（电气工程专业论文）基于线损分析的电能计量装置误差研究.pdf

摘要 线损分析，是电力企业为降低供电过程中电能所采取的各种组织措施和技 术措施的总称。当前，在能源短缺的情况下，努力降低线损，提高能源利用效 率，以向用户提供更多的电力，对促进工农业生产，节约动力资源，降低供电 成本，具有不可低估的经济价值和现实意义。 线损主要包括可变损耗、固定损耗和其他损耗。目前很多专家学者对可变 损耗和固定损耗的研究比较多，本课题主要研究属于其他损耗的电能计量装置 误差对线损的影响。 本文采用理论联系实际的方式，从线损率概念入手，介绍线损分析的原理 方法以及相关的线损专业知识，通过查找设备技术参数计算理论线损，利用电 量报表计算统计线损，然后将两者进行比较，找出线损异常的线路，对电能计 、量回路的二次负载、二次压降、电压切换装置、互感器容量及准确度、电缆长 度及截面积、电能表的准确度分别进行了细致地分析研究。 利用测试电能表误差、电压互感器二次压降、互感器二次负载等一系列先 进技术，研究发现二次压降和二次负载是影响电能计量装置误差的最主要原因。 研究发现隔离刀闸辅助接点、端子柜内二次空气开关均存在不同程度的二次压 降，这在日常工作中极易被忽视。 结合油田热电厂1 l o k v 系统升级改造对影响线损的因素提出了有针对性的 改进措施，采用计量专用的电压互感器绕组和电流互感器绕组，使用高精度电 子表替代高能耗感应表，有效地降低了二次压降和二次负载，从而减少了电能 损耗，有效地降低了线损，最终让企业达到节能增效的目的。 最后，通过张铁匠变电所和油田热电厂两个实例，利用理论线损计算和电 量平衡等方法，结合先进测试技术，在实际研究中归纳总结出影响电能计量装 置误差的诸多原因，并对其采取了相应措施，取得了良好的节能效果。 关键词： 线损电能计量电能表电压互感器电流互感器 a b s t r a c t l i n el o s sa n a l y s i si st h ep o w e rc o m p a n i e sw h i c hh a v et a k e nt h ev a r i o u s o r g a n i z a t i o n a la n dt e c h n i c a lm e a s u r e sc o l l e c t i v e l yt or e d u c ee l e c t r i c i t ys u p p l y a t p r e s e n t ，t h ee n e r g ys h o r t a g ei nt h ec i r c u m s t a n c e s ，e f f o r t st or e d u c el i n el o s s e s ， i m p r o v et h ee f f i c i e n c y o fe n e r g yu s ei no r d e rt op r o v i d em o r ee l e c t r i c i t y , t h e p r o m o t i o no fi n d u s t r i a la n da g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n , t os a v ep o w e rr e s o u r c e s ，l o w e r c o s to fe l e c t r i c i t y , w i t ht h ee c o n o m i cv a l u es h o u l dn o tb eu n d e r e s t i m a t e da n d p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e l i n el o s s e si n c l u d ev a r i a b l el o s sa n df i x e dl o s sa n do t h e rl o s s a tp r e s e n t , m a n y e x p e r t sa n ds c h o l a r ss t u d yo nt h ev a r i a b l ea n df i x e d - - l o s sm u c hm o r e ，t h es u b j e c t r e s e a r c hd u r i n gt h ee n e r g ym e t e r i n gd e v i c ee r r o ro nt h ei m p a c to fl i n el o s s e s t h eu s eo ft e s tp o w e rm e t e re r r o r , t h es e c o n dd r o pv o l t a g et r a n s f o r m e r , t r a n s f o r m e rs e c o n d a r yl o a das e r i e so fa d v a n c e dt e c h n o l o g i e s ，t h es t u d yf o u n dt h a t t h es e c o n dd r o pa n dt h es e c o n dl o a da r et h em o s ti m p o r t a n ti m p a c tc a u s eo fe n e r g y m e t e r i n gd e v i c e se r r o r t h es t u d yf o u n dt h e i s o l a t i o ns w i t c ha u x i l i a r yc o n t a c t , t e r m i n a ls e c o n d a r ya i rs w i t c hi n s i d et h e r ea r ev a r y i n gd e g r e e so fs e c o n d a r yv o l t a g e d r o p ，w h i c hi nd a i l yw o r kc a ne a s i l yb ei g n o r e d c o m b i n a t i o no fo i lt h e r m a lp o w e rp l a n to f110k vs y s t e m ，u p g r a d i n go ft h e i m p a c to f l i n el o s sf a c t o r sp u tf o r w a r ds p e c i f i cm e a s u r e sf o ri m p r o v e m e n t ，u s i n gt h e m e a s u r e m e n td e d i c a t e dv o l t a g et r a n s f o r m e rw i n d i n g sa n dt h ec u r r e n tt r a n s f o r m e r w i n d i n g s ，t h eu s eo fh i g h - - p r e c i s i o ne l e c t r o n i cf o r m so fa l t e r n a t i v ee n e r g ys e n s o r s m e t e r , e f f e c t i v er e d u c i n gt h es e c o n d a r ya n ds e c o n d a r yl o a dv o l t a g ed r o p ，t h e r e b y r e d u c i n gp o w e rl o s s ，e f f e c t i v e l yr e d u c e st h el i n el o s s e s ，a n du l t i m a t e l ya l l o w e n t e r p r i s e st oa c h i e v et h ep u r p o s eo fe n e r g ye f f i c i e n c y f i n a l l y , b yt w oe x a m p l e so fz h a n gb l a c k s m i t ht r a n s f o r m e rs t a t i o na n do i l t h e r m a lp o w e rp l a n t , u s i n gc a l c u l a t i o no ft h e o r e t i c a ll i n el o s sa n dp o w e rb a l a n c e m e t h o d , c o m b i n e dw i t ha d v a n c e dt e s t i n gt e c h n o l o g y , i nt h ea c t u a ls t u d ys u m m a r i z e d t h ei m p a c to fe n e r g ym e t e r i n gd e v i c ee r r o rf o rm a n yr e a s o n s ，t h e nt o o kc o r r e s p o n d i n g m e a s u r e s ，a n da c h i e v e dag o o de n e r g ys a v i n ge f f e c t k e yw o r d s ：l i n el o s s ，e n e r g ym e a s u r e m e n t ，e l e c t r i ce n e r g ym e t e r ，p t ，c t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁鲞太堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 铹签字日期：2 阳罗 年，月店日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解蠢洼盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丞壅盘茔可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 己莠迹 导师签名： 签字日期：加夕年月份日 签字日期：日 罗 毋月 以， 、吁年 谚1 第一章绪论 1 1 课题研究的意义 第一章绪论 线损率是综合反映电力网规划设计、生产运行和经营管理水平的一项重要 经济技术指标。随着我国电力体制改革的进一步深化，如何在新的电力市场体 系和电价机制之下，有效降低线损率、提高企业经济效益，已成为各级电力企 业迫切需要解决的共同问题。 线损理论计算是线损管理的一项重要工作，通过对理论线损计算结果的分 析，可以达到以下目的： ( 1 ) 鉴定电网结构及运行方式的经济性。 ( 2 ) 查明电网中损耗过大的元件及损耗大的原因。 ( 3 ) 考核实际线损是否真实、准确、合理，以及实际线损和理论线损的差 值，确定不明损耗的程度，来衡量营业管理的好坏。 ( 4 ) 根据理论线损中，各导线损耗和变压器损耗所占的比重，针对性的对 电网中损耗过大的环节采取降损措施。 ( 5 ) 为电网的发展、改进及规划提供科学依据。 ( 6 ) 为合理下达线损考核指标提供科学的理论数字依据。 ( 7 ) 理论线损计算所提供的各种资料，是电力企业技术管理和基础工作的 重要组成部分。 随着信息技术的发展，当前的理论线损计算工作大都通过计算机程序来仿 真，先进成熟的仿真计算软件，是开展理论线损计算强有力的工具。同时，对 于线损管理人员来说，具备一定的线损基础知识尤其是掌握理论线损计算的原 理，也是相当必要的。 此外，电能计量是能源管理中的一项重要工作，它的公平、公正、准确、可 靠直接关系到电力公司与用电客户双方的经济利益，是社会广泛关注的焦点，具 有广泛的社会性，同时电能计量也是电力营销的技术支持工作，其政策性强，技 术含量高。因此，电能计量总是站在当今科学技术发展的前沿，用最新的技术武 装自己。随着电能计量新技术不断涌现，新的计量器具层出不穷，我们处在这 样一个信息更替频繁、知识更新迅猛的时代，如果不能及时学习最新的计量技 术和科研成果，掌握最新的计量器具和计量方法，则必将被社会所淘汰。 本文源于生产实际，通过对线损率异常的分析，对电能计量装置误差进行 有针对性的研究，并针对影响因素进行技术改造，为企业创造了良好的经济效 第一章绪论 益；嗣时结合十年来从事电能计量管理工作的经验体会，谈了自己的些想法 和思路，限于经验和水平，不足之处恳请各位老师批评指正。 1 。2 囡内外研究现状 据国家电网公司测算，线损率每下降1 个百分点，全国全年可减少电能损 失7 0 亿k w h 。就油田电网而言，线损率每下降1 个百分点，全年可减少电能损 失1 1 亿k w h ，折算电费约6 千万元，经济效益极为可观。 国家电露公霉曾在不两时期公布重内部分地区线损指标，露前掌握的数据 见表l 一1 ： 表l l 国电公司线损率指橱 油田电网线损指标同样经历了一个由高到低的过程，2 0 0 7 年统计指标见表l 一2 ： 表1 - - 22 0 0 7 年油田电网线损率指标 由表中数据可见，油田电网当前线损指标接近全国平均水平，但与国内先 进水平比较还有很大的差距，油豳电网节能降损工作还有很大潜力可挖。 线损率是一个动态指标，其大小决定于电网结构、技术状况、运行方式和 潮流分布、电压水平以及功率因数等多种因素，它不仅反映个电网的运行管 理水平，还受毫瓣规划设计以及电露建设的制约。 1 。3 本文的主要工作 本文从线损概念入手，通过阐述线损分析内容、原理和方法，探讨如何根 据线损分析进行实际电熊计量装置误差研究的方法，我盘影响线损的最主要因 素，主要做了以下几方面的工作： 第一章绪论 ( 1 ) 阐述线损基本概念及组成； ( 2 ) 介绍潮流原理、线损理论计算、线损分析的方法； ( 3 ) 电能计量装置组成、分类、基本原理以及合理配置互感器与电能表的 要求； ( 4 ) 利用张铁匠变电所与油田热电厂的线损实例，结合线损分析进行实际 电能计量装置误差研究，利用先进测试技术找出影响电能计量误差的因素，结 合系统技术改造进行针对性措施，然后进行了效果验证； ( 5 ) 最后总结影响电能计量误差的要因，提出今后电能计量的发展均势。 第二章线损分析的原理和方法 2 。1 线损的概念 第二章线损分析的原理和方法 线损，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，也称为“电能损耗 。 电磁场理论表明，电磁场的能量是通过电磁场所在的介质空间，由电源向 负荷传输的，导线起到了引导电磁场能量的作用。进入导线内部并转化为热能 的电能损耗，也是由电磁场供给的。发电机发出来的电能输送到用户，必须经 过各个送、变、配电元件，由于送、变、配电元件存在着阻抗，因此电能通过 元件时就会产生电能损耗，并以热能的形式散失在周围介质中，这个电能损耗 称为线损电量。线损电量不能直接计量，它是用以下公式计算得到的，即： 线损电量= 发电公司( 厂) 上网电量+ 外购电量+ 电网输入电量一电网输出电 量一售电量 发电公司( 厂) 上网电量指本地区统调电厂( 独立发电公司、直属电厂、 地方电厂) 记录的上网电量，一般规定为发电厂出线侧的上网电量。对于接入 一次电网发电公司，上网电量是指发电厂送入一次电网的电量。对于接入地区 电网发电公司，上网电量是指发电厂送入地区电网的电量。 外购电量是指各供电公司从本公司供电区域外的电网购买的电量。 电网输入电量主要是指高于本供电区域管理的电压等级的电网输入的电 量。 电网输出电量是指供电公司从本公司供电区域向外部电网输出的电量。 售电量是指所有终端客户的抄见电量，供电局、变电所等的自用电量及第 三产业所用的电量。凡不属于站用电的其它用电，均应由当地供电部门装表收 费。 2 2 线损构成与分类 在电力网传输分配过程中产生的有功功率损失和电能损失统称为线路损 失。线损的种类可分为统计线损，理论线损，管理线损，经济线损和定额线损 等五类。 第二章线损分析的原理和方法 ( 1 ) 统计线损 统计线损又称实际线损。它是是根据电能表的读数计算出来的，等于供电 量与售电量的差值。它反映了电力网实际上总的损耗量。统计线损由理论线损 和管理线损两部分组成。 ( 2 ) 理论线损 理论线损又称技术线损，它是根据供电设备的参数和电力网当时的运行方 式，由理论计算得出的线损。也就是说在这样的电网结构及运行方式下，应该 损耗多少的电量。理论线损因为是计算出来的，所以它的准确程度取决于供电 设备参数的准确度，运行参数的合理性以及理论计算的方法及工具。在线损分 析中，理论线损仅作为一个参考数据。 ( 3 ) 管理线损 管理线损指电网总损耗除去理论线损外的其它损耗，即统计线损与理论线 损的差值。管理线损可以通过加强管理降到很低。 ( 4 ) 经济线损 经济线损是对于设备状况固定的线路，理论线损并非为一固定的数值，而 是随着供电负荷大小变化而变化的，实际上存在一个最低的线损率，这个最低 的线损率称为经济线损，相应的电流称为经济电流。 ( 5 ) 定额线损 定额线损也称线损指标，是指根据电力网实际线损，结合下一考核期内电 网结构，负荷潮流情况以及降损措施安排情况，经过测算，上级批准的线损指 标。 2 3 线损产生的原因 因为电能是经过导线传送的，导线本身有电阻，电流通过电阻时，就要产 生功率损失和电能损失，另外在电磁能量转换的过程中，也要产生功率损失和 电能损失。电网中的功率损失要消耗发电厂的功率，电网中的电能损失引起导 线的发热，这些热量没有其它用途却要消耗发电厂的燃料。所以，我们总是要 求线损电量和线损率尽可能小。 2 4 线损分析的内容 线损分析工作是发现线损中存在的问题的必要手段。线损分析分为理论线损 计算结果分析、线损综合分析两部分工作。 第二章线损分析的原理和方法 2 4 1 理论线损计算结果分析 理论线损计算结果是否正确、可靠、有效，要客观地进行分析，分析内容 包括： ( 1 ) 线损计算范围、计算职责、计算方法、计算程序是否符合计算规定要 求。 ( 2 ) 提供的计算资料，包括设备参数和负荷实测资料及数据录入是否正确、 可靠。 ( 3 ) 与上次线损计算结果进行比较，诊断电网结构、用电结构、运行方式 等变化对线损的影响。 ( 4 ) 与计算期内的统计线损率进行比较，是否具有可比性。 2 4 2 线损综合分析 电网综合分析指对整个电力网的具体深入分析。线损归口部门要认真收集资 料，如负荷、电压、功率因数、设备、供电量、售电量、电能计量小指标等。 计算方法要清楚，统计要及时，数据要准确，这些都是搞好线损分析工作的基 础。 为了使线损分析工作不断深入，使它能够反映出各种电压等级的网络结构、 设备技术状况、用电结构及管理水平等方面的特点，各级供电企业除执行部颁 的统计办法和有关规定外，还应开展以下定量分析工作，弄清线损升、降的原 因： ( 1 ) 一次网损和地区线损中的输、变电线损分析应分压、分线进行，弗分 别与其相应的理论线损计算值进行比较，以掌握线损电量的组成，找出主要问 题。 一 ( 2 ) 按售电量构成分析线损、将无损用户的专用线路、专用变电所以及通 过用户的转供电、趸售电等相应的售电量扣除后进行统计分析，以求得真实的 线损率。 ( 3 ) 分析供、售电量不对应对线损波动的影响。主网电能损耗大小主要取 决于电力线路上的电能损耗和变压器中的电能损耗，还有一小部分是其它损耗。 统计线损率与理论线损率进行对比分析时，为了达到两者的可比性，可以 考虑下列因素： ( 1 ) 对原统计线损率所有的供电量数值调整为计算理论线损率时采用的供 电量数值，并得出相应的线损率。 ( 2 ) 对关口计量装置用校检证实的实际误差进行电能调整。 第二章线损分析的原理和方法 ( 3 ) 发电厂中漏计的自用电在供电量中调整变电所漏计的自用电在线损电 能中调整。 ( 4 ) 考虑售电量中漏计或多计的电能( 包括发电厂、供电局、变电所等的 自用电电及第三产业用电) 。 ( 5 ) 考虑因供售电量抄表不同期而少计或多计的电能。 ( 6 ) 考虑理论计算中不列入损耗归用户的损耗电能。 对统计线损及理论线损应按电压等级进行统计，分别列出变压器绕组及空 载损耗、线路损耗及其他元件的损耗电能及其所占该电压等级的总损耗电能的 百分比。并与上年及历年的分压线损及分类线损进行比较，以便判断损耗结构 的变化。 2 5 电力网各元件的参数及电能损耗计算 2 5 1 线路参数计算 ( 1 ) 线路电阻 电流通过导线时受到的阻力，称为电阻。电阻的存在不仅会使导线消耗有 功功率并发热，而且还会造成电压降落。电阻计算公式如下： r = l ( 2 1 ) lu 其中：r 。为导线单位长度的电阻，q k i n ：为导线长度，k m 。 ( 2 ) 线路电抗 每公里线路电抗计算公式如下： x l = ( 2 2 ) lu 其中：x 。为导线单位长度的电抗，q k m ：l 为导线长度，l 【m 。 2 5 2 变压器参数计算 主要包括双绕组变压器参数计算和三绕组变压器参数计算。 双绕组变压器，三绕组变压器计算从略。 ( 1 ) 双绕组变压器电阻 碍= 丝s 盟l l 。3 其中：厶厅为变压器短路损耗，k w ； 油归算侧变压器额定电压，k v ： 这里简要介绍 ( 2 3 ) 第二章线损分析的原理和方法 劝变压器额定容量，k v a ( 2 ) 双绕组变压器电抗 4 = 华l o o ( 2 - 4 ) 其中：玩幼短路电压占额定电压的百分比； 油变压器额定电压，k v ： 劝变压器额定容量，k v h 2 5 3 导线电压损耗、功率损耗的计算 导线在输电过程中存在着电压损耗和功率损耗，如图2 1 所示： u 1u 2 r + j xs z p + j q r 1 1 _ j 图2 1 导线电压损耗、功率损耗示意图 ( 1 ) 功率损耗 舻酬2 心( 击卜2 旷= 等删旷 c 2 叫 妒3 舰= 3 岛卜2 3 = 等删。3 c 2 叫 其中：厶尸为有功功率损耗，m w 5 厶口为无功功率损耗，m v a r ： 为线电压，k v ： 刀为线路每相的电阻，q ； j 为线路每相的电抗，q ； ( 2 ) 线路电压损耗 u ：p l r + q 1 x u ， ( 2 7 ) 第二章线损分析的原理和方法 = u l 一【， ( 2 8 ) 其中：只为线路首端有功功率，姗； 易为线路首端无功功率，m v a r ； 所、盼别为线路首端电压，k v ； 2 5 4 变压器的功率及电压损耗 变压器功率损耗分为两部分，与负荷无关的损耗称为空载损耗，即变压器 铁损，它与变压器的容量和电压有关；随负荷变化的损耗称为负载损耗，即变 压器铜损，它与负荷有关。 ( 1 ) 双绕组变压器功率损耗 有功损耗：婢：纰+ ! 譬碍 ( 2 9 ) 无功损耗：绋= i l 0 0 0 s 。p 2 【，+ 。q 2 石r ( 2 1 0 ) 其中：么肭变压器空载有功损耗，k 5 肭变压器电阻，q ； 厶幼变压器空载电流百分比； 5 沩变压器的额定容量，j l i v a ； 励变压器电阻，q ： ( 2 ) 变压器的电压损耗计算与线路的电压损耗计算方法基本相同，本文不 再赘述。 2 6 线损分析的原理和方法 电力网理论线损计算的基本方法是潮流计算法，但是由于某些原因，不同 电压等级的具体处理方法是不同的。比如3 5 k v 以上电力网采用潮流计算法。而 3 5 k v 以下配电网由于电网元件的矽z 比值很大，收敛性就会差一些，甚至会不 收敛，因此采用“等值电阻法求电阻”及“系数法求电流，然后再利用计算 机仿真计算程序来进行积分计算。通常采用潮流计算的基本原理是从电力网的 末端开始，从下而上对电网中各元件的功率损耗、电压损耗，以及电网各段的 功率、电压、电流的分布进行计算。 第二章线损分析的原理和方法 2 6 1 理论线损计算实例 如图2 2 所示，左侧为2 2 0 k v 先锋变电所，经2 条l l o k v 架空线路连接张 铁匠变电所2 台双绕组变压器，其中变压器相关参数如表2 1 ，线路相关参数 见表2 2 ，电量参数见表2 3 ，求0 0 3 0 6 、0 0 3 0 7 理论线损率。 0 0 3 0 6 厂页_ 、 s 2 = p 2 + 1 ) 厂页、 s 4 _ p 4 + ( 0 0 3 0 7 张铁匠变电所 s 3 = p 丹q 3 图2 2 张铁匠变电所开式电网图 表2 1 张铁匠变电所变压器参数表 表2 2 张铁匠变电所两条i i o k v 线路参数表 表2 3 张铁匠变电所2 0 0 6 年3 月电量报表 l o 第二章线损分析的原理和方法 考虑到计算方法相同，这里仅计算0 0 3 0 6 理论线损率。具体步骤如下： ( 1 ) 在高压架空线路中，除了导线电阻的有功损耗外，还有绝缘介质中产 生的与电压平方成正比的有功功率损耗，在绝缘介质产生的损耗和沿绝缘子漏 电的损耗，并用参数电导表明。对于1 1 0 k v 以下的架空线路，由于损耗极小， 所以其电纳，电导可忽略不计。 ( 2 ) 图2 3 中s 、是的计算： 2 0 0 6 年3 月为3 1 天，每天2 4 小时，则只、尼，翻、甜算值如下所示： p f 2 1 m w 卵3 3 5 m v a r 廖2 1 6 9 m w 弘3 6 5 m v a r 然后求电网中每个元件的损耗，及全网总损耗，利用潮流计算法进行： i 丁1 图2 3 张铁匠变电所1 1 0 k v 线路0 0 3 0 6 潮流分布图 ( 3 ) 作电网的等值电路图，以及元件参数准备，经查电工手册得：l g j 一 2 4 0 型钢芯铝绞线单位长度电阻r - - 0 1 3 2q k m ，单位长度电抗厨= 0 4 0 9q k m ， ( 参数计算过程略，这里只给出结果) ； r l = 三= 0 1 3 2x1 3 2 3 = 1 7 4 6q ；x l = x o l = 0 4 0 9 x1 3 2 3 = 5 4 1 1 q ： 碍：型誓笠1 0 3 = 2 1 4 4 7 x1 1 0 2 - - 5 0 0 0 0 2 1 0 3 = 1 0 3 8q ( 归算到高压 u n 侧) o x ，：攀o 2 1 0 0 ：9 9 7 1 1 0 2 + 5 0 0 0 0 x1 0 ：2 4 1 2 7q u n ( 4 ) 从网络末端开始，依次求出各元件的损耗，并从末端向首端进行功率 相加，求出功率的初分布： 1 ) 首先是最末端变压器的损耗： 第二章线损分析的原理和方法 嵋= 纰+ 等驴0 0 6 3 8 + ( 2 1 6 9 2 + 3 6 5 2 ) x 1 0 3 8 + 1 1 0 2 = o 1 0 5 m w 岛= 1 1 0 0 0 s + 等墨= 0 5 7 5 0 + 1 0 0 + ( 2 1 6 9 2 + 3 6 5 2 ) 2 4 1 2 7 1 1 0 2 = 1 2 5 m v a r 2 ) 然后再累加变压器高、低端的负荷损耗，就得到导线末端的功率： 忍= 日+ b + b = 2 1 + 2 1 6 9 + 0 1 0 5 = 4 2 8 4 m w o l = q l + q 2 + q 7 2 3 3 5 + 3 6 5 + i 2 5 = 8 2 5 m v a r 3 ) 接下来求导线的损耗： 必= 学= ( 4 2 8 4 2 + 8 2 5 2 ) x 1 7 4 6 + 1 1 0 2 = 0 2 7 5 m 形 统= 学= ( 4 2 8 4 2 + 8 2 5 2 ) 5 4 1 1 + 1 1 0 2 = 0 8 5 舰， 4 ) 导线末端功率加上导线损耗，即为网络首端的输入功率： 尸= 咒+ 叱2 4 2 8 4 + 0 2 7 5 = 4 3 i m w p = p ，+ a p ，= 8 2 5 + 0 8 5 = 9 1 m v a r 至此，网络中各元件的损耗及网络功率初分布计算完成。 ( 5 ) 从网络首端到末端，依次求各段电压损耗、各点电压。 1 ) 首先是导线电压损耗： 叫= 号等2 c 4 3 1 x i 7 4 6 + 9 1 x 5 4 1 1 m 怍3 k v 则导线末端电压为：u ，= u 一a u = 1 1 0 一1 1 3 = 1 0 8 8 7 k v 5 2 ) 同样方法求变压器电压损耗： u 2 = ( 2 1 6 9 + 0 0 4 1 5 )1 0 3 8+ ( 3 6 5 + 0 9 6 5 )2 4 1 2 7 1 0 8 8 7 = 1 2 3 k v 则变压器末端电压为：以= u 一阢= 1 0 8 8 7 一1 2 2 9 = 1 0 7 6 4 k v 变压器低压侧电压为：1 0 7 6 4 3 8 5 1 1 0 = 3 7 6 7 k v ( 6 ) 至此，网络的潮流分布全部计算完成：最后的理论线损计算非常简单。 由以上潮流计算有： 变压器有功损耗为0 1 0 5 m w ，其中铁损0 0 6 3 8 m w ，铜损0 0 4 1 5 m w ； 1 2 第二牵线损分析戆原理帮方法 导线有功损耗为0 。2 7 5 1 v 阿； 电网理论线损郎为电网中变压器损耗与导线损耗之和， 0 1 0 5 + 0 2 7 5 = 0 3 8 m w 则理论线损率即必：网络理论线损与阙络首端输入有功的毙值， ( 0 1 0 5 + 0 2 7 5 ) 4 3 1 1 0 0 = 0 8 8 从这里可以看出，这个线按还是比较低的。 同理计算得出0 0 3 0 7 理论线损为0 9 。 网络的潮流分布图如图2 4 所示： 网2 4 张铁匠n o k v 0 0 3 0 6 线路潮流分布豳 显然这两个理论线损率结栗很小，那么再计算下统计线损率： 统计线损率计算公式为： 统计线损率= ( 供电量一售患量) 供电量x1 0 0 0 0 3 0 6 线：( 1 5 6 2 4 0 0 0 - - 1 6 1 3 7 3 6 0 ) 1 5 6 2 4 0 0 0 x1 0 0 = - - 3 2 9 0 0 3 0 7 线：( 1 5 5 3 6 0 0 0 - - 1 6 0 1 6 0 6 0 ) 1 5 5 3 6 0 0 0 1 0 0 = - - 3 。1 显然0 0 3 0 6 理论线损与统计线损相差一4 1 9 ，同理算得0 0 3 0 7 理论线损 与统计线损相差一4 。线损率相差较大，表明张铁匠一次变电能计量装置存在 误差，因1 1 0 k v 来电侧计量电量小，焉3 5 k v 焉电侧计量电量大，分析闻题可畿 集中在表计误差和3 5 k v 侧计量装置上，具体分析研究将在后面第四章进行。 第三章电能计量装置的基本原理 第三章电能计量装置的基本原理 电能计量是指对消耗的电能进行准确测量。一般来说，对电能进行测量必 须安装专门的电能计量装置。电能计量装置包括计量用互感器、电能表及其二 次回路。本章将着重讨论有关电能计量装置各部件的特点以及怎样合理配置互 感器与电能表。 电能计量装置的准确与否，是线损率准确与否的前提。电能计量装置对线 损影响极大，由于计费电能表的负误差，使售电量数值偏低；计费电能表漏抄、 错算，以及无表用电等所损失的电量，都会直接影响线损计划的完成。因此， 计量工作是线损分析工作的基础，它直接影响线损电量的多少。而且计量装置 的误差在性质上与抄见售电量的误差不同，抄见售电量的误差实际上是虚误差 ( 这个月多抄见，下个月就必然少抄见) ，而计量装置的误差是实误差，它所反 映出的电量误差一般来讲是不易追回的，特别是允许范围内的误差是“合理 的。 综上所述，由于计量装置出了问题，就不能正确地统计线损，使线损计算 出现较大误差。 3 1 电能计量装置分类 电能计量装置包括各种类型电能表，计量用电压、电流互感器及其二次回 路，电能计量( 箱) 等。运行中的电能计量装置按其所计电量的多少和计量对 象的重要程度分五类 ( 1 ) i 类电能计量装置 月平均用电量5 0 0 万k w h 及以上或变压器容量为1 0 0 0 0 k v a 及以上的高压 计费用户、2 0 0 m w 及以上发电机、发电企业上网电量、电网经营企业之间的电量 交换点、省级电网经营企业与其供电企业的供电关口计量点的电能计量装置。 ( 2 ) i i 类电能计量装置 月平均用电量1 0 0 万k w h 及以上或变压器容量为2 0 0 0 k r a 及以上的高压计 费用户、i o o m w 及以上发电机、供电企业之间的电量交换点的电能计量装置。 ( 3 ) l l i 类电能计量装置 月平均用电量1 0 万k w h 及以上或变压器容量为3 1 5 k v h 及以上的计费用户、 1 0 0 1 v i w 以下发电机、发电企业厂( 站) 用电量、供电企业内部用于承包考核的计 量点、考核有功电量平衡的1 1 0 k v 及以上的送电线路电能计量装置。 第三章电能计量装置的基本原理 ( 4 ) 类电能计量装置 负荷容量为3 1 5 k v a 以下的计费用户、发供电企业内部经济技术指标分析、 考核用的电能计量装置。 ( 5 ) v 类电能计量装置 单相供电的电力用户计费用电能计量装置。 从以上可以看出，计量装置的分类主要是按照计量电量多少和结算性质来 划分的，不同类别表明计量装置的重要性也不同。 3 2 电能计量装置的接线方式 电能计量装置主要分为以下四种的接线方式： ( 1 ) 接入中性点绝缘系统的电能计量装置，应采用三相有功、无功电能表。 接入非中性点绝缘系统的电能计量装置，应采用三相四线有功、无功电能表或 三只感应式无止逆单相电能表。 ( 2 ) 接入中性点绝缘系统的三台电压互感器，3 5 k v 及以上的宜采用y y 方 式接线；3 5 k v 以下的宜采用v v 方式接线。接入非中性点绝缘系统的三台电压互 感器，宜y 。y 。方式接线。其一次侧接地方式和系统接入方式相一致。 ( 3 ) 低压供电，负荷电流为5 0 a 及以下时，宜采用直接接入式电能表；负 荷电流为5 0 a 以上时，宜采用经电流互感器接入式接线方式。 ( 4 ) 对三相三线制接线的电能计量装置，其两台电流互感器二次绕组与电 能表之间宜采用四线连接。对三相四线制接线的电能计量装置，其三台电流互 感器二次绕组与电能表之间宜采用六线连接。 3 3 电能计量装置的配置要求 电力计量装置的配置主要由电流互感器、电压互感器、电能表、二次接线 和表箱所组成。其作用主要是用来计量各用电户在单位时间里所消耗的有、无 功电能。在电力系统中，常用互感器来变换交流电压、电流，以利电能表测量 高电压、大电流、大电能等。 电能计量装置的合理配置是一个综合性的问题，它根据用户用电负荷电流 的大小，科学选用互感器、电能表的量程、精度问题。电能计量装置配置的好 与坏、准确度的高与低，不单是衡量一个供电部门技术管理水平，也事关一个 供电企业线损高与低。电能计量装置中的电能表、互感器的准确度等级规定见 表3 1 ： 第三章魄能计量装置的基本原理 0 2 缀甑流互感器仅指发电橇出墨电能计量装置巾配餍。 在表3 一王规定孛，至、类有功表分嬲推荐采焉0 2 s 和0 5 s 电能表，考 虑到实际情况，也可分别采用0 5 s 和0 5 级电能表。s 级电能表与普通电能表的 主要区别在于小电流时的特性不同，普通电能表对5 i 。以下没有误差要求，丽s 级电能表在i i 。误差即满足要求，提高了电能表轻负载时的计量特性。 在表3 一l 规定中，0 2 s 级电流互感器仅在负荷比较稳定的发电机出口电能 计量装置中配震，其缝均为s 级巍流互感器。s 级电流互感器与普通电流互感器 相比，最大的区别在于s 级电流互感器在低负载时的误差特性比普通电流互感 器好，两者差值的对照见表3 2 ： 袭3 2 电流互感器比差角差对应表 s 级计量器具的出现，有力地改善了负载变化及季节性负载、冲击性负载、 轻负载的计量特性，尤其在雷嚣企韭经营状况波动大的情况下，对确保供用电 双方的利益起到了良好作用。 逛流互感器额定一次电流的确定，应保涯在正常运行中的实际负荷电流达 到额定值的6 0 左右，至少不应3 0 ，互感器实际二次负载应在2 5 一1 0 0 额定 二次负载范围内。电流互感器额定二次负载的功率因数为0 。8 1 0 ，电压互感 器额定二次功率因数应与实际二次负载的功率因数接近。 i 、类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器二次回路电压降应 第三章电能计量装置的基本原理 不大于其额定二次电压的0 2 ；其他电能计量装置中的电压互感器二次回路应 不大于其额定二次电压的0 5 。 3 4 电能计量装置基本原理 电能计量装置能否正确计量电能，取决于计量用互感器、电能表本身误差 及二次回路接线是否正确。要预防并杜绝装表接电工作疏忽或窃电者私自改变 接线引起的故障接线，从而节约能源、降低线损，以期达到电网安全经济运行 和正确计量电能之目的。电能计量装置原理从计量用互感器、电能表、二次回 路接线三个方面分别阐述。 3 4 1 计量用互感器 3 4 1 1 电流互感器 电流互感器主要由三部分组成：铁心、次线圈和二次线圈。由于铁心磁 阻的存在，电流互感器在传变电流的过程中，必须消耗一小部分电流用于激磁， 使铁心磁化，从而在二次线圈产生感应电势和二次电流，电流互感器的误差就 是由于铁心所消耗的励磁电流引起的。由于激磁电流和铁损的存在，电流互感 器一次电流和二次电流的差值是一个向量，误差包括比值差和相角差。一次电 流和二次电流在数值上的误差用相对误差方式以百分数表示时称为比差，比差 定义： 厂：半排譬。 伊1 ， 式中：厶一线路上流过的一次电流； 厶一电流互感器二次回路中的电流； 五一电流互感器额定电流比； 第三章电能计量装置的基本原理 从比差定义的公式中可知比差有正负值。比差为正时表示连接在互感器上 的测量仪表的电流读数乘以变比五后大于线路上的实际电流；比差为负时意义 刚好相反。同一电流互感器在不同电流和负载时比差可能为正也可能为负。 此外一次电流和二次电流之间还有相位角的差别，一次电流向量与反转1 8 0 。 后的二次电流向量的夹角称为相角差或简称角差。角差也有正负之分：当反转 后二次电流向量超前一次电流向量时，角差指定为正，反之，滞后于一次电流 向量时为负。 作为计量用电流互感器，比差和角差的大小直接影响测量结果的正确程度， 因此，比差和角差是测量用电流互感器最主要的特性。在互感器额定容量下， 改变二次负载阻抗，使角度误差和变比误差符合标准规定。因此，角差和比差 试验目的是在额定容量下，二次负载不超过互感器的最大标准负载阻抗，所反 映的问题是互感器质量和带载能力。 计量用电流互感器，在选择上应与用电负荷电流大小变化相匹配，使之既 能满足负荷在满载时最大电流的需要，又能满足负荷在轻载时最小电流的需要。 在实际工作中，若将电流互感器配置过大或过小，那都将存在漏计电量，增加 线损。在电流互感器的选择上，首先要注意互感器铭牌额定电压，应与被测线 路的电压相对应。二是对额定电流的确定。电路中的一次运行负荷电流，应保 证在正常运行中的实际负荷电流，达到额定值的6 0 左右，至少应不少于3 0 。 同时应在电流互感器二次电流1 0 卜1 2 0 范围内。电流过小则电流互感器精度降 低，电流过大不但电流互感器精度降低，而且还能使电流互感器烧毁，这点在 计量配置中尤为重要。三是对准确度的选择，电能计量用的电流互感器一般应 为0 5 级，不符合0 5 级者一般不采用，特殊用户其准确度相应高一级。另外 是额定负载容量的选择，电流互感器的额定二次电流，应根据二次回路中所带 负载电流的大小来选择。既使额定负荷阻抗应与互感器等级相对应，额定负荷 阻抗小则电压互感器精度高。由于电流互感器的铭牌二次电流已标准化，其实 际输出容量主要由二次电流回路阻抗来决定。 3 4 1 2 电压互感器 电压互感器的二次负载对其比差和角差的影响是很大的，所以，合理地选 择其容量或配置适当的二次负载是提高线损准确率的重要条件。电压互感器二 次侧所接仪表消耗的总视在功率按下式计算： 第三章电能计量装置的基本原理 s ：厄i 磊瓦西面万= 压石面( 珊) ( 3 - - 2 ) 式中卜二次侧各个仪表电压线圈消耗的视在功率，v a 卜二次侧各个仪表电压线圈消耗的有功功率，w 卜二次侧各个仪表电压线圈消耗的无功功率，v a r 庐r 二次侧各个仪表电压线圈阻抗角。 从上面公式3 - - 2 可知，电压互感器的二次侧仪表电压线圈消耗功率越小， 电压互感器二次侧所接仪表消耗的总视在功率就越小；也就是说电压互感器二 次侧接的电能表越少或者说仪表线圈阻抗越小，其电能损耗也就越少。对电压 互感器比差和角差的影响也就越小。 电能表电压线圈上的电压取自电压互感器，由于回路中熔断器、开关、电 缆、接触电阻等的电压降，使电能表端电压和电压互感器出口电压在数值和相 位上不一致，造成电压互感器二次回路压降误差。电压互感器二次回路压降误 差直接影响电能计量的准确性，是构成电能计量综合误差的重要因素之一。由于 压降过大，造成供电量和用电量不平衡、线损异常的事例时有出现，严重时会 危