（电气工程专业论文）开封县电网线损理论计算及降损改造措施研究.pdf

华北电力人学i ：科硕十学位论文摘要 摘要 本文充分分析了丌封县电网的实际情况，依据2 0 0 7 年三天的电网负荷实测记 录，分别采取潮流法、等值电阻法以及近似算法进行了网损计算，最后得出各种损 耗所占的比列，在对计算结果进行比较分析的基础上，找到了影响丌封电网线损的 主要因素。通过对降损技术措施和管理措施的研究，主要分析了技术降损的效果； 在线损计算和技术降损效果分析对比的基础上，对丌封县不同电压等级的电网提出 电网降损的措施，在计算同种运行方式下的电网线损后，验证了降损的实效性。 关键词：电网，网损计算，降损措施 a b s t r a c t t h ea r t i c l ea n a l y s e st h es i t u a t i o no f g r i do fk a i f e n gc o u n t r y a c c o r d i n gt o a c t u a l r e c o r do ft h el o a do fp o w e rn e t w o r ka b o u tt h et h r e ed a y s t h ee n e r g yl o s sc a l c u la t i o n a d o p t st h em e t h o d so fl o a d f l o wa n de q u a le l e c t r i cr e s i s t a n c ea n da p p r o x i m a t i o n f i n a l l y i to b t a i n sp e r c e n t a g eo fe v e r y e n e r g yl o s sa n dc o m p a r e st h ec o n c l u s i o n s i tf i n d st h em a i n q u e s t i o n sa b o u tf a c t o ro fe n e r g yl o s s t h r o u g hr e s e a r c h i n go ft h et e c h n i c a lm e t h o d s a b o u tr e d u c i n go fe n e r g yl o s sa n dt h em a n a g e m e n tm e t h o d s i ta n a l y s e st h ee f f e c t so ft h e t e c h n i c a lm e t h o d sa b o u tr e d u c i n go fe n e r g yl o s s a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i n go ft h e e n e r g yl o s sc a l c u l a t i o na n dt h ee f f e c t so ft h et e c h n i c a lm e t h o d sa b o u tr e d u c i n go fe n e r g y l o s s t h ea r t i c l ep u t sf o r w a r ds u g g e s t i o n so fr e d u c i n go fe n e r g yl o s sa b o u td i f f e r e n t v o l t a g eg r a d e s i tp r o v e st h ee f f e c t so fr e d u c i n go fe n e r g yl o s st h r o u g ht h ec a l c u l a t i o no f t h es a m eo p e r a t i n g d a ix i nb o ( p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i c ) d i r e c t e db yp r o f c h a n gx i a n r o n g k e y w o r d s ：p o w e rn e t w o r k ，t h e o r e t i c a le n e r g yl o s sc a l c u l a t i o n ，m e t h o d so fr e d u c i n g o fe n e r g yl o s s 华北电力人学i ：群硕十学位论文摘要 摘要 本文充分分析了开封县电网的实际情况，依据2 0 0 7 年三天的电网负荷实测记 录，分别采取潮流法、等值电阻法以及近似算法进行了网损计算，最后得出各种损 耗所占的比列，在对计算结果进行比较分析的基础上，找到了影响丌封电网线损的 主要因素。通过对降损技术措施和管理措施的研究，主要分析了技术降损的效果： 在线损计算和技术降损效果分析对比的基础上，对开封县不同电压等级的电网提出 电网降损的措施，在计算同种运行方式下的电网线损后，验证了降损的实效性。 关键词：电网，网损计算，降损措施 a b s t r a c t t h ea r t i c l ea n a l y s e st h es i t u a t i o no fg r i do fk a i f e n gc o u n t r y a c c o r d i n gt oa c t u a l r e c o r do ft h el o a do fp o w e rn e t w o r ka b o u tt h et h r e ed a y s t h ee n e r g yl o s sc a l c u la t i o n a d o p t st h em e t h o d so fl o a d f l o wa n de q u a le l e c t r i cr e s i s t a n c ea n da p p r o x i m a t i o n f i n a l l y i to b t a i n sp e r c e n t a g eo f e v e r ye n e r g yl o s sa n dc o m p a r e st h ec o n c l u s i o n s i tf i n d st h em a i n q u e s t i o n sa b o u tf a c t o ro fe n e r g yl o s s t h r o u g hr e s e a r c h i n go ft h et e c h n i c a lm e t h o d s a b o u tr e d u c i n go fe n e r g yl o s sa n dt h em a n a g e m e n tm e t h o d s i ta n a l y s e st h ee f f e c t so ft h e t e c h n i c a lm e t h o d sa b o u tr e d u c i n go fe n e r g yl o s s a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i n go ft h e e n e r g yl o s sc a l c u l a t i o na n dt h ee f f e c t so ft h et e c h n i c a lm e t h o d sa b o u tr e d u c i n go fe n e r g y l o s s t h ea r t i c l ep u t sf o r w a r ds u g g e s t i o n so fr e d u c i n go fe n e r g yl o s sa b o u td i f f e r e n t v o l t a g eg r a d e s i tp r o v e st h ee f f e c t so fr e d u c i n go fe n e r g yl o s st h r o u g ht h ec a l c u l a t i o no f t h es a m eo p e r a t i n g d a ix i nb o ( p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i c ) d i r e c t e db yp r o f c h a n gx i a n r o n g k e yw o r d s ：p o w e rn e t w o r k ，t h e o r e t i c a le n e r g yl o s sc a l c u l a t i o n ，m e t h o d so fr e d u c i n g o f e n e r g yl o s s 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文( y f 封县电网线损理论计算及降损改造 措施研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期问，在导师指导下进行的研究工作 和取得的研究成果。据本人所知，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，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的 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。 学位论文作者签日期：9 显：! 兰：三刁 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签导师签名： e 1 期： 2g ：! 丕：洳 日期：丝星：生! 华北电力人学i ：稗硕十学位论文 第一章绪论 1 1 电网理论线损计算及降损改造措施研究的意义和目的 电力是国民经济发展的基础资源，这种资源的节约和有效利用是关系到 我国社会经济可持续发展的大事。电力能源的高效利用，在节能工作中占很 大的比例，在各级电力网电能损耗所占比例来看，地方3 5 k v 和1 0 k v 及以 下线损电量一般占到总损耗电能的5 5 - 6 5 ，于是电网线损指标是国家考 核f t l 力部门的一项重要指标，同时也是电力部门一项综合性的经济、技术指 标。为了缓和电力能源供应紧张局面，提高电能的利用率和使用效益，合理 利用电力能源，我国制定了“开发与节约并重，把节约放在优先地位 的能 源方针政策，并把节电工程列为四大战略工程之一。节电不仅可以节约能源， 还可以节约资金、设备和劳动力，又能保护生态资源，改善坏境。 电力企业降损节能工作的有效_ 丌展对创建节约型社会将会起到极大的 促进作用。长期以来，国家领导人十分重视节能工作，国家经贸委制定很多 降损节能的文件，并发布了电力网电能损耗计算导则和电力网电能损 耗管理规定。电力网电能损耗计算导则中对3 5 k v 以下配电网及低压电网 的电能损耗计算给出指导，并给出配电网线损理论计算方法。通过线损理论 计算可以作为指导降损节能的依据，全面推广先进的降损措施，以落实节能 工作，全面提高效益己迫在眉睫。 为了解电能在输送和分配过程中各元件产生的电能损耗，以及各类损耗 所占比例，需要对电网线损进行系统计算。线损计算方法分为两类，一类是 统计线损的计算，它是指供电量和售电量之差；另一类是理论线损计算，它 依赖于负荷的实测结果和输变电设备的相关参数，根据系统的运行方式采用 不同的计算方法得到。多年来，随着电网理论线损计算理论、方法和技术的 不断丰富，人们研究出各种不同的计算方法，计算精度达到较高水平。目前 县级供电企业线损管理工作简单粗放，线损分析工作流于形势。供电企业丌 展电网理论线损计算与分析工作，就是要结合本单位情况系统的考虑网损计 算方法，提高计算精度，为电网线损分析、考核工作提供理论依据，为全面 做好线损管理工作奠定基础。 电网理论线损计算及降损改造措施研究的主要目的是：通过理论线损计 算分析找出降损的薄弱环节，可以鉴定出电网结构的运行状况是否合理，查 明电网中电能损失过大元件以及损失原因，对各种降损措施分析对比，综合 华北t 乜力人学l ：氍硕十学位论文 平衡出实效性强的降损手段，进行降损规划，达到优化电网规划方案，以促 进电网的建设和发展。 1 2 国内外研究现状 线损计算方面，国内外发表的电网理论线损计算方法的文献很多，其采 用的计算方法和计算结果的精度也各有不同，综合起来主要有以下几种类 型。输电网理论线损计算方法是基于潮流计算的电网线损计算方法，电网潮 流计算是由功率推知电流、电压的过程，从而可得到线路、配变的损耗，再加 上变压器的空载损耗，就得到整个电网的功率损耗。潮流计算方法有牛顿法、 等效节点功率法和p q 分解法。潮流法对不同类型电网都具有良好收敛性。 用牛顿拉夫逊潮流算法进行理论线损计算，从理论上讲，这种方法的计算精度 很高。配电网理论线损计算方法主要分为两类，类是依据网络主要损耗元 件的物理特征建立的各种等值模型算法；一类是根据馈线数据建立的各种统 计模型。l o k v 配电网等值模型计算方法如均方根电流法、平均电流法、最大 电流法( 损耗因数法) 、最大负荷损耗小时法、等值电阻法等：低压配电网等 值模型计算方法如等值电阻法、电压损失法、台区损失率法等，这类方法是 典型的传统等值模型计算方法中的简化近似法，这些算法尽管精度不高，但 由于需要的数据资料少，计算方法简单，便于编程，计算精度能够满足工程 要求，所以在实际工程中广泛应用。 降损措施方面，国内外的研究进展相当快，许多国家都集中人力、投入 重金，力争在超导研究的国际竞争中取胜，超导成了科技界的热门话题。超 导技术的应用将使电力工业产生根本性的变革。利用常规导线作为输电线， 电能的损耗极为严重，为了提高送电效率，只能向超高压输电方向发展，但 损耗仍然很大。由于超导体几乎可以无损耗地输送直流电，而且目前对超导 材料的研究已经可以使交流电损耗降到很低的水平，所以利用超导体制作的 电缆将节省大量能源，而且可以实现远距离送电，建设跨国、跨洲的大电网。 目l i ，电力生产只能是需要多少生产多少，无法储存，超导体的出现将解决 这一难题。由于超导体能使电流无限通过，因此利用超导体制成线圈可以大 量储存电能。这种储能装置既可以用作特殊电源，也可以用来调节电力系统 的负荷，以充分利用发电设备。超导材料还可用于电机制造。超导技术的 应用将会给产业界带来一场革命。超导材料可广泛应用于交通、医学、计算 机、精密仪器、军事、机械制造等各个领域，对能源工业也将产生巨大冲击。 我国供电企业技术降损措施方面主要采取( 1 ) 优化电网结构，进行电 网改造。导线截而积与电能损耗成反比关系，合理选择导线截面可以降低线 2 华北也力人学i ：抖硕十学位论文 损，但增加导线截面会增加投资，在增加导线截面时，要综合考虑投入与降 损的关系。一般来讲，线路中电能损失大部分集中在主干线部分，在主干线 中又集中在路首端到术端，从主干线到分支线由大到小的顺序选择阶梯型导 线截面：( 2 ) 逐渐取消3 5 k v 输电网，采用1 1 0 k v 变电站直供方式，以减少 一级损耗；( 3 ) 合理规划输配电线路，在负荷中心供电，避免迂回；科学合 理调度做好主变经济运行曲线，合理调整电网运行电压；( 4 ) 采用集中和 分散补偿两种方式对变电站或线路加装无功补偿装置，调整平衡低压三相负 荷，使各相负荷均衡供电。另外，积极推广应用节能新产品，在各联接点的 施工中，采用导电膏，采用安全节能型的安普线央。采用这些新产品，既减 小了载流体各连接点的接触电阻，降低了能耗。同时使用电压等级高的绝缘 子，以减小线路电阻和泄漏电流，降低线路损耗。管理措施有以下几个方 面：( 1 ) 指标管理。我国供电企业现行的管理体制，几乎都开展了线损理论 计算，由计算结果而进行线损分析，通过比较统计线损率与理论线损率，查 找管理方面存在的问题，由此制定线损管理指标；按月按年考核，另外，还 将用户电表实抄率、电压合格率、电容率可用率、电容器投入率及节能活动 情况等列入线损小指标考核，奖罚分明，调动员工管理积极性。( 2 ) 无功管 理。电力客户已经认识到装设无功设备的经济效益，提高了自我加装无功补 偿设备的自觉性；除按照相关条例进行正常的功率因数考核外，依据无功就 地补偿，就地平衡的原则，为防止客户无功补偿装置在电网低谷倒送无功有 选择地在用电量大、功率因数高的用户处装设双向无功电度表；根据负荷用 电特点，选择合适的电容器投切。( 3 ) 计量管理。实行了对电度表应定时检 查、校验，及时调整倍率，降低电能计量装置的综合误差。对于关键部位的 电度表尽量采用先进的全电子电度表，大部分推广电表集抄系统。( 4 ) 统计 分析分区、分片、分电压等级进行线损统计，定期开展分析线损工作会议， 分析电压、无功工作中出现的问题，制定措施以整改。( 5 ) 长期开展了严厉 打击窃电工作。 目前国外的降损措施主要是以线损为目标的配电网网络重构、无功优 化、补偿电容投放位置的确定等问题。虽然降低损耗的方式多种多样，但我 们不应盲目模仿，而应按照具体要求和本地区的实际情况来采取不同的降损 措施。 线损计算软件开发方面，从以前的d o s 版到w i n d o w s 版，从简单的线损 计算到线损计算管理系统，从单一的线损管理系统到作为d m s 和e m s 组成部 分的高级应用软件，从单机程序到网络数据交换，从离线计算到结合s c a d a 系统的在线计算，从交互式文本数据方式到可视化数据图形一体化管理方 华j 匕电力人学i ：科硕十学位论文 式，在功能上的不断改进是广大科研工作者追究的目标之一。国外因体制、 电网结构、管理模式不同，并没有通用的软件。 1 3 开封县电网现状及存在问题 1 3 1 开封县电网现状 丌封县供电区担负着全县2 0 个乡镇的供电任务，供电区内的电压等级 由1 1 0 3 5 1 0 0 4 k v 组成。丌封县供电区内无地方电厂，所需电力、电量全靠 省网供电。开封县电网从1 9 9 9 年至今经过一、二、期农网建设改造，电网 结构得到了较大的改善。开封县电网根据其地理位置和电网结构，可分为东 北部、中部和西南部3 个局部电网： ( 1 ) 中部电网。由1l o k v 陈留变电站和2 2 0 k v 前台变电站向3 5 k v 独乐 岗、中密、八里湾、仇楼和力| 隆变电站供电，同时，陈留变电站还以l o k v 电压线路直接向陈留镇供电。该区域目前包括县城、兴隆、范村、八罩湾、 土山岗、仇楼、半坡店和万隆8 个乡镇。 ( 2 ) 目前由2 2 0 k v 前台变电站供电的东北部电网。2 2 0 k v 前台变电站以 3 5 k v 电压穿越独乐岗变电站向3 5 k v 杜良站、袁坊站和曲兴站供电。该区域 目前包括杜良、袁坊、刘店、曲兴和罗王5 个乡镇。 ( 3 ) 目前由1l o k v 王屯变电站供电的西南部电网。ll o k v 王屯变电站以 3 5 k v 电压向3 5 k v 畲花营站和辛庄站供电。该区域目d 订包括朱仙镇、西姜寨、 大李庄、仙人庄、杏花营、杏花营农场5 个乡镇场。 从目前开封县电网的11 0 k v 及3 5 k v 网架结构现状看，仍存在着变电站 布点较少，大部分3 5 k v 变电站是单电源供电，供电可靠性较差。现状网架 结构如下： ( 1 ) ll o k v 网架。开封县境内只有1 座ll o k v 变电站一一陈留变电站， 由2 条1 1 0 k v 线路( 前陈线和开赵t 陈线) 向其供电，正常运行方式下，前 陈线运行，丌赵t 陈线备用。陈留变电站装有1 台容量为3 1 5 m v a 的主变压 器，负荷高峰时，曾出现过变压器过负荷运行。开封县县域电网内的负荷功 率约5 0 需由开封市内的变电站供给。 ( 2 ) 3 5 k v 网架。从全县3 5 k v 电网的总体来看，网架结构还比较薄弱，现 状为：独乐岗站、城南站、万隆站、杜良站和辛庄站5 个3 5 k v 变电站已 实现双电源或环网供电，供电可靠性较高；袁坊站、曲兴站、八里湾站、 仇楼站、中密站和杏花营6 座3 5 k v 变电站还是单电源供电，供电可靠性低， 不能满足要求，有待改进。 4 华北电力人学l ：袢硕十学何论文 开封县高压配电网3 5 k v 变电站现状和供电范围如下： ( 1 ) 独乐岗变电站。独乐岗变电站( 变电容量2 1 0m v a ) 位于城区 北侧，它以1 0 k v 电压线路向城区的北半部供电，同时也以1 0 k v 电压线路向 县城东部的兴隆乡供电。2 0 0 6 年最高负荷1 1 m w 。 ( 2 ) 城南变电站。城南变电站( 变电容量2 x 6 3m v a ) 位于城区南侧， 它以1 0 k v 电压线路向城区的南半部供电，同时也以1 0 k v 电压线路向县城东 部的兴隆乡及县城西南部的范村乡电力用户供电。范村乡面积较大，1 0 k v 线 路长，供电范围较大，电能质量差。2 0 0 6 年最高负荷8 m w 。 ( 3 ) 八里湾变电站。八里湾变电站( 变电容量3 15m v a + 6 3m v a ) 位于县域东部，它以l o k v 电压线路向八里湾乡和土山岗乡的电力用户供电。 2 0 0 6 年最高负荷6 2 m w 。 ( 4 ) 仇楼变电站。仇楼变电站( 变电容量5m v a ) 位于县域东南边界处， 它以1 0 k v 电压线路向本乡及其南部相邻的半坡店乡供电。2 0 0 6 年最高负荷 6 1 m w 。 ( 5 ) 袁坊变电站。袁坊变电站( 变电容量1 0 + 7 5m v a ) 位于县域东北 部，它以1 0 k v 电压线路向本乡供电。2 0 0 6 年最高负荷1 2 m w 。 ( 6 ) 杜良变电站。杜良变电站( 变电容量2 6 3m v a ) 位于县域东北 部，它以1 0 k y 电压线路向杜良乡和刘店乡供电。2 0 0 6 年最高负荷5 5 m w 。 ( 7 ) 曲兴变电站。曲兴变电站( 变电容量5 + 6 3m v a ) 位于县域东北边 界处，它以1 0 k v 电压线路向本乡及其南部相邻的罗王乡供电。2 0 0 6 年最高 负荷6 5 m w 。 ( 8 ) 辛庄变电站。辛庄变电站( 变电容量3 1 5 + 5m v a ) 位于县域西南 部，它以1 0 k v 电压线路向本乡及其相邻的西姜寨乡、大李庄乡和仙人庄乡 供电。该站供电范围较大，1 0 k v 线路长，导线截面小，电能损耗大，供电质 量差。2 0 0 6 年最高负荷5 5 m w 。 ( 9 ) 万隆变电站。万隆变电站( 变电容量3 1 5m v a ) 位于县域南部边 界处，它以1 0 k v 电压线路向本乡供电。2 0 0 6 年最高负荷2 6 m w 。 ( 1 0 ) 杏花营变电站。杏花营变电站( 变电容量5 + 3 1 5m v a ) 位于县域 西部边界处，它以1 0 k v 电压线路向本乡及其西部相邻的杏花营农场供电。 2 0 0 6 年最高负荷5 5 m w 。 ( 1 1 ) 中密变电站。中密变电站( 变电容量6 3m v a ) 位于县城区，该 站为中密度板厂出资建设的用户变电站，但它具有公用变电站的性质，除了 它以1 0 k v 电压线路向中密板厂供电外，还向其附近的丰年饮料厂等中小企 华北电力人学i ：样硕十。节何论文 业供电。2 0 0 6 年最高负荷3 5 m w 。 ( 1 2 ) ll o k v 陈留变电站为丌封县高压配电网的电源点，同时它也以l o k v 电压线路向陈留镇电力负荷供电。陈留镇是开封县一个工业发达的乡镇，丌 封县纸厂( p r o x = 5 2 8 8 m w ) 和丌封县修造厂( p m a x = o 5 4 m w ) 等一些工业企业位于 该镇，其电量和负荷分别约占丌封县总电量和总负荷的1 0 。目前，陈留变 电站的变压器容量已不能满足变电容载比的要求，需要增容改造或负荷转 移。 开封县电网线路情况如下：县供电区现有1 1 0k v 线路2 条：前陈线， 线路长度1 6 0 6 k m ，导线型号l g j 一1 8 5 ；丌赵t 陈线，线路长度5 2 5 k m ，导 线型号l g j - 1 5 0 。丌封县县域ll ok v 线路总长度约2 1 3 1k m 。3 5k v 线路1 5 条( 包括“l 前独t 中线”) ，总计约1 2 0 8 9k m 。 丌封县供电区3 5 k v 及以上电压断路器现状：开封县电网内的1 1 座3 5 k v 变电站中共有3 5 k v 断路器2 8 台，其中六氟化硫断路器1 8 台，多油断路器3 台，真空断路器7 台，即6 4 的3 5 k v 断路器为六氟化硫断路器；l o k v 断路 器共有8 4 台，其中少油断路器2 2 台，真空断路器6 2 台，真空断路器的比 例为7 4 。 6 华北电力人学i ：程硕十学位论文 1 3 2 开封县电网存在的问题 1 3 2 1 高压电网存在问题 经过电网建设改造，开封县电网供电能力大大提高，但由于投入不足及其它 原因，电网存在的问题仍较多。主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 目前，丌封县电网的负荷中心集中在中东部，按照正常运行方式，中东部 负荷应由前台2 2 0 k v 变电站、陈留1 l o k v 变电站共同供电，如果i 前独3 5 k v 线路、 i i 前独3 5 k v 线路失压，中东部全部负荷将由陈留1 l o k v 变电站供给，线路迂回较 大，3 5 k v 线路供电半径大大增加，造成3 5 k v 理论线损由讵常运行方式的1 5 l 增 加至4 4 3 ，严重影响了开封县电网的电能质量和经济运行。 2 0 0 6 年，丌封县电网1 1 0 k v 变电容载比仅约为1 3 7 ，远低于国家标准规定的 1 8 ，不能满足n 一1 的要求，供电可靠性较差。 ( 2 ) 现有的l l 座3 5 k v 变电站，部分变电站已实现双电源供电，但曲兴变电站、 仇楼变电站、袁坊变电站、杏花营变电站和中密变电站仍是单回路、单电源点供电， 电网比较薄弱，供电可靠性低，无法满n 一1 供电原则。 ( 3 ) 开封县县域电网内只有一座1 1 0 k v 变电站，不能满足负荷增长的需求，线 路损失电量大，供电质量没有保证。如果前台2 2 0 k v 变电站3 5 k v 侧母线检修，陈 留1 1 0 k v 变电站无法满足丌封县供电要求，建议在县开发区建设1l o k v 世纪变电站， 以满足开封县工农业生产的需要。 ( 4 ) 仇楼3 5 k v 变电站存在过负荷现象，并且现在只有一台主变，不能满足地方 同益增长的供电需求，故建议尽快在仇楼3 5 k v 变电站增加一台主变，以便满足变 电容载比要求。 i 3 。2 2 中压配电网存在问题 目前，开封县供电区共有l o k v 输电线路5 6 条，全长1 2 4 6 k m 。经过近几年的农 网改造和近期的城网改造，开封县1 0 k v 配电网络状况大大改善，供电能力有了很 大的提高，但是还存在些问题。对于农村l o k v 配电网络来说，由于资金和其他 方面的种种原因，目前还有8 4 6 7 k m 左右的零星l o k v 线路未能改造，这部分l o k v 线路运行时间较长，线号细，线路老化，已不能满足日益增长的用电负荷的需要， 已有一些l o k v 线路出现严重的过负荷现象，且遇有大风大雨等恶劣天气，这部分 线路往往会出现断线、跳闸等问题，这就直接影响着农村l o k v 配电网络的供电安 华北电力人学i ：样硕十学位论文 全和供电可靠性，急待解决。 工农混用l o k v 线路大量存在，无法实现相对分丌。尤其在近两年来丌封县招 商引资力度加大，外资企业增多的情况下，重点企业用电得不到保障；线路的一点 故障就会给线路上的企业和农民生产带来影响。l o k v 线路的7 0 左右为工农混用， 对重要用户不能保证连续可靠地供电；开封县全县中压配电网中，l o k v 线路主干线 导线为l g j 一9 5 m m 2 以上的只有1 0 余条，占线路总数的2 5 左右；主干线导线为l g j 一7 0m m 2 的线路有约2 0 条，占线路总数的4 0 左右；还有约2 0 条线路的主干线只 有l g j 一3 5m m 2 ，占线路总数的1 0 左右。总的来说l o k v 中压配电线路导线截面普 遍偏小，并且部分线路已经运行二、三十年，设备陈旧老化，电能损耗大，电能质 量不能保证。农村电网改造后配电台区大幅度增加，用电负荷上升，因主干线改造 投资不足，供电“瓶颈”问题，表现得r 益突出。 中压配电网络结构薄弱，线路都为辐射式，彼此之i h j 没有形成联络，网络设备 互供能力差，供电可靠性低。农村中压线路基本上无分段，检修及故障将导致整条 线路停运，严重影响工业生产与人民群众正常生活。 1 3 2 3 低压配电网存在问题 开封县低压配电网现有1 0 k v 配变1 8 1 6 台，配变总容量1 6 6 9 7 8 m v a ，其中城区 配变总容量3 8 2 8 9 m v a ，农村配变总容量1 2 8 6 8 9 m v a 。配变均为台架式，配电台区 导线多为l g j 一2 5 m m ! 至3 5m m ：，4 0 0 v 配电线路总长度为2 1 3 5 k m 。 当前低压配电网存在的主要问题：( 1 ) 在有改造的村庄内，线与房，线与树之间 安全距离不够：( 2 ) 配电设备部分陈1 日落后，虽然农村台区经过农网改造以后，供电 质量和配电设备都有很大的提高，但未进行农网改造的部分台区配电设备落后，高 耗配变，破股线仍有存在。私拉乱接现象严重，严重危及居民的人身安全，安全可 靠性差；( 3 ) 分台区存在有小马拉大车现象，配变负荷重，供电半径大，造成末端用 户电压不能满足人民群众同益增长的生产生活用电要求，配电台区需要更新改造， 以保安全、可靠供用电。( 4 ) 着城乡居民生活水平的提高和村办企业的发展，现有 的农村配变容量已不能满足需求，配电变压器偏离负荷中心，引起负荷矩发生变化， 需增容、分容及延伸线路。 1 4 本文的主要工作 目前，丌封电网改造后，虽然电网结构得到了极大改善，基本实现城乡电网同 网同价，取得了很好的社会及经济效益。但电网线损率在电网改造前后效果不是十 华北电力人学i ：样硕十学位论文 分明显，这就意味着实际线损与理论线损是有一定的差距。通过研究电网理论线损 计算方法，针对丌封县电网理论线损计算问题，结合该电网的实际情况，采用需要 数据资料少、计算速度快、计算结果精度高的计算方法进行电网理论线损计算，为 降损节能提供重要依据，为提出实效的降损措施奠定了基础。 本论文的主要工作内容如下： ( 1 ) 查阅相关资料，分析电网理论线损计算步骤和过程； ( 2 ) 对电网理论线损计算方法进行研究，并分析其特点；结合开封县电网的实 际采取适合本电网的线损计算方法； ( 3 ) 收集丌封电网资料数据，对资料整理归类，选择丌封县电网三个代表同进 行网损计算，分析计算结果： ( 4 ) 分析各种降损措施，提出可行的降损建议和改造措施； ( 5 ) 按改造措施采取后，用同样的网损计算方法计算线损，校核降损措施的实 效性。 9 华北电力人学i ：科硕+ 学位论文 第二章开封县电网理论线损计算 2 1 电网理论线损计算方法分析 电网理论线损计算工作研究的对象是网络结构基本固定、负荷实时变化的电 网，根据配电网结构参数、运行数据和负荷类型计算配电网理论线损需要采用适当 的计算方法和计算模型。无论采用哪种计算方法和计算模型，只能是尽力作到理论 运行状态尽可能接近实际运行状态，使计算结果尽可能准确，近似于实际值。尤其 对于配电网，由于配电网网络结构的复杂，实测数据不全，在计算理论线损过程中， 都要假设一定的条件来简化计算，在假设条件的基础上，确定计算模型。由于假设 条件的存在，使计算结果误差大，精度低，或高于实际值，或低于实际值。j 下是由 于配电网理论线损计算的近似性和条件性，在进行配电网理论线损计算过程中，结 合配电网的网络结构和负荷情况以及假设条件，对同一配电网进行理论线损计算可 以有不同的计算方案，可以选择不同的计算模型，针对现有数据的不同情况采用不 同的方法，以确保精确度。 2 1 1 网损计算方法对比 理论线损计算方法比较 方法优点缺点适应性 方法简单，按照代表同 均方根电流按与配电变压器额定容量成 2 4 小时整点负荷电流 正比的关系来分配计算，这种计算不完全 均方 或有功功率、无功功率 符合实际负荷情况；均方根电流法计算的 适合与负 根电 或有功电量、无功电 理论线损是代表r 的线损值，利用代表只 荷实测数 量、电压参数等数据计据完备的 流法线损值、代表r 电量、月平均r 电量和月 算出均方根电流就可 总电量归算出的月理论线损值在客观上 电网 以进行电能损耗计算， 必然有一定差距。 计算精度较高。 在理论上比较完善，在需要假设计算条件，影响计算结果精度； 方法上克服了均方根对没有实测负荷记录的配电变压器，假设 电流法的诸多方面的负荷分布按与配电变压器额定容量成比 适合于 等值缺点；不用收集运行数例，各节点负荷率相同，这种计算不完全l o k v 及以 电阻据，仅与结构参数配电符合实际负荷情况；假设各负荷点功率因 下配电网 法 变压器额定容量、分段数、负荷系数和电压相同，但一般情况下，理论线损 线路电阻有关，计算出 实际系统各个负荷点的功率因数、负荷系计算。 等值电阻数据就可以数和电压都不相同，计算出的电能损耗值 进行电能损耗计算，偏小 1 0 华北电力人学i ：程硕十学位论文 潮流计算以馈线作为 基本单元，是电网理论 线损计算方法中计算 广泛运用 潮流 精度较高的计算方法。 于调度自 法依据电网自动化系统 实时数据量庞大，使用受到限制。动化系统 中有功、无功负荷等实 功能完备 时数据，可以精确计 的输电网。 算。 计算需要的资料少，只 最大需测量出代表同最大 损耗因数不易计算，不同的负荷曲线、网常用于计 电流电流和计算出损耗因 络结构和负荷特性，计算出的f 不同，不 算精度要 法数等数据就可以进行 能通用，使用此方法时必须根据负荷曲线求不高的 实际情况计算f 值；计算精度低。情况 电能损耗计算。 用实际中较容易得到 并且较为精确的电量 形状系数k 不易计算，在实际使用中其值 作为计算参数，计算结 存在计算简化，与直线变化的持续负荷曲适应负荷 平均果较为准确，计算出的 线有关，对没有实测负荷记录的配电变压实测数据 电流电能损耗结果精度较 器，不能记录实际负荷曲线；需改进负荷完备的电 法 高；按照代表日平均电 流和计算出形状系数 分配因子；配电网电压假设为平均低压网 等数据计算就可以进 后，计算精度受到了一定影响。 行电能损耗计算。 电压损失法主要是利 用功率损耗与电压损 电压耗百分数之间的关系 粗略计算 损失来计算配电网理论线缺点是需要假设条件，计算精度低。 低电压配 法 损。电压损失法的优点 电网理论 是需要的计算数据少， 线损。 简单易算。 从以上对比可以看出，要相当准确地计算电力网的线损是很复杂而困难的。各 种计算方法有它自己的特点和应用场合，它们计算的准确度也不同。所以具体采用 那种方法与所要解决的问题类型有关。 电压损失法求电能损耗的方法和用损失因数f 来求电能损耗的方法是最简单的 方法，但它们的计算准确度不高。这类方法适用于电力网规划设计或线损的估算。 利用均方根电流计算线损的方法是一种普遍的手算方法。因为均方根电流法的原理 简单，方法易于掌握，所以对于局部电网和个别元件的电能损耗计算或当线路出口 华北电力人学i ：样硕十学位论文 处仅装设电流表时，它还是相当有效的。尤其是在0 4 l0 千伏配电网的电能损耗计 算中，采用均方根电流法易于推广和普及。但是由于在实际运用中受到各种条件的 限制，均方根电流法也是不理想的。首先是因为负荷的测计工作量太大，必须测定 和计算出电力网每个元件中的均方根电流后才能算出每个元件的电能损耗。这些实 测的运行数据和元件的技术数据的整理工作量也是很大的，很难组织一次全网计 算，更不能经常化。如果不进行负荷实测，用简化方法分摊线路出口的均方根电流 又会造成电能损耗计算的较大误差。 配电网的线损计算方法均应尽量减少收集和整理原始资料的范围，而能足够准 确估计电力系统的1 0 k v 配电网中存在的电能损耗及其变化。用等值模型计算配电 网线损仅要求测量变电站l o k v 线路出口处的运行数而避免了收订和整理各负荷点 负荷资料及元件运行数据的大量工作。等值电阻法计算网损弥补了均方根电流法的 不足。在复杂的电力网中线损的计算方面，把能量损耗的计算问题转化为计算功率 损耗，依靠实时数据就可以利用现有的潮流计算程序在计算机上方便而准确的计算 出线损率，在输电网损计算中得到了广泛的应用。 2 2 开封电网理论线损计算方法 2 2 1 开封县电网理论线损计算范围和特点 2 2 1 1 理论线损计算范围 开封电网线损计算的范围是3 5 k v 及以下电压等级的线损，分3 5 k v 和1 0 k v 及 0 4 k v 三类统计。1 1 0 k v 或3 5 k v 变电站出口装设的电度表处开始到各用户电度表处 为止( 包括用户电度表本身损耗) 。在这个范围内，一切输电、变电、配电元件中 各种形式的电能损耗均应计入电力网线损中。在给定时段( 同、月、季、年) 内， 电力网的所有元件产生的电能损耗称为电力网的线损电量，线损电量占供电量的百 分数称为线损率。本次理论线损主要由线路损耗、变压器铜损、铁损、其他损耗( 包 括电缆、电容器) 构成，本次线损理论计算均不考虑电网的电晕损失、绝缘子的泄 漏损失及谐波对线损的影响。 2 2 1 2 理论线损计算特点 开封县电网供电电压为1 1 0 k v 、3 5 k v 、1 0 k v 、0 4 k v 共四个电压等级。1 1 0 k v 和3 5 k v 电网结构固定，对于各个3 5 k v 变电站实现了调度自动化；1 0 k v 和o 4 k v 配电网结构基本固定，对配电网各节点没有监控设备，负荷特点为功率性质的多样 华北电力人学i ：群硕十学何论文 化和负荷功率实时变化。要完全准确计算出配电网理论线损是不可能的。在电力网 的实际运行中，用电度表计量统计出的供电量和售电量之差得到的线损电量称为统 计线损电量。在统计线损电量中，有一部分是电能在输、变、配过程中的损失不可 避免，其数值由相应时段内运行参数和设备参数所决定。其中主要包括：与电流平 方成正比的变压器绕组和输电线路导线中的电能损耗( 1 2 r 损耗或负载损耗) ；与运 行电压有关的变压器铁芯、电容器和电缆的绝缘介质损耗以及电晕损耗( 空载损耗) 等。这部份损耗电量习惯称为“技术线损电量”，它可以通过理论计算得出，所以 又称为理论线损电量( 相应的线损率为理论线损率) 。这部份损耗电量可以通过技 术措施予以降低。 2 2 2 开封县电网理论线损计算方法 2 2 2 1 输电网理论线损计算方法 输电嗍的主要兀件包括3 5 k v 输电线路和3 5 k v 主燹，线路结构稳定，数据丰， 富，理论线损计算方法主要采用潮流法计算。 电力线路和变压器上的功率损耗计算公式： 线路和变压器阻抗支路：s z = a 多z + 刍z = 等州等x 线路的对地支路：专r - = 多r t + 刍，= 三g u 2 一l j b i u 2 变压器的励磁支路：毒玎：a i , r r + z x q 盯：g r u z + 屏u z 则有：电力线路的电能损耗为形= j o a p ( f ) d f = 芝k = l ( 三每鳇) r f 。 式中：形一总的电能损耗。 只、q 、一每个时间段内线路某一端有功、无功功率和电压。 最大功率损耗时间法= 叱。( 根据负荷性质c o s 缈查出l 。，由c o s o 、 查疋。一r 。曲线得k 。) 经验法a = f 8 7 6 0 r 。( f 为年负荷损耗率，f = k + ( 1 一k ) f 2 ， 华北电力人学l ：样硕十学位论文 为年负荷率，f = 。8 7 6 0 ，k = o 。1 0 4 经验数据) 变压器电能损耗为：a w t = a w r r + 2 x r v z r2 孟蒜8 7 6 0 + 若蒜毒r x 输电网r 电能损耗的计算方法主要有两种：1 ) 功率法，根据每小时的发电机有功、 无功( 电压) 数据、负荷有功、无功( 电压) 数据、网络拓扑结构及元件阻抗参数进行潮 流计算，得出各节点电压，然后计算出各支路的损耗。将所有支路损耗相加，即是全网 一小时的损耗。将2 4 小时的损耗相加，即得出一天的线损。2 ) 电量法，由于电能表的 精度比功率表的高，其基本思路是首先将电网各节点一天2 4 小时的负荷折算成以相 应2 4 小时的总功率为基准的负荷或出力分配系数，再将代表日电量( 有功电量和无功 电量) 乘以相应负荷或出力分配系数，形成2 4 小时各个节点负荷的有功功率和无功功 率，进行潮流计算。其余计算与功率法的相同。在实际应用过程中，如果能够完整获 得一个月的详细数据，那么就将其分解为3 1 2 4 = 7 4 4 个时间段，并对每个时间段分别 进行潮流计算( 选定的代表同数为3l 天) ，这种做法称为完整潮流算法。 对丌封县输电网采用代表同潮流算法，计算过程为：将该月( 或某个时间段) 分 解为m 个代表r ，第i 个代表r 在一个月( 或某个时i 日j 段) 出现的天数为t i ；用牛顿 拉夫逊潮流计算方法计算，分别计算每个代表同的电能损耗a p i 。 2 2 2 2 配电网理论线损计算方法 等值电阻法的理论基础是均方根电流法