供电系统经济运行设计

毕业设计设计题目供电系统经济运行设计学生指导教师学院机电工程学院专业电气工程及其自动化2007级3班2011年6月毕业设计任务书题目名称供电系统经济运行设计任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）1设计内容本课题要求设计一个基于无功补偿的农村配电网节能系统，要求依据国务院电网运行工作的要求，根据电网的实际情况，应该尽量减少供电系统的电能损失和电压损失，通过合理的无功补偿装置，减少供电系统的电能损失，相应提高负荷端的电压水平，以提高供电的经济性和供电质量，并配合电网调度自动化的实现进行设计。2设计计划及时间安排第一周至第二周毕业实习调研、上网收集及查阅相关资料，确定设计方案；第三周至第六周进行配电系统网损的理论分析及节能总体方案设计；第七周至第九周进行无功优化与低压无功补偿装置的选择；第十周至第十二周进行无功调差设计、电压调差设计；第十三周至第十五周撰写论文及绘制图纸；第十六周准备毕业答辩。3完成的工作量其中参考文献篇数20篇以上（其中外文文献三篇以上）；图纸张数图纸两张；说明书字数至少8000字。专业负责人意见签名年月日电力系统经济运行设计摘要节能降耗己经成为关系到国民经济安全、国际市场竞争能力、资源保护和环境保护等社会经济可持续发展的重大问题。在所有能源中，电力与人类的生产生活最为息息相关中国目前的电力缺口很大，到2010年还会剧增必须把节约能源，提高能效，减少环境污染作为持续、健康发展的内在动力，以“节能降耗，可持续发展”为主题，实现电力的可持续发展，有效的无功补偿对电力系统的安全、经济、优质运行非常重要，采用无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。当前电力体制高歌的不断深化，对电网节能工作提出了更高的要求。随着电力系统规模的不断扩大电网互联紧密程度不断加强，电力系统的优化运行已经引起电力企业的高度关注，关于电网无功优化控制的研究对确保电网实现经济运行具有重大的现实意义。本文在电力系统当前面临的节能背景下，从降低电网损耗着眼，对无功功率控制的目标和要求进行分析，对无功功率控制的目标要求进行分析，对无功功率调节手段进行了阐述比较。关键词节能降耗；经济运行；电力系统；自动化；无功功率DESIGNOFPOWERSYSTEMECONOMICOPERATIONABSTRACTENERGYRESOURCECONSERVATIONHASBECOMEAVITALISSUETHATRELATESTOSAFETYOFNATIONALECONOMY，THEABILITYOFCOMPETITIONINTHEGLOBALMARKET，THERESOURCESANDENVIRONMENTPROTECTION，ANDOTHERSOCIALECONOMYISSUESREFERREDTOSUSTAINABLEDEVELOPMENTCOMPARINGWITHOTHERENERGIES，ELECTRICPOWERHASACLOSESTLINKAGEWITHHUMANBEINGSPRODUCTIONANDLIVING，NOWADAYS，THESHORTAGEOFTHEELECTRICPOWERINCHINAISVERYLARGE，ANDWILLINCREASEBYTHEYEAROF2010THEREFORE，THEAUTHORSUGGESTSTHATWETAKEENERGYCONSERVATIONANDALLEVIATIONOFENVIRONMENTPOLLUTIONASANINTERNALDRIVETOIMPLEMENTSUSTAINABLEDEVELOPMENT，ANDSET“ENERGYCONSERVATIONANDSUSTAINABLEDEVELOPMENT”ASTHEMAINSUBJECT，ANDTHENTOREALIZETHESUSTAINABLEDEVELOPMENTOFELECTRICPOWERITISVERYIMPORTANTTOHAVETHEEFFECTIVEREACTIVECOMPENSATIONFORTHESAFE，ECONOMICANDHIGHQUALITYOPERATIONOFTHEPOWERSYSTEMALONGWITHDEEPENOFELECTRICALPOWERSYSTEMREFORM，THEREQUIREMENTOFPOWERSOURCESECONONMIZINGOFNETWORKHASBECOMEMOREANDMOREIMPORTANTWITHTHEPOWERSYSTEMENLARGED，THETIGHTNESSOFNETWORKINTERLINKS，ANDENHANCEDCOMPLEXITYDEGREEOFSYSTEM，THEOPTIMIZATIONOFTHEPOWERNETWORKHASBEENPAYMOREATTENTIONBYPOWERCORPORATIONTHEWORKOFSYSTEMREACTIVEPOWERANDVOLTAGEOPTIMIZATIONANDCONTROLISSIGNIFICANTFORSYSTEMECONOMICALOPERATIONUNDERTHECONDITIONOFBACKGROUNDFACEDWITHTHEPOWERSYSTEM，THISSTUDYCENTRALIZESREDUCEOFTHELOSSINPOWERSYSTEM，THISTHESISEXPLAINSTHEOBJECTIVEANDREQUIREMENTOFVOLTAGEANDREACTIVEPOWERCONTROLTHEMEANSOFVOLTAGEANDREACTIVEPOWERANDVOLTAGECONTROLARETHENCOMPAREDKEYWORDSENERGYSAVINGECONOMICOPERATION,POWERSYSTEMAUTOMATIONREACTIVEPOWER目录摘要ABSTRACT1绪论111本课题的研究背景及意义112电力系统节能的国内外研究动态213电网无功补偿技术的国内外研究动态32配电系统网损的理论分析及计算521电力网电力损耗基本概念5211电网运行中的电能损耗522降损节能的技术措施7221加强电网的建设和改造73电力系统的节能意义和一般措施1031电力系统的节能意义1032电力系统节能的一般措施114电力系统各设备的经济运行1241加强电网的设计和改造1242选择经济合理的电网运行方式1343配电网变压器的经济运行16431合理选择与使用变压器165供电系统功率因数1951功率因数对供电系统的影响19511基本概念1952功率因数对供电系统的影响20532运行电压对自然功率因数的影响及合理控制23533采用感应电动机提高自然功率因数23534感应电动机的合理使用24535采用同步电动机提高自然功率因数266电力系统的无功优化2761无功功率的定义2762无功功率研究的意义2763无功功率的对电力系统的影响2864无功功率的计算方法2965无功补偿29651无功补偿概述29652无功补偿的基本原理29653无功补偿的方法3166无功补偿的容量确定3367无功补偿装置的选择35671同步电机36672并联电容器36673静止无功补偿器3768工程计算397结论40参考文献附录致谢电力系统的经济运行设计11绪论11本课题的研究背景及意义电力系统是现代社会中最重要、最复杂的系统工程之一，它由发电厂、输电系统、配电系统及负荷组成，担负着电能生产、输送、分配和消费的任务，为现代化社会生产和生活提供了绝大部分能量。在电力系统中，电能的生产需要耗费大量的燃料，而电能在输送、分配和消费过程中存在着大量的损耗。对于这样一个大的生产、消费系统，如何节约能源，提高电力系统的运行效率，达到系统的优化运行，长期以来是许多学者研究与探讨的热点。地区电网直接面向用户。是电力系统的重要组成部分。以往山于电力紧缺，长期以来存在“重发轻供”的倾向，人们将研究、建设的重点放在发电和输电方面，而相对忽视了地区电网。因而造成目前这种地区电网的自动化水平和管理水平都远远落后于发电输电系统的情况。地区电网建设跟不上用电的需求，大多数地区电网尤其是城市配电网，结构加分薄弱，设备陈旧，供电能力低，进而影响到供电质量和电力公司的效益。随着科学技术、社会经济的发展，人民生活水平的不断提高，以及电力市场的推广，从用户和供电企业两方面都对配电自动化提出了更高的要求。近两年来我国大力实施了两网改造，初步扭转了配电能力低、事故频繁、可靠性低、用户停电时间长、能耗高的状态。1999年全国各城市供电可靠率虽然实现了9986好的达到了9996以上，但相距欧、美、日等国家的先进水平还有很大差距。据1995年对于线损的统计数据表明35KV110KV配电网线损是地区线损的重要组成部分，全国城网的配电网损占总网损的60。西方主要的发达国家的线损率一般在58，而我国的线损率为9左右，与发达国家比较，尚有不小的差距。网损率是电力公司的一项重要经济指标，也是衡量供电企业管理水平的一项主要标志。电力网的电能损耗不仅耗费一定的动力资源，而且占用一部分的发电设备容量。我国现有的装机容量有200GW。1的网损就相当于损失一座2GW的巨型发电厂的发电量。如何降低地区电网的电能损耗无疑是电力工作者需要长期予以关注的重要课题。目前，降低地区电网损耗的手段还主要集中在诸如运用无功补本课题来源于生产实践偿、提高用户功率因数、合理确定运行电压水平等手段上。但是，随着近年来配电网自动化技术和负荷预测技术的发展，己使得配电网的优化重构成为了可能，为提高配电系统可靠性和经济性提供了一种更为全面有效的手段。12电力系统节能的国内外研究动态节能及节约电能历来为世界各国所重视。在德国节能和发展可再生能源是政府重要的能源政策，并且把节电作为节能重点在美国，政府把旨在节能的“能源之星”计划推向普通家庭。在日本节能已成为国民的生活方式，节能产品不断更新换代。1997年1L月1日我国颁布了中华人民共和国节约能源法，节能已经是法律上的规定，是我国重要国策之一，国家发改委提出了电机系统节能工程气、建筑节能工程气、绿色照明工程等十大重点节能工程，通过这十大工程，“十一五”期间将实现节约24亿吨标准煤的目标“十一五”规划纲要明确提出了到2010年单位GDP能耗比2005年降低20左右的指标。要实现这一目标，除了政府全方位、多层次的宏观调控之外，各种节能降耗技术的推陈出新同样举足轻重。这些技术的大量涌现及不断创新和广泛应用将有利于促进节约能源、资源，也将成为推进建设资源节约型、环境友好型社会的重要手段之一。从上个世纪90年代起步到这几年的迅速崛起，我国节电行业近几年不断涌现出新企业一些颇具远见的外国企业也不断加入进来。更有专家指出我国要达到至2010年单位GDP比2005年降低20的目标，发展节电产业将成为一个重要途径。中国有巨大的节电市场，但节电技术却与国际先进水平有着不小的差距。能源的短缺尤其是近几年来持续不断且变本加厉的电荒，使我国政府和公众对节能降耗有了更深层次的认识。加上我国构建资源节约型社会、环境友好型社会的大环境。以及节电产业具有的小投资风险，快投资回收等特点。促使更多的企业投身节电产业大潮中。同时，电费已成为每一家企业最基本、最主要的成本支出通过节电改造，降低生产成本，提高企业市场竞争力成为企业的必然选择。2003年和2004年由电荒催生出的节电产业到了2005年已成为最具吸引力的创业投资项目之一。据悉，2004年新加盟节电行业的将近一半企业在当年就有了比较满意的投入产出比。去年国内有一家专业研究机构指出，目前中国已成为维美国之后世界第二大节电市场，并完全有可能在近几年内取代美国成为全球节电市场最大的买家，而随着各种尖端技术的应用普及。企业的用电成本借助于高科技手段是完全能够控制的。有专家认为中国节电行业的发展与许多国家先进水平相比差距甚远，无论是节电技术还是产品，都落后近20年的水平。相对落后的传统节电没备和技术已经跟不上目前电力系统的发展规模和新型设备的使用所带来的节电需求我国节电行业急需节电新产品、新技术。由于企业节能技术改造融资困难，企业节能技术研究开发投入太少，许多关键技术和设备依赖进口技术滞后的原因在于缺乏对节能工作相应的政策支待，投有形成对企业有效的激励机制。尤其在还没有真正成为独立的市场主体的国有电力企业中，缺乏必要的节约动力。据了解，电能的浪费与企业内部电网的电源质量和电源污染有着直接的关系。有资料显示，在美国。虽然普通电源质量高于世界其他国家，可美国的企业每年因为电源质量的原因而损失至少300亿美元据（2002年统计数字而在中国，企业每年至少会损失上千亿元人民币。在国外，节电投资作为一顶全新的投资方式己被普遍采用专家认为，节电控制是一项长期性的高回报投资，企业将因此得到至少不低于50的回报率、地产行业的投资回报率约在25，并且更为稳妥、风险更低。因此，不少国外节电企业如美国英福特能源科技公司已进军中国的节电市场。英福特不仅在节流，而且还努力开源，开始涉足太阳能领域。英福特公司总裁雷永信心十足地说；英福特要在中国节电行业成为第一品牌，在太阳能方面，要在3年内进入世界8强甚至5强，英福特要做中国节电行业的英特尔或者微软。英福特把能源优化作为电源质量技术和节电产品的根本。今年启动了新产品战略引入能源绿化概念，推出一系列新品。其中，光伏发电太阳能电池是英福特最新研发成功的、具备世界最先进的太阳能电池技术的节能新品。13电网无功补偿技术的国内外研究动态目前，在国外电网已经广泛的投入了自动发电控制（AGO）、自动电压控制（AVC），能量管理系统（EMS），静止无功补偿器（SVC）和完善的通信系统。许多电网已采用灵活交流输电系统FACTS技术，其电压、无功管理己转化为设备运行完好率的技术管理。电网的商业化营运，使得各电力公司在电网的规划、改造和运行中，自觉的保证电压质量维护合乎用户要求的电压水平电网大量引进先进的设备和软件，以增加对电力生产和电力销售的控制，提高运行可靠性。我国现在正在进行大区域电网互联，电网建设在向大电网、超高压、远距离输电方向发展，同时，现有的电力系统正在承担着越来越重的负荷需要，发、输电设施使用的强度日益接近其极限值，随着电力系统联网容量的增大和输电电压的普遍提高，输电功和高压线路投切都将引起很大的无功功率变化，系统对无功功率和电网电压的调节、控制能力要求越来越高。我国的农网无功补偿始于20世纪80年代初，经过30年的工作已具备了一定的规模。随着农村经济的快速稳定发展，农村用电负荷在迅速增长，对无功的需求也在不断加大。对农网进行合理地无功补偿不仅可以解决无功不足的问题，而且也是提高电压质量和可靠性、降低线损的主要措施。1电压质量水平较低。随着农村经济的持续发展和用电负荷快速增长，一些地区的电压调控能力和电压质量水平难以满足需要，供电半径不合理的高低压线路普遍存在，电压合格率的总体水平仍然较低。2经济运行水平较低县级电网开展电压无功管理的力度较弱，仅有不足20的县级供电企业开展了无功优化计算和控制。部分农网变电所、配电变压器二次功率因数和高低压线路的功率因数较低，农网04KV线路三相负荷不平衡现象较为普遍。3无功补偿容量不足。县级电网的低压电网无功补偿容量配置匾乏，能够根据无功需求进行自动跟踪补偿的无功容量较少。由于电压波动、谐波及无功设备维护不及时等原因，造成农网无功补偿设备实际可投运率和投入率较低。用户侧无功补偿容量不足，低压用户使用的电动机等电器很少进行随器无功补偿，其无功补偿工作亟待加强。4电压无功管理缺乏高效技术手段。县级电网电压无功管理未建立起统一的信息管理平台，所需监测数据的代表性不够，统计数据上传不及时、不准确，难以满足管理需要。5电网谐波监测和治理工作亟待加强。随着电弧炉、轧机、电焊机、硅整流设备等冲击性负荷和非线性负荷的增长，县级电网电压闪变和谐波的问题日显突出，监督缺乏有效手段，管理缺乏配套政策。2配电系统网损的理论分析及计算21电力网电力损耗基本概念电力系统由发电、输电，变电、配电和用电五部分组成。电力网的电能损耗率简称线损率，是电网生产经营企业综合性技术经济指标，也是表征电力系统规划设计水平和经营管理水平的一项综合性技术经济指标。电力网电能损耗，是指一定时间内电流流经电网中各电力设备时所产生的电力和电能损耗，即电网经营企业在电能传输和营销过程中自发电厂出线起至客户电能表止所产生的电能消耗和损失，包括电网整个供电生产和营销过程中发生的送、配、变电设备的生产消耗和不明损失，简称“线损”。根据有关资料的估算从发、供、用电的整个过程中，电力系统中的各种电气设备电能消耗约占发电量的30。这对全国来说一年就有3500亿KWH的电能损耗在运行的电气设备中，相当于10个中等用电量省的用电量之和。这说明电力系统自身电能损耗是相当大的，要真正达到降损节能必须从电力系统本身出发，为保证国民经济高速稳定发展，要寻求一条不用物资投资或少量投资，依靠高新技术就能节电的途径具有重大意义，只有技术降损才能提高经济。母线R1I1R2I2R3I3R4I4I5R5图21配电网示意图211电网运行中的电能损耗在电力网的运行中，电能的损耗主要是输配电线路及配电变压器等输配电设备上的有功和无功损耗。从电网的组成可以看出电网电能损耗的主要元件是输电线路和变压器，其有功功率损耗主要有两部分组成。一部分为线路和变压器阻抗回路上流过电流时产生的损耗，即IR2称为可变损耗；另一部分则发生在变压器、电抗器、电容器等设备上的不变损耗，如铁损等，称为固定损耗。1变压器电能损耗电力系统要把电能从发电站送到用户至少要经过4到5级变压器方可输送电能到低压用电设备380V/220V。虽然变压器本身效率很高，但因其数量多、容量大，总损耗仍很大。据估计，我国变压器的总损耗占系统总发电量的10左右。如损耗每降低1每年可节约上百亿度电，因此降低变压器损耗是势在必行的节能措施。变压器电能损耗包括空载损耗、负载损耗和杂散损耗。空载损耗铁损是指发生在变压器铁心片内，因周期性变化的磁力线通过材料时材料的磁滞和涡流产生的损耗，其大小与运行电压和分接头电压有关。负载损耗铜损是由变压器绕组中的电阻引起，是由流过绕组中的负载电流产生的。另外，有一个重要的附加损耗即涡流损耗，因绕组中涡流是由切割绕组的交变漏磁通和导线中的负载电流相垂直而产生的。由于它随频率的平方而变化，所以在负载电流中存在任何谐波分量时，将产生明显的附加涡流换耗，另外还有杂散损耗，它是指发生在引线和外壳以及其他结构性的金属零件上的损耗，它的大小与负载有关。2输电线路损耗虽然我国新建发电机组的技术水平和环保水平己与发达国家基本持平，但物电线损率比国际先进电力公司高2到25，相当于一年多损失电量450亿千瓦时，相当于我国中部地区一个省全年的用电量。在输配电环节中，配电变压器尤其是10KV以下的中小型配电变压器作为电力传输系统的重要设备，由于高能耗变压器使用量大。运行时间长，具有很大的节能潜力。据测算，一些已获得节能认证的高效变压器比普通变压器降低约30的损耗。此外电网中超高压输电线路比重偏低，变电站布局不够合理，部分电网容载比不足，同杆并架、串联电容补偿、紧凑型线路等先进技术应用面不广等问越的存在，致使网损或线损居高不下。3其他设备损耗电容器损耗电容器在运行中将有一定的有功损耗，使介质发热。电抗器损耗电抗器通过电流时，导线电阻损耗和铁心磁滞损耗与涡流损耗（铁心电抗器，介质损耗因数，是介质有功电流分量和无功电流分量的比值，即（21）TAN5RCI它是衡量电气设备绝缘性能的一项指标。因为任何绝缘电介质都可以看成电阻R和电容C并联的等值电路。IR的存在表明了电介质在交流电压的作用下有电荷运动因而有能量消耗，这项能耗称为介质损耗。损耗的能量PU。RI22降损节能的技术措施电网经济运行就是一项实用性很强的节能技术，这项技术是在保证技术安全、经济合理的条件下，充分利用现有的设备、元件，不投资或有较少的投资，通过相关技术论证，选取最佳运行方式、调整负荷，提高功率因数、调整或更换变压器、电网改造等，在传输相同电全的基础上，以达到减少系统损耗，从而达到提高经济效益的目的。电网企业在进行电力网的规划建设时，应遵照国家颁布的有关规定，完善网络结构降低技术线损，不断提高电网的经济运行水平。要采取各种行之有效的降损措施，重点抓好电网规划、升压改造等工作。要简化电压等级，缩短供电半径，减少迂回供电，合理选择导线截面和变压器规格、容量，制订防窃电措施，淘汰高能耗变压器。降低线损率是一项艰巨而复杂的工作。设备状况、电网结构、运行方式和管理水平都对它有直接的影响。因此。电力企业应在调查研究的基础上制订本地区的降低线损规划，进行综合治理，才能取得成效。降低线损率的方法很多，降低线损的技术措施一般分为两大类一类是对电力网实施改造，通过改善电网结构，增强供电能力，搞好无功补偿等，通过投入一定的资金来实现降损的目的。另一类措施不需要投资费用，只要求改进电网运行管理，即可达到降损的目的。电网经营企业应制定年度节能降损的技术措施计划，分别纳入大修、技改等工程项目安排实施。221加强电网的建设和改造由于电网的线损主要是由变压器损耗和电力线路损耗所组成，所以电网改造的节电降耗，也就是对电网中的所有变压器和电力线路进行择优选择和优化组合组建成“安全经济型电网”，要加强城市电网和农村电网的建设和改造。由于城市电网消耗约75以上的电能，而且用电负荷不断增长。在大城市负荷密度已60000200000MV/KM，而且有继续增长的趋势。我国现有城市电网建设因投资不足设备陈旧，受电和配电能力差。加强城市电网的建设和改造对于提高供电能力，确保供电和降低电网损耗都具有重要意义。L建设安全、可准、经济，合理的网架结构电网发展过程中，电网结构总是由弱联系向强联系发展，由单回线向多回线发展，由没有环向有环和多环发展。由较低电压向更高一级电压发展。加强电网结构，是保证大电网安全经济运行的重要基础。虽然为加强电网结构要增加输变配电投资。但相对于电网的安全和经济运行来讲是完全值得的。2增建线路回路更换大截面导线，或改变线路迂回供电以减小网络中的等值电损增大导线的截面，即用大截面的导线更换原来的小截面导线。由欧姆定理可知，导线的电阻与其截面积成反比，因而导线的电阻随其截面积的增大而减小。3淘汰高耗能变压器，积极使用节能变压器变压器的电能损耗由两个部分组成，其一是与运行电压有关的变压器铁心中的磁滞和涡流扳耗，由于实际电网运行过程中电压变化很小，因此这一部分损耗传统上称为不变舰耗；其二是与变压器负荷有关的损耗，又称为铜损，这部分损耗随负荷变化而变化，因此传统上称之为可变损耗此处不包括输电线路电阻中的损耗。可变损耗的大小取决于变压器所带的负荷。而不变损耗的大小则取决于变压器铁心材料的特性，节能变压器正是从变压器铁心材料着手，通过减小铁心损耗而降损节能的。变压器技术改造是指对在运行的老式高损耗变压器运用新技术，新材料进行改造。使之达到和接近S7、S9系列低损耗变压器水平。日前我国在役的高损耗变压器总容量大约120的万千伏安，若全部改造为低损耗变压器，可节约电力376万千瓦，一年节约电能约24亿千瓦时。低损耗非晶合金配变压器是八十年代初期在美国发展起来的一种新型节能型变压器。所谓“非晶合金”就是使溶化的合金材料急剧冷却。在它还未来得及结晶时就己固化。这种合金材料像玻璃那样呈不规则原子排列，没有金属衰征的晶体结构，是一种与传统硅钢片结构完全不同的材料，该种合金含铁80，含硅20，具有异常的强度、硬度，韧性和较强的耐蚀性以及独特性，如低铁损、高导磁率、高电阻率等当磁密度相同时，非晶合金变压器铁芯损耗只有传统硅钢片变压器损耗的2535。4对电力网进行开压改造，简化电压等级。减少重复的变电级次在负荷功率不变的条件下，把电网电压提高，则通过电网元件的电流相应减小，负载损失也随之降低。电力线路的损失率与其输送电压密切相关，一般情况下电压越高，其线损率越低，反之则越高。在条件允许时，应积极发展高等级电压电网。尤其是特高压电网，特高压电网具有物电容大、送电距离长，线路损耗低、工程投资省、走廊效率高和联网能力强的六大优势，它有利于构建较大地域电网网架，有利于发挥大电网时空错峰调剂效益，引导电源合理布局，促进电源集约化开发。根据国外经验，建设一条1000KM长的交流1000KV高压输电线路的输送容量，相当于建设同距离56条交流500KV超高压输电线路的输送容量。发展特高压电网，既能节省土地资深，又能降低输电成本1015还可以促进电网时空错峰调剂的优化，这对于电力工业的节能降耗工作具有十分重要的意义。3电力系统的节能意义和一般措施31电力系统的节能意义节约资源、保护环境、计划生育是我国的三大基本国策。上个世纪70年代,我们认识到如果不加召人口控制深入落实计划生育，那么国家要富强、人民要摆脱贫困就十分渺茫。21世纪的中国，如果不实施节能、节电、节约资源的有效措施，而仍然延续以往的资源无价，资源产品低价、资源消耗无止境膨胀的话，我们的子孙后代将面临资源枯竭、环境恶化的境地，我们的现代化建设和经济社会的持续发展将不可能实现。电能是一种使用方便、容易转换和控制，无污染的能源。它是将一次能源如煤、水、石油、天然气、铀等在发电厂经加工转换而成，所以称之为二次能源是人民生活和工农业生产必不可少的能源。由于我国国民经济高速发展和人民生活水平的不断提高，用电设备的增长速度超过发电设备的增长速度，造成我国目前的电能短缺，电力供需矛盾十分突出。因此我们必须坚持能源开发和节约并重的方针，即一手抓能源开发。一手抓能源节约，使社会上形成一个节约能源、合理利用能源的良好风尚。节约能源的含义是节约资源。即节约煤炭、水力、石油、天然气和电力等能源就是指通过合理利用、科学管理、技术改造和调整产业结构等途径，以最经济的能源消耗取得最大的经济效益。电力节能降耗就是科学地、合理的使用电能，充分发挥每度电的功能和最大的经济效益。也就是通过采取技术上可行经济上合理，并对环境保护无妨碍的一切措施，消除在用电过程中的不合理现象，提高电能的有效利用以节约电能门。电力节能的意义1电力节能降耗可以缓和电力供需矛盾。开展节电工作可以节约煤炭、水力、石油等一次能源，使整个能源资源得到合理使用、缓和电力供需矛盾，并能减轻能游部门和交通运物部门的紧张程度。2电力节能降耗可以节约国家的基建投资。开展节电工作可以节约国家用于发电、输变电及用电设备所需要的投资。有利于国民经济的发展。3电力节能降耗可以提高企业和用户的经济效益。开展节电工作，减少了企业和用户的电费开支，降低生产成本，提高经济效益。4电力节能降耗可以推动企业用电合理化。开展节电工作，可以推动企业采用新技术、新材料、新设备，新工艺，加速设备改造和工艺改革，从而提高企业的经营管理水平，促进企业生产水平的不断发展和提高。总之，电力节能降耗工作是一项投资小、见效快、经济效益高的工作，对于加快国民经济的发展具有重要的意义。32电力系统节能的一般措施电网经济运行就是一项实用性很强的节能技术。这项技术是在保证技术安全、经济合理的条件下，充分利用现有的设备、元件，不投资或有较少的投资，通过相关技术论证，选取最佳运行方式、调整负荷、提高功率因数、调整或更换变压偿、电网改造等，在传输相同电量的基础上，以达到减少系统损耗，从而达到提高经济效益的目的。电网企业在进行电力网的规划建设时，应遵照国家颁布的有关规定，完善网络结构，降低技术线损，不断提高电网的经济运行水平要采取各种行之有效的降损措施，重点抓好电网规划、升压改造等工作。要简化电压等级，缩短供电半径，减少迂回供电合理选择导线截面和变压器规格、容量制定防窃电措施，淘汰高能耗变压器。降低线损率是一项艰巨而复杂的工作。设备状况、电网结构，运行方式和管理水平部对它有直接的影响。因此，电力企业应在调查研究的基础上制订本地区的降低线损规划，进行综合治理，才能取得成效。降低线损串的方法很多，降低线损的技术措施一般分为两大类一类是对电力网实施改造，通过改善电网结构增强供电能力，搞好无功补偿等。通过投入一定的资金来实现降损的目的。另一类措施不需要投资费用，只要求改进电网运行管理，即可达到降损的目的。电网经营企业应制定年度节能降损的技术措施计划分别纳入大修、技改等工程项目安排实施。4电力系统各设备的经济运行在电力网的运行中，电能的损耗主要是输配电线路及配电电压器等输配电设备上的有功和无功损耗。从电网的组成可以看出，电网电能损耗的主要元件是输电线路和变压器，其有功功率损耗主要有两部分组成，一部分为线路和变压器阻抗回路上流过电流时产生的损耗，即IR称为可变损耗；另一部分则发生在变压器、电抗器、电容器等设备上的不变损耗，如铁损等，称为固定损耗。41加强电网的设计和改造由于电网的线损主要是由变压器损耗和电力线路损耗所组成，所以电网改造的节电降耗，也就是对电网中的所有变压器和电力线路进行择优选择和优化组合，组建成“安全经济型电网”，要加强城市电网和农村电网的建设和改造。由于城市电网消耗约75以上的电能，且用电负荷不断增长，在大坡市负荷密度已达60000200000MV/KM，而且有继续增长的趋势。我国现有城市电网建设因投资不足设备陈旧，受电和配电能力差。加强城市电网的建设和改造对于提高供电能力，确保可命供电和阳氏电网损耗都具有重要意义。L建设安全、可准、经济，合理的网架结构电网发展过程中，电网结构总是由弱联系向强联系发展，由单回线向多回线发展，由没有环向有环和多环发展。由较低电压向更高一级电压发展。加强电网结构，是保证大电网安全经济运行的重要基础。虽然为加强电网结构要增加输变配电投资。但相对于电网的安全和经济运行来讲是完全值得的。2增建线路回路更换大截面导线，或改变线路迂回供电以减小网络中的等值电损增大导线的截面，即用大截面的导线更换原来的小截面导线。由欧姆定理可知，导线的电阻与其截面积成反比，因而导线的电阻随其截面积的增大而减小。3淘汰高耗能变压器，积极使用节能变压器变压器的电能损耗由两个部分组成，其一是与运行电压有关的变压器铁心中的磁滞和涡流扳耗，由于实际电网运行过程中电压变化很小，因此这一部分损耗传统上称为不变舰耗；其二是与变压器负荷有关的损耗，又称为铜损，这部分损耗随负荷变化而变化，因此传统上称之为可变损耗此处不包括输电线路电阻中的损耗。可变损耗的大小取决于变压器所带的负荷。而不变损耗的大小则取决于变压器铁心材料的特性，节能变压器正是从变压器铁心材料着手。通过减小铁心损耗而降损节能的。变压器技术改造是指对在运行的老式高损耗变压器运用新技术，新材料进行改造。使之达到和接近S7、S9系列低损耗变压器水平。日前我国在役的高损耗变压器总容量大约120的万千伏安，若全部改造为低损耗变压器，可节约电力376万千瓦，一年节约电能明24亿千瓦时。低损耗非晶合金配变压器是八十年代初期在美国发展起来的一种新型节能型变压器。所谓“非晶合金“就是使溶化的合金材料急剧冷却。在它还未来得及结晶时就己固化。这种合金材料像玻璃那样呈不规则原子排列，没有金属衰征的晶体结构，是一种与传统硅钢片结构完全不同的材料，该种合金含铁80，含硅20，具有异常的强度、硬度，韧性和较强的耐蚀性以及独特性，如低铁损、高导磁率、高电阻率等当磁密度相同时，非晶合金变压器铁芯损耗只有传统硅钢片变压器损耗的2535。4对电力网进行开压改造，简化电压等级减少重复的变电级次在负荷功率不变的条件下，把电网电压提高，则通过电网元件的电流相应减小，负载损失也随之降低。电力线路的损失率与其输送电压密切相关，一般情况下电压越高，其线损率越低，反之则越高。在条件允许时，应积极发展高等级电压电网。尤其是特高压电网。特高压电网具有物电容大、送电距离长，线路损耗低、工程投资省、走廊效率高和联网能力强的六大优势，它有利于构建较大地域电网网架，有利于发挥大电网时空错峰调剂效益，引导电源合理布局，促进电源集约化开发。根据国外经验，建设一条1000KM长的交流1000KV高压输电线路的输送容量，相当于建设同距离56条交流500KV超高压输电线路的输送容量，发展特高压电网，既能节省土地资深，又能降低输电成本1015还可以促进电网时空错峰调剂的优化，这对于电力工业的节能降耗工作具有十分重要的意义。42选择经济合理的电网运行方式电力系统经济运行的基本原则是在保证电力系统安全可靠运行和电能质量符合标准的前提下，尽量提高电能生产和输送的效率。电网接线方式和运行方式是否合理，不仅会影响到电网的安全供电，同时还形响到电网运行的经济性，采用经济运行方式的技术措施一般有以下几种L合理确定环网的运行方式配电线路应该采取最佳运行方式使其损耗达到最小，如通过互为各用线路、手接手线路、环网线路、并联线路、双回线路等是可以达到的。环形电网是合环还是开环运行以及在哪一点开环，是与电力网的安全、可靠和经济运行有关的复杂问题。从增强供电可靠性和提高供电经济性出发，应当采用合环方式运行，但是由于合环会导致继电保护的复杂化，它对供电可靠性又有一定影响。从降低线损的观点来看，在均一网络中，同一电压等级的环网，功率分布与各段电阻成反比，即功率经济分布，这时，合环运行可取得很好的效果。在非均程度较大的网络中，即各段R/X相差较大或通过变压器电磁环网，功率按阻抗反比分布（即功率按自然分布）。这时，只要负荷调整适当，开环运行对降损将是有利的，同时也使继电保护简单化。有时，可以在非均一环网中加上串联电容器纵向或横向调压变压器以强制实现有功和无功功率的经济分布。但是由于这种情况需要增加投资，对此应当进行经济技术比较。以某地区，A220KV变B（110KV变）C（110KV变）可构成环网运行方式，我们取月电量平均负荷作为计算数据进行分析计算，环状结构见图41所示。C变110KV母线负荷为34J14MVA，B变110KV母线负荷为16J5MVA；两变电站110KV母线电压为116KV。图41环网运行方式图开环运行I回停运时,应用辐射形网络潮流分布计算公式可得联络线末端功率PJQ16J47（41）联络线功率损耗PJQ（RJX）（P2Q2）/U20067J0133MVA（42）回末端功率为34J134（43）回功率损耗为056J135MVA（44）两条线路总功率损耗为0627J1483MVA（45）闭环运行（ABC构成三角环）时，C变计算负荷34149MVA，B变计算负荷16J42MVA（46）应用环式网络中的功率分布计算得S122582J756MVA；S432418J945MVA（47）S432418J945MVA（48）S23S12S2982J345MVA（49）联络线功率损耗为0198J04141MVA（410）临杭II回功率损耗为028J0674MVA（411）临杭I回功率损耗为0531J1191MVA（412）三条线路总功率损耗为0531J1191MVA（413）因而线路总功率损耗减少了0096J0292MVA，所以采用闭环运行比开环运行更加经济。2重视电网无功环流增加网损的问题在主网或城市电网的运行中。常常发现不少110220KV环形电网中的有功功率与无功功率潮流流向不一致。甚至完全相反，尤其是在环网运行的地区无功补偿严重不足的电网或220/110KV高低压电磁环网分头电压相差较大的运行电网中。由于地区无功补偿严重不足造成环网运行的线路中传输功率功率因数小，有大量的无功功率串动，容易出现较大的无功环流，因而增大网损。因此要重视电网无功环流增加网损的问题。3打开高低压电班环网的运行方式高低压电磁环网是指两组不同电压等级运行的线路，通过两端变压器磁回路的连接而并联运行。系统的高低压电盛环网打开后，多数情况下不仅系统的安全稳定运行水平得到提离，而且系统经济运行水平也大大提高。4避免近电远送或迂回供电应严格合理地规划供电区域，按照经济合理的方式尽量以最近的电气距离供电，避免交叉供电、跨供电区域供电。应力求杜绝近电远送或迂回供电。5合理调整电网运行电压电力网的运行电压对电力网元件的空载摄耗、负载损耗和电晕损耗均有影响。当负荷不变时，电压每提高L，与电压平方成反比的负载损耗将减少2，在运行电压接近额定电压，当变压器分接头位置不变时电压每提高1变压器的空载损耗将增加渐。一般输电网中，负载损耗约占总损耗的80左右，因此提高运行电压1，总损耗可降低12左右，这说明适当提高电网的电压水平可以降低线损。6调架负荷曲线，平衡三相负待变压器不平衡度越大，损耗也越大，因此，一般要求电力变压器低压电流的不平衡度不得超过10，低压千线及主变支线始端的电流不平衡度不得超过20。43配电网变压器的经济运行431合理选择与使用变压器变压器是电力生产过程中的主要电器，运行变压器的总容量远远超过运行发电机、电动机的总容量。变压器在变压和传递电功率的过程中，其自身要产生有功功率损耗和无功功率损耗，由于变压器的总台数多，容量大，所以在供用电过程中变压器的电能损耗约占整个电力系统损耗的百分之三十左右。因此，变压器经济运行是电力系统经济运行的重要环节，也是降低电力系统网损的重要措施。变压器经济运行是在确保变压器安全运行和保证供电量的基础上充分利用现有设备和原有资金条件下，通过择优选取变压器经济运行方式，负载调整的优化变压器经济运行位置的优化组合以及改善变压器经济运行方式，负载调整的优化变压器经济运行位置的优化组合以及改善变压器运行条件等技术措施，从而最大限度地降低变压器的电能损耗和提高其电源侧功率因素，所以变压器经济运行的实质就是变压器节电运行。4311变压器的昼夜与季节运行情况的过负荷能力分析变压器是具有过负荷潜力的，其原因是1变压器在运行时负荷不可能保持恒定不变，在昼夜24小时中很多时间低于甚至远远低于变压器的额定容量值。2设计标准中规定，变压器运行时周围最高气温为40，最高日平均气温为30，实际上即使我国最热的地区也不可能全年固定在这个温度上。3选择变压器容量时，有时要考虑系统发生故障时变压器过负荷，以保证全厂用电的运行状态，因此在正常工作时变压器往往达不到它的额定值，决定运行期间过负荷能力的依据是变压器负荷曲线的填充系数和最大负荷的持续时数。（414）24IMMAXAXVTS式中实际运行负荷曲线的安培小时数或负荷曲线所包围的面积；IT按最大负荷工作24AH数；24MAX负荷电流的平均值。VI根据填充系数决定的自然循环油冷双绕组变压器过负荷能力如下表所示表41自然循环油冷双绕组变压器的允许过负荷百分数最大负荷在下列持续小时下，变压器过负荷的百分数日负荷曲线填充系数2468101205028242016127060232017141060701751512510755075141210864080115108575530858764532090432从表可以看出，设05，如最大负荷持续时间为6H，则可以过负荷20；同样，当05，最大负荷昼夜持续时间为4H，则可以过负荷24。46H完全有可能将故障变压器进行更换或压缩次要负荷。此外还规定，如果夏季最大负荷低于变压器额定容量，每降低1则冬季可过负荷1，但最大过负荷量不得超过15。以上两者相加，对于设置在户外，年平均温度不超过5最高温度不超过40的自然循环油变压器，总负荷不得超过30，户内总过负荷不超过20，即使如此，其他绝缘老化程度也只相当于绝缘自然损坏率的80，余量20是为了满足急救过负荷而储备的。国外还规定如果油浸式变压器的填充系数075，为了满足急救要求，可以令其过负荷140，但不连续5天，每天最多持续6H，即（415）TNAVTAVAVIS41MX（416）AVS750只不过略大于变压器额定容量的5对于配电变压器的节能除使用高效的损耗NS的变压器外，还可以在充分利用现有设备和资金条件下，通过择优选取变压去经济运行方式，负载调整的优化，变压器运行位置的优化组合以及改善变压器运行条件等技术措施，从而最大地江堤变压器的电能损耗和提高气电压侧功率因数。按有功功率和综合功率损耗计算出变压器的经济运行区、经济运行方式，两台变压器间负载的经济分配及节点效果，变压器参数校验，一级针对配电变压器高峰缺电，低谷电能得不到充分利用的特点，采用“削峰填谷”来调整负荷降低变压器的损耗。系统中变压器的台数多，变压器的损耗电量占全系统总线损的3060，因此降低变压器的损耗是又一个重要课题。下面就两台中的单台并列两种不同运行方式对降损的影响做分析，不考虑无功功率损耗所引起的有功功率损耗。双绕组变压器的单台、并联运行单台运行的有功功率损耗PP0S/SN2/PK（417）两台并列运行的有功功率损耗，并联变压器组，要求有相同的电压比，相同的接线组别，和基本相同的百分阻抗。当总负荷为S时，两台并列变压器的总损耗为PP01P02S1/SN12PK1S2/SN22PK2（418）因为负荷按容量成正比分配，所以S1/SN1S2/SN2S1S2/SN1SN2S/PSN（419）PP0（S/SN）2PK（420）432实现变压器经济运行要实现电力变压器的合理运行，必须注意变压器空载运行时无功损耗约占其容量的510。空载运行时功率因数仅为001左右。因此及时停用空载电力变压器可以有效地减少网络无功功率损耗。由于轻载电力变压器的功率因数低，消耗了不少电能，做了无用功，不少单位在节约电能措施中分别规定了负荷率不得低于30、40和50，以为可以节约电能，但实际上因各种型式电力变压器的技术参数互不相同，负荷转移后拟用电力变压器的技术特性及最佳负荷率各有差异，往往在许多情况下反而使电耗增加。因此，在调整轻载变压器之前，应通过比较计算，按有功和无功功率损耗归算电能损失值最小为原则。当电力变压器一次侧运行电压超过其额定工作电压时，变压器无功励磁电流急剧升高，使无功功率大幅度增加。为此，应尽量使配电变压器的一次侧运行电压与额定工作电压基本相符或略低。变压器所消耗的无功功率约占全部系统无功损耗的20。因而合理使用变压器，尽量减少其无功损耗，也是改善和提高功率因数的一个很重要的方面。5供电系统功率因数51功率因数对供电系统的影响在工厂供电系统中，绝大多数用电设备具有电感特性，如电动机、变压器等。这些设备多是根据电磁感应原理工作的，变压器是通过磁场变换电压，并将电能由原边绕组传送到副边绕组，电动机也是通过磁场的作用才能传动，并带动机械负荷做功。这些都属于感性负荷，其磁场所具有的能量是由电源供给的。这些设备不仅需要从电力系统吸收有功功率，还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作时所必须的交变磁场。然而在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大就会降低供电系统的功率因数。因此功率因数是衡量工厂供电系统电能利用程度及电器设备使用状况的一个具有代表性的重要指标。511基本概念（1）无功功率衡量与电源能量交换速率的物理量，描述了能源交换的幅度，而并不消耗功率。（2）功率因数指在交流电路中电压和电流之间相位差角（功率因数角）的余弦，在数值上是有功功率与视在功率之比，即（51）COSSP功率因数的大小与用户负荷性质有关，在一定有功功率下，用户所需感性无功功率越大，值越小。S（3）瞬时功率因数工厂的功率因数是随设备类别，负荷情况，电压高低，而不断变化的。其瞬时值可由功率因数表测得，或根据电流表，电压表及功率因数表