kiieTNUPR S  (321) 式中： eTR 为公用配电变压器的等值电阻 (  )； kiP 为第 i 台公用配电变压器的额定短路损耗 (kW)； TiR 为第 i 台公用配电变压器的绕组电阻 ( )； n 为该条配电线路上的配电变压器总台数。 配电变压器的总损耗为： 23 03 1 0if e TA I R t P t        (322) 式中： 0P 为该条配电线路公用配电变压器的铁损总合 (kW)。 综上所述，均 方根电流法是线损理论计算的基本方法，其它几种方法均是在均方根电流法的基础上衍生出来的。 这些方法各具特色，其中，平均电流法和最大电流法是利用相应平均电流、最大电流与均方根电流的等效关系来进行能耗计算的，虽然只需收集平均电流或最大电流，但利用形状系数和损失因数进行修正时存在一定误差，不能保证计算的精度要求，所以多见于手工计算中。 等值电阻法是基于均方根电流法推导而来的，它将配电网的可变损耗等价为两个等值电阻上的损耗，避开了配电网结构上的复杂性，而且等值电阻法还根据实际电网中负荷的变化情况对这两个电阻进行修正，因此 精度较高。 这种方法只需要配电网首端的运行记录，同时收集和整理原始资料的工作也大为简化，因此是 10kV 配电网线损计算的有效方法。 研究理论线损的技术因素 1) 导线电阻对线损的影响 一方面，可以通过增大导体截面，降低线路电阻（更换导线、加装复导线或架设第二回路）从而减少线损；二是通过优化线路，缩短线路长度减少线路总电阻，从而降低线路损耗。 若负荷不变，在不同线路电阻条件下年减少的电能损失为：  2 12= 3 8 .7 6L I R R    (323) 式中： L 为年 减少的电能损失 (kWh)； I 为负荷电流 (A)； 1R 为改造前线路电阻( )； 2R 为改造后线路电阻 ( )。 2) 线路运行电压对线损的影响 负荷一定的条件下，线路的电流与线路运行电压成反比，适当提高运行电压可以降低线损。 提高运行电压后年减少的电能损失： 第三章 电力系统理论线损的计算方法 13 21221 PFLL PF    (324) 式中： L 为年减少的电能损 失 (kWh)； L 为在原来运行电压下的年 线损 电量(kWh)； 1U 为原来的线路运行电压 (V)； 2U 为提高后的线路运行电压 (V)。 3) 功率因数对线损的影响 如果提高线路的功率因数，则可以减小线路中的无功功率，从而降低线损，提高功率因数后年减少的电能损失： 21221 PFLL PF    (325)。