线损规律与计算.ppt

线损分布规律与线损理论计算,山东省济南市商河县供电公司刘儒水,第一节线损管理概述一、线损的概念线损是电能在传输过程中所产生的有功、无功电能和电压损失的简称（在习惯上为有功电能损失）。电能从发电机输送到客户要经过各个输变电元件，这些元件都存在一定的电阻和电抗，电流通过这些元件时就会造成一定的损失，以及电能在电磁交换过程中需要一定的励磁功率而形成损失，另外还有设备泄漏、计量设备误差和管理因素造成的电能损失。（一）有功损失这些损失的有功部分称为有功损失，我们习惯上称为线损，可用功率损失和电能损失两种形式表示。1、功率损失是瞬时值，电能损失是功率损失在一段时间上的累计效应。2、线损电量线损电量=供电量售电量,A=,P（t）dt,A=,I2（t）R（t）dt,线损分布规律与线损理论计算,3、有功电能损失与输入端输送的电能量之比或有功功率损失与输入的有功功率之比的百分数称为线损率，即（二）无功部分称为无功损失，它使功率因数降低、线路电流增大、加大有功损失和电压降使发变电设备负载率降低。一般用功率因数（或用力率）来表示，即（三）电压损失，我们称为电压降或压降，它使负载端电压降低，用电设备出力下降甚至不能正常使用或造成损坏。,线损分布规律与线损理论计算,二、线损的分类和构成（一）电能损失分类电能损失可按其损耗的特点、性质和变化规律进行分类，降损工作要根据这些特点、性质和变化规律采取相应的技术和管理措施。（1）不变损耗（或固定损耗）。这种损耗的大小与负荷电流的变化无关，与电压变化有关，而系统电压是相对稳定的，所以其损耗相对不变。如变压器、互感器、电动机、电能表铁芯的电能损耗，以及高压线路的电晕损耗、绝缘子损耗等。（2）可变损耗。这种损耗是电网各元件中的电阻在通过电流时产生，大小与电流的平方成正比。如电力线路损耗、变压器线圈中的损耗。,按损耗的特点分,线损分布规律与线损理论计算,（1）技术线损，又称为理论线损。它是电网各元件电能损耗的总称，主要包括不变损耗和可变损耗。技术线损可通过理论计算来预测，通过采取技术措施达到降低的目的。（2）管理线损。由计量设备误差引起的线损以及由于管理不善和失误等原因造成的线损。1）计量装置及二次回路的误差；2）营销工作中漏抄、错抄、估抄、漏计、错算及倍率搞错等；3）用户违章用电及窃电等。（1）空载损耗，即不变损失。与通过的电流无关，但与元件所承受的电压有关；（2）负载损耗，即可变损失。与通过的电流的平方成正比。（3）其他损耗。与管理因素有关。,按线损的性质分,按线损的变化规律分,线损分布规律与线损理论计算,(二)电能损失的组成（1）升压和降压变压器的铁芯损耗和在绕组电阻中的损耗。（2）架空线路和电缆线路电阻的损耗。（3）高压线路上的电晕损耗（一般110KV及以上才考虑）。（4）串联和并联在线路上的（或变电所内）的电抗器中的损耗。（5）架空线路绝缘子表面泄漏损耗和电缆线路的介质损耗。（6）各类互感器、保护装置和计量仪表、直流充电以及二次回路中的损耗。（7）电力系统中无功功率补偿设备中的有功损耗。包括调相机及其辅助设备中的损耗，发电机作调相运行时的损耗，并联电容器中的损耗。（8）接户线电阻中的损耗、电能计量装置损耗。（9）其他不明损失。,电能损失的构成,线损分布规律与线损理论计算,线损分布规律与线损理论计算,第二节线损理论计算与分析一、线损理论计算方法线损理论计算的意义线损理论计算是降损节能，加强线损管理的一项重要的技术管理手段。通过理论计算可发现电能损失在电网中分布规律，通过计算分析能够暴露出管理和技术上的问题，对降损工作提供理论和技术依据，能够使降损工作抓住重点，提高节能降损的效益，使线损管理更加科学。所以在电网的建设改造过程以及正常管理中要经常进行线损理论计算。线损理论计算是项繁琐复杂的工作，特别是配电线路和低压线路由于分支线多、负荷量大、数据多、情况复杂，这项工作难度更大。线损理论计算的方法也很多，但各有特点，精度也不同。这里选计算比较简单，精度比较高的方法进行介绍。,（一）理论线损计算的概念1、输电线路损耗当负荷电流通过线路时，在线路电阻上会产生功率损耗。（1）单一线路有功功率损失：式中：P损失功率（W）I负荷电流（A）R导线电阻（）（2）三相电力线路如图1线路有功损失PPAPBPc3I2R,负载,IR,A,U1B,C,U2,线损分布规律与线损理论计算,（3）温度对导线电阻的影响导线电阻R不是恒定的，在电源频率一定的情况下，其阻值随导线温度的变化而变化。在手册中给出的是20时的导线单位长度电阻值。但实际运行的电力线路周围的环境温度是变化的；另外负载电流通过导线电阻时发热又使导线温度升高，所以导线中的实际电阻值，随环境温度和负荷电流的变化而变化。为了减化计算，我们把导线电阻分为三个分量考虑：1）基本电阻20时的导线电阻值R20R20rL式中：r导线电阻率（KM）2）温度附加电阻RtRt=(tp-20)R20式中：导线温度系数，铜、铝导线0.004tp平均环境温度（）,线损分布规律与线损理论计算,3）负载电流附加电阻RIRIR20式中：负载电流引起的导线附加电阻系数IMH20导线在环境温度20时，持续允许通过的最大载流量TMH-是架空导线最高持续允许温度，TMH704）线路实际电阻RR20Rt+RI,线损分布规律与线损理论计算,（4）线路电压降UUU1-U2IZ其中：阻抗2、配电变压器损耗（简称变损）功率PB式中：P0配电变压器空载损耗（也称铁损）功率（KW）PT配电变压器短路损耗功率（KW）Ie.I配电变压器的额定电流和负载电流配电变压器分为铁损（空载损耗）和铜损（负载损耗）两部分。铁损固定的，与负载电流无关。铜损与变压器负载率的平方成正比。,线损分布规律与线损理论计算,二、配电网电能损失理论计算方法等值电阻法配电网的电能损失，包括配电线路和配电变压器损失。由于配电网点多面广，结构复杂，客户用电性质不同，负载变化波动大，要想模拟真实情况，计算出某一条线路在某一时刻或某一段时间内的电能损失是很困难的为简化计算，一般假设线路总电流按每个负载点配电变压器的容量占该线路配电变压器总容量的比例，分配到各个负载点上。每个负载点的功率因数COS相同。这样，就能把复杂的配电线路利用线路参数计算并简化成一个等值损耗电阻。这种方法叫等值电阻法。,线损分布规律与线损理论计算,S1,S2,S3,Sn,R1R2,R3,R4,R5,R6,Rn,（一）、等值电阻计算设：线路有m个负载点，把线路分成n个计算段，每段导线电阻分别为R1、R2、R3Rn，如图所示,1、基本等值电阻RD,式中：Se线路配变容量之和，Sei-第i计算段后配变容量之和RI-第i计算段导线电阻（20时）,线损分布规律与线损理论计算,2、温度附加电阻RDT3、负载电流附加电阻RDiAr为等值附加电阻常数，I为计算用线路总电流在线路结构未发生变化时，RD、RDT、RDZ三个等效电阻其值不变,线损分布规律与线损理论计算,（二）均方根电流和平均电流利用均方根电流法计算线损，精度较高，而且方便。均方根电流IJ和平均电流IP。在一定性质的线路中，K值有一定的变化范围。一般（K=1.051.15）之间。有了K值就可用IP代替IJ。IP可用线路供电量计算得出：,线损分布规律与线损理论计算,(三）电能损失计算1、线路损失功率P2、线路损失电量W3、线损率4、配电变压器损失功率PB式中：P0线路配变空载损失功率之和PT线路配变短路损失功率之和,线损分布规律与线损理论计算,三、低压线路损失计算方法低压线路的特点是错综复杂，变化多端，比高压配电线路更加复杂。有单相供电，33相供电，34相供电线路，更多的是这几种线路的组合。因此，要精确计算低压网络的损失是很困难的，一般采用近似的简化方法计算。（一）、简单线路的损失计算1、单相供电线路一个负荷在线路末端时：R线路总电阻多个负荷时，并假设均匀分布,线损分布规律与线损理论计算,2、33供电线路一个负荷点在线路末端多个负荷点，假设均匀分布且无大分支线3、34相供电线路A、B、C三相负载平衡时，零线电流I00，计算方法同33相线路。三相负载不平衡时，I00。取不平衡损失系数，平均电流I（Ia+Ib+Ic）/3式中：1、2分别是负载较小的两相与最大负载那一相电流的比值，1，21，值见表。,线损分布规律与线损理论计算,一个负载时有多个负载均匀分布时表34相负载不平衡损失系数,1,线损分布规律与线损理论计算,从表中可以看到，当三相负荷不平衡时，输送同样的负荷电能损耗会加大，当集中在两相且两相平衡时，线损会增加1.688倍，若单相供电，线损是三相平衡供电的6倍。（二）复杂线路的损失计算0.4KV线路一般结构比较复杂。在三相四线线路中单相、三相负荷交叉混合，有较多的分支和下户线，在一个台区中又有多路出线。对几种情况进行分析。1、分支对总损失的影响假设一条主干线有n条相同分支线，每条分支线负荷均匀分布。主干线长度为，分支线长度为l。则主干电阻R主r0L分支电阻R分r0l总电流为I，分支总电流为I分In主干总损失P主,I主,I分,线损分布规律与线损理论计算,各分支总损失P分线路全部损失分支与主干损失比也即，分支线损失占主干线的损失比例为l/nL。一般分支线小于主干长度，l/nL1n。,线损分布规律与线损理论计算,2、多分支线路损失计算若各分支长度不同，分别为l1，l2ln，而单位长度负载量和导线载面相同，则式中：I0单位长度负载电流，I0Ill分支线长度总和线路总损失,线损分布规律与线损理论计算,3、等值损失电阻RD主干、分支导线截面相同，各分支长度相等主干、分支导线截面相同时的等值电阻：主干、分支导线截面均不同，即r0不同4、损失功率,线损分布规律与线损理论计算,5、多线路损失计算配变台区有多路出线,设有M路出线如果各出线结构相同,则6、下户线的损失下户线由于线路距离短，负载电流小，其电能损失所占比例也很小。取：下户线平均长度为l，有n个下户线总长为L，线路总电阻Rr0L,每个下户线的负载电流相同均为I单相下户线三相或三相四线下户,线损分布规律与线损理论计算,四、电压损失计算电压质量是供电系统的一个重要的质量指标，如果供到客户端的电压超过其允许范围，就会影响到客户用电设备的正常运行，严重时会造成用电设备损坏，给客户带来损失，所以加强电压管理为客户提供合格的电能是我们的一项重要任务。根据规定：配电线路客户端电压允许波动范围为标准电压的7。低压线路到户电压允许波动范围为标准电压的10。电压损失是指线路始端电压与末端电压的代数差，是由线路电阻和电抗引起的。线路阻抗,U1R，xU2,I,cos,电压损失12IZ,线损分布规律与线损理论计算,（二）一般高低压配电线路该类线路负载多、节点多，不同线路计算段的电流、电压降均不相同，为便于计算需做以下简化。1、假设：线路中负载均匀分布，各负载的cos相同，由于一般高低压配电线路阻抗Z的cosz=0.8-0.95,负载的cos在0.8以上，可以用代替U进行计算。2、电压损失3、电压损失百分数,线损分布规律与线损理论计算,五、线路电能损失的估算1、基本原理和方法线路电阻R，阻抗Z之间的关系线路损失率其中：单一负荷时多个负荷时,线损分布规律与线损理论计算,单一负荷时线路损失修正系数k多负荷时线路损失率修正系数k,线损分布规律与线损理论计算,第三节线路损失分布与线路结构影响分析线路中的电能损失与线路结构和负载性质有关。通过线损分析找出影响损失的主要因素，并针对各要素采取相应的措施，以取得较大降损效果和经济效益。本节主要讨论损失分布规律、电网结构、无功负载对损失的影响。（一）线损分布规律线损在线路中不是平均分布的，线路前端损失大，主干损失大于分支损失。为便于分析，设一典型线路，线路中有n个相同的负载，截线路为相等的n段。r1=r2=rn=rs1=s2=sn=s每个负载的电流为I，总电流为nI各段电流分别为I1nI，I2（n1）IInI线路损失功率,线损分布规律与线损理论计算,线路损失功率前m段损失占线路总损失的比重，从首端到末端累计损失比重见表从首端起，10的线路其损失占总损失的27.1%，到60线路时，损失比达到93.6。由前往后同样长度的线路段损失比迅速降低。,前m段线路损失比重表,线损分布规律与线损理论计算,2、分支损失与主干损失比设有n个分支的线路，截主干为相等的n段,每个分支均匀联接着彼此相等的n个负载，每个负载的电流为I，则共有n2个负载。分支损失功率之和主干线路损失功率分支与主干损失之比当分支较多时，分支损失占的比重较小。因此，线路中的损失大部分集中在主干线上。,线损分布规律与线损理论计算,（二）线路结构对损失的影响1、电源点由首端改为线路中间,损失,线损分布规律与线损理论计算,2、十字状线路由一端供电改为中心供电假设线路各分支对称，每支路有n个负载，共4n个从上面的分析看出，电源应放在负荷中心，使电网呈网状结构，线路向周围幅射，这种电网结构，损失最小。应尽量避免采用链状或树状结构。,损失,线损分布规律与线损理论计算,（三）无功电流对损失的影响在线路的负载中存在着大量感性负载使得线路功率因数降低。在输送同样的功率下，功率因数下降，负载电流就提高，线路损失成平方比增加。要减少损失，就必须减少电流。线路电流I分为有功电流分量Ir，无功电流分量IX。如果功率因数为cos,线路损失为P，则有功电流造成的损失为无功电流造成的损失分量为在一定的线路中，有功电流造成的损失分量Pr是不可改变的，但Px可通过无功补偿方法，减少无功电流使Px减少，使总损失PPr+Px减少。在cos较低时，Px占P的比例是很大的。例cos=0.6时，Px0.64Pcos=0.8时，Px0.36P所以，降低