电网的经济运行

1、前言v 厂网分开改革之后，电网经营企业仅能从购电与售电的差厂网分开改革之后，电网经营企业仅能从购电与售电的差价中获取利润，而一个地区级电网年电量按价中获取利润，而一个地区级电网年电量按30 30 亿亿kWh kWh 计计算，若网损率算，若网损率2%2%，年损耗电量将达，年损耗电量将达 6 6 千万千万kWhkWh，网损率每，网损率每下降下降 0.1 0.1 个百分点，企业购电成本即可降低个百分点，企业购电成本即可降低 100 100 万元（万元（按供电公司购电成本按供电公司购电成本 0.340.34元元/kWh /kWh 计算），形成可观的经计算），形成可观的经济效益。济效益。v 从而安排电网

2、运行方式，最大限度降低电网损耗，成为供从而安排电网运行方式，最大限度降低电网损耗，成为供电企业增加利润的重要手段，是电网调度运行管理人员的电企业增加利润的重要手段，是电网调度运行管理人员的主要任务之一。主要任务之一。电网损耗的构成v 地区供电企业统计口径的网损由降压变压器的变地区供电企业统计口径的网损由降压变压器的变损、输电线路线损、低压母线不平衡三部分构成损、输电线路线损、低压母线不平衡三部分构成，其中低压母线不平衡电量主要是站用电、辅助，其中低压母线不平衡电量主要是站用电、辅助设备损耗（如无功补偿电容器的有功损耗）及计设备损耗（如无功补偿电容器的有功损耗）及计量误差，数值基本不变。输变电设

3、备损耗中变压量误差，数值基本不变。输变电设备损耗中变压器损耗占器损耗占2/32/3以上。以上。电网经济运行 v电网经济运行就是指电网在供电成本率低或发电能源消耗率及网损率最小的条件下运行。 v作用：v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。 电网经济运行v电网经济运行中的变压器：v电网的经济运行主要包括变压器及其电力线路的经济运行，电力设备中

4、变压器是一种应用十分广泛的电气设备，变压器自身要产生有功功率损耗和无功功率损耗。电力系统中变压器产生的电能损耗占电力系统总损耗比例也很大，因此在电力系统中变压器及其供电系统的经济运行，对降低电力系统、线损，有着重要的意义。由于当前绝大部分的变压器及其供电系统都在自然状态下运行，加上传统观念及习惯性错误做法的影响，导致现有变压器不一定运行在经济区间，因此必须要通过各种技术措施来降低。 电网经济运行降损的主要技术措施 v合理进行电网改造，降低电能损耗 v合理安排变压器的运行方式，保证变压器经济运行 v合理调节配网运方使其经济运行 v合理配置电网的补偿装置合理安排补偿容量 v做到经济调度，有效降低网

5、损 第一部分 输电网技术降损第二部分 配电网技术降损第一部分 输电网技术降损（一）合理的规划设计是电网经济运行的前提（一）合理的规划设计是电网经济运行的前提（二）合理的调度是电网经济运行的必要手段（二）合理的调度是电网经济运行的必要手段（一）合理的规划设计v 变电站站址的选取变电站站址的选取v 确定经济的变压器容量确定经济的变压器容量v 选取经济的导线截面积选取经济的导线截面积v 合理地配置无功补偿设备合理地配置无功补偿设备变电站站址的选取v 选址应考虑现场的约束条件，并通过经济评估进行优选址应考虑现场的约束条件，并通过经济评估进行优化。化。v 220kV220kV变电站的站址对变电站的站址对

6、110kV110kV网络及网络及10kV10kV配电网的投资配电网的投资有很大影响，有很大影响，110kV110kV变电站的站址对变电站的站址对10kV10kV配电网投资的配电网投资的影响更大。影响更大。 因此，变电站站址的选取应综合考虑因此，变电站站址的选取应综合考虑220kV220kV变电站变电站、110kV110kV变电站与变电站与10kV10kV配电网投资。配电网投资。v 通常在电网中，变电站的投资约占总费用的通常在电网中，变电站的投资约占总费用的1020%1020%，配电系统占据了大量费用。配电系统占据了大量费用。v 变电站的位置和容量对配电系统是约束因素，变电站变电站的位置和容量对

7、配电系统是约束因素，变电站的定位将关系到馈线系统投资经济性的改变。的定位将关系到馈线系统投资经济性的改变。v 在站址选好后，首先应该选取变压器容量。在站址选好后，首先应该选取变压器容量。确定经济的变压器容量v容量选择小了，不能满足负荷增长的要求；容量选择小了，不能满足负荷增长的要求；v容量选择大了，在负荷较低时，变压器空载损耗所容量选择大了，在负荷较低时，变压器空载损耗所占比例较大，达不到降损的要求。占比例较大，达不到降损的要求。v变压器容量的选择至关重要！变压器容量的选择至关重要！（1 1）确定供电范围及其负荷特性）确定供电范围及其负荷特性 供电范围确定好后，要仔细研究供电区域内所有负荷历史

8、数据供电范围确定好后，要仔细研究供电区域内所有负荷历史数据, ,得出此得出此区域内负荷总的特性。根据供电区域内的实际情况确定变压器的类型。区域内负荷总的特性。根据供电区域内的实际情况确定变压器的类型。（2 2）对供电区进行负荷预测）对供电区进行负荷预测 正确选择变压器容量的前提就是准确的负荷预测结果。要综合考虑供电正确选择变压器容量的前提就是准确的负荷预测结果。要综合考虑供电区域内目前实际的负荷情况（包括年用电量、年最高、最低负荷以及负荷增区域内目前实际的负荷情况（包括年用电量、年最高、最低负荷以及负荷增长率）和近期、远期的经济发展规划，得出较为准确的负荷预测结果。长率）和近期、远期的经济发展

9、规划，得出较为准确的负荷预测结果。（3 3）确定变压器经济容量）确定变压器经济容量 一旦确定了供电区域内的最高、最低负荷数量，就可以选取变压器容量一旦确定了供电区域内的最高、最低负荷数量，就可以选取变压器容量范围，继而求出变压器的经济容量。范围，继而求出变压器的经济容量。 变压器综合功率损耗是指变压器自身的有功功率损耗和它的变压器综合功率损耗是指变压器自身的有功功率损耗和它的有功、无功功损耗使电网增加的有功功率损耗之和。有功、无功功损耗使电网增加的有功功率损耗之和。计算公式如下（以双绕组变压器为例） KZTZZPPP20 (1) KPKQKKZPQZPKQKPPPKQKPP0000 (2) 年

10、电量损失费用为： dZTJPF1 (3) 式中 PZ变压器综合功率损耗(kW) P0Z变压器综合功率空载损耗(kW) PKZ变压器综合功率额定负载损耗(kW) P0变压器空载损耗(kW) PK变压器额定负载损耗(kW) KQ无功经济当量(kW/kVar)- (变压器每减少 1kVar 的无功功率损耗时，引起连接系统有功功率损耗下降的 kW 值。) KP有功经济当量(kW/kVar) - (变压器每减少 1kW 的有功功率损耗时，引起连接系统有功功率损耗下降的 kW 值。) T平均负载系数 F1年电能损耗费用(元/年) T年运行小时数(h) Jd当地综合电价(元/kWh) 在对变压器年损失费用进

11、行计算后，还要计算变压器在对变压器年损失费用进行计算后，还要计算变压器年投资成本及年运行费用，使它们之和最小，即可确年投资成本及年运行费用，使它们之和最小，即可确定最经济的变压器容量（由于目前市场上变压器的价定最经济的变压器容量（由于目前市场上变压器的价格没有一定的标准，例如同一型号的格没有一定的标准，例如同一型号的10MVA10MVA和和20MVA20MVA价价格上相差一倍左右，而格上相差一倍左右，而40MVA40MVA和和50MVA50MVA则相差无几，所则相差无几，所以无法用以无法用MVA/MVA/元的形式表示，为确定变压器的经济容元的形式表示，为确定变压器的经济容量带来不便。这也是本文

12、没有进行公式推导，求出最量带来不便。这也是本文没有进行公式推导，求出最经济容量的原因）。经济容量的原因）。3、选取经济的导线截面积v根据电源和变电站的布点，线路可以按输送容量和根据电源和变电站的布点，线路可以按输送容量和可靠性等要求，根据路径和环境等约束条件进行规可靠性等要求，根据路径和环境等约束条件进行规划。线路的供电半径，应根据电压损失允许值、负划。线路的供电半径，应根据电压损失允许值、负荷密度、供电可靠性以及标准化的要求确定。荷密度、供电可靠性以及标准化的要求确定。v此外，还应该根据当地的实际情况选取导线截面积此外，还应该根据当地的实际情况选取导线截面积。v19951995年国家根据我国

13、的具体情况，综合考虑输电线年国家根据我国的具体情况，综合考虑输电线路中导线的总投资额、折旧、维护、线损等多个因路中导线的总投资额、折旧、维护、线损等多个因素，制定符合总的经济效益的综合性参数，即经济素，制定符合总的经济效益的综合性参数，即经济电流密度值。电流密度值。按照 1995 年国家电力部门规定的标准，我国经济电流密度为(Amm2)： 最大负荷使用时间（h） 导线材料 3000 以下 30005000 5000 以上 铝裸导线、钢芯铝线 1.65 1.15 0.9 铜芯电缆 2.5 2.25 2 v有了经济电流密度，可以非常方便地算出导线的截有了经济电流密度，可以非常方便地算出导线的截面积

14、。面积。v由于现行的经济电流密度为由于现行的经济电流密度为19951995年的规定，与目前年的规定，与目前情况有一定的出入。在现场实际应用中，通过它算情况有一定的出入。在现场实际应用中，通过它算出来的导线截面积不一定是最经济的。所以，应该出来的导线截面积不一定是最经济的。所以，应该根据实际情况、按照电流经济密度的公式对导线的根据实际情况、按照电流经济密度的公式对导线的截面积进行计算。截面积进行计算。计算公式推导如下：计算公式推导如下： 年电量损失费用为：年电量损失费用为： 32132110)3(103LdTdTdTdATJLIKFRTJIKJTPJAF (4) 每年摊销的投资成本：每年摊销的投

15、资成本： %)(02XLLLZZGAF (5) 每年运行费用（包括折旧、修理、维护管理费用，与投资成本成正比） ：每年运行费用（包括折旧、修理、维护管理费用，与投资成本成正比） ： 23FF (6) 其中，其中， F1年电能损耗费用年电能损耗费用(元元/年年) F2年摊销的投资成本年摊销的投资成本(元元/年年) F3每年折旧、修理、维护管理费用每年折旧、修理、维护管理费用(元元/年年) A年电能损耗电量年电能损耗电量(kWh) T年运行小时数年运行小时数(h) PT年电能损耗平均功率年电能损耗平均功率(kW) KT负荷波动损耗负荷波动损耗系数系数 TIiTiifTAATKK1122 T-统计期

16、（统计期（h） ；） ；Ai-每小时纪录的电量（每小时纪录的电量（kWh） Jd当地综合电价当地综合电价(元元/kWh) I导线输送的电流值导线输送的电流值(A) 导线电阻率导线电阻率(mm2km) L线路长度线路长度(km) AL导线截面积导线截面积(mm2) GL单位长度单位面积线路的造价单位长度单位面积线路的造价(元元/( mm2 km) Z0与导线截面积无关部分的投资与导线截面积无关部分的投资(元元/km) ZX%每年投资回收率每年投资回收率 电力线路年运行费用占投资的比例电力线路年运行费用占投资的比例 对于（3）式，可参照下表。 电力线路年运行费用占投资的百分数（%） 线路种类 折旧

17、费 维修费 维护管理费 综合费用 木杆架空线 8 1 4 13 铁塔架空线 4.5 0.5 2 7 钢筋混凝土架空线 4.5 0.5 2 7 电缆线路 3.5 0.5 2 6 则，每年线路运行所摊销的总成本为： %)(1 (10)3(032321XLLLdTLZZGAATJLIKFFFFF (7) 由上式可知，F 是 AL的函数，对 AL求导，可求出最小的导线截面积为： LXdTLMINGZTJKIA%)1 (1033 (8) 又由于，电流密度为 LAIJ 所以，经济电流密度为 3103%)1 (dTLXLMINMINTJKGZAIJ (9) 从规划的角度出发，只要杆型、档距、金具、经济能力等

18、条件允许，或在同一的杆型、档距、金具条件下，尽量选择大的截面积导线。这样，随着时间的推移，用电负荷的不断增大，大截面积导线的效益将越来越明显，有利于电网的经济运行。当然，导线截面积选取后，还需按照允许载流量、电晕（电缆线路除外）、机械强度、电压损耗等进行校验。4、合理地配置无功补偿设备v（1 1）无功对电压的影响）无功对电压的影响v（2 2）无功对线损的影响）无功对线损的影响v（3 3）无功补偿容量的选取）无功补偿容量的选取v（4 4）无功补偿装置配置原则）无功补偿装置配置原则（1）无功对电压的影响v 系统的无功功率对电压影响极大，无功功率不足，将引起电网电压下降系统的无功功率对电压影响极大，

19、无功功率不足，将引起电网电压下降，而无功过剩将引起电网电压偏高。，而无功过剩将引起电网电压偏高。v 合理调整变压器分接头，是提高电网电压水平的一种调压手段，但其作合理调整变压器分接头，是提高电网电压水平的一种调压手段，但其作用仅仅是通过改变电网中的无功潮流分布来提高局部的电压水平。用仅仅是通过改变电网中的无功潮流分布来提高局部的电压水平。v 当电网无功功率不足时，这种通过调压方式只能起到当电网无功功率不足时，这种通过调压方式只能起到“拆了东墙补西墙拆了东墙补西墙”的作用。的作用。v 要想维持整个系统的电压水平，除了必须有足够的无功补偿容量，实行要想维持整个系统的电压水平，除了必须有足够的无功补

20、偿容量，实行无功分区、分压就地平衡外，还必须要有足够的无功备用容量，以便保无功分区、分压就地平衡外，还必须要有足够的无功备用容量，以便保证负荷增加后的电压质量。证负荷增加后的电压质量。无功与电压损耗的关系： 当电网传输功率时，电流将在线路、变压器阻抗上产生电压损耗? U。以线路为例，其关系式如下： 11/)(UQXPRU (10) 当线路安装无功补偿容量为 Q c的无功补偿装置后，线路电压损耗变为（假设通过调压使线路补偿后运行电压不变） 12/)(UXQQPRUC (11) 补偿后电压升高的数值为 1/ UXQUC (12) 式中 ? U1补偿前的电压损耗(kV) ? U2补偿后的电压损耗(k

21、V) P线路传输的有功功率(kW) Q线路传输的无功功率(kVar) QC无功补偿容量(kVar) U1线路首端电压(kV) R线路等效电阻() X线路等效电抗() 由上式可知，无功功率的变化，将引起电压降的变化。由于安装无功补偿，就地平衡了无功功率，限制无功功率在电网中传输，相应地减少了线路的电压损耗，提高了电网的电压质量。 （2）无功对线损的影响v在电网运行中，因大量非线性负载的存在，它们除在电网运行中，因大量非线性负载的存在，它们除要消耗有功功率外，还要消耗一定的无功功率。负要消耗有功功率外，还要消耗一定的无功功率。负荷电流通过线路、变压器将会产生功率损耗。荷电流通过线路、变压器将会产生

22、功率损耗。RUPRUQPP222222cos (13) XUPXUQPQ222222cos (14) 由上式可知，当线路或变压器输送的有功功率和电压不变时，线损与负荷功率因数的平方成反比。因此，在受电端安装无功补偿装置，实现无功就地平衡，减少电网中无功功率的流动，降低线路与变压器的可变有功功率损耗，从而降低线损。 （3）无功补偿容量的选取v 通常较为科学的方法是综合运用最优网损微增率准则通常较为科学的方法是综合运用最优网损微增率准则和等网损微增率准则解决无功补偿设备的最优补偿容量和和等网损微增率准则解决无功补偿设备的最优补偿容量和最优分布问题。最优分布问题。v 最优网损微增率是衡量无功最优补偿

23、容量的准则，等最优网损微增率是衡量无功最优补偿容量的准则，等网损微增率是衡量无功最优分布的准则。网损微增率是衡量无功最优分布的准则。v 但在现场实际应用中，由于各种客观原因限制（如有但在现场实际应用中，由于各种客观原因限制（如有无间隔、资金、对原有的无功补偿设备利用、更改设计、无间隔、资金、对原有的无功补偿设备利用、更改设计、计算繁琐等问题），没有采用这种方法。计算繁琐等问题），没有采用这种方法。v 一般情况下，本着一般情况下，本着“分层、分区、就地平衡分层、分区、就地平衡”的原则的原则，在新建、扩建的变电站站内直接安装无功补偿设备，进，在新建、扩建的变电站站内直接安装无功补偿设备，进行就地补

24、偿。补偿容量可按下法确定。行就地补偿。补偿容量可按下法确定。以双绕组变压器为例 无功补偿容量的计算公式： )(21tgtgPQC (15) 每年摊销的投资成本： %)(01XcdCZZZQF (16) 加装无功补偿后每年节省的电费： dQPdZdZTJQKPKFTJPJAF)1(22 (17) KNTPSPKP)cos1cos1()(22122(18) KNTQSPKQ)cos1cos1()(22122(19) 加装的无功补偿设备使无功损耗降低， 由于无功损耗的降低， 又可以减小无功补偿容量， 每年这样减少的投资摊销成本为： %3XcdZZQF (20) 其中， F1年摊销的投资成本(元/年)

25、 F2年电能节省费用(元/年) F3年无功功率的节约减少的投资成本(元/年) AZ年综合节电量(kWh) T年运行小时数(h) P节约的有功功率(kW) Q节约的无功功率(kVar) KT负荷波动损耗系数 Jd当地综合电价(元/kWh) 1cos、2cos加装无功补偿装置前、 后的功率因数 Zcd每 kVar 电容器的价格(元/kVar) KP有功经济当量 KQ无功经济当量 PK变压器额定负载损耗(kW) QK变压器额定负载漏磁功率(kVar) Z0安装无功补偿装置的附加费用(元) ZX%每年投资回收率 则，每年所摊销的总成本为： 132FFFF (21) 求解以上各式可知，F 是 QC的抛物

26、线函数，对 QC求导，可求出最经济的无功补偿容量为： KQKPXcdKdTNXcdCQKPKZZQTJKtgtgSZZQ1%)cos1cos1(2%22122212 对于线路可用3210NLUR和3210NLUX代替变压器的2NKSP、2NKSQ，即可推导出补偿容量。当然，对于较长的线路，还需计算线路的电容和充电功率。 对于一些电压不能满足要求的地区，则不能用上式计算。此时应按照电压损耗进行计算。 ZUUQC 式中 U需要提高的电压值(V) U? 补偿前线路运行电压值(V) Z线路、变压器阻抗() （4）无功补偿装置配置原则v 当电网需要增设的确定后，即应按照当电网需要增设的确定后，即应按照“

27、全面规划，合理布局全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡，分级补偿，就地平衡”的总原则，进行合理的配置，以便的总原则，进行合理的配置，以便取得最大的综合补偿效益。具体要求是：取得最大的综合补偿效益。具体要求是：v 既要满足全区（地区或县）的无功功率平衡，还要满足分区既要满足全区（地区或县）的无功功率平衡，还要满足分区（供电区）、分站（变电站）的无功平衡，尽可能地使长距（供电区）、分站（变电站）的无功平衡，尽可能地使长距离输送的无功量小，最大限度地减少功率及电能损耗。离输送的无功量小，最大限度地减少功率及电能损耗。v 电力部门补偿与用户补偿相结合。据统计分析，无功功率大电力部门补偿与用户补偿相结

28、合。据统计分析，无功功率大约有约有5050消耗在用户方面，剩下的约消耗在用户方面，剩下的约5050左右消耗在电网的左右消耗在电网的损耗上。因此，电力部门与用户共同进行补偿是适宜的。损耗上。因此，电力部门与用户共同进行补偿是适宜的。（二）合理的调度是电网经济运行的必要手段v1 1、合理地安排变压器运行方式降低网损、合理地安排变压器运行方式降低网损v2 2、合理地安排线路运行方式降低网损、合理地安排线路运行方式降低网损v3 3、削峰填谷降低网损、削峰填谷降低网损v4 4、合理调整运行电压降低损耗、合理调整运行电压降低损耗v5 5、以应用软件为辅助手段，确定经济的电网运行、以应用软件为辅助手段，确定

29、经济的电网运行方式方式合理地安排变压器运行方式降低网损v 变压器在供用电过程中需经过变压器在供用电过程中需经过3 35 5次变压过程，而变压器自身要产生次变压过程，而变压器自身要产生有功功率损耗和无功功率损耗，变压器总的电能损耗约占发电总量的有功功率损耗和无功功率损耗，变压器总的电能损耗约占发电总量的10%10%左右。因此，对变压器降损，是电网经济运行的重点。左右。因此，对变压器降损，是电网经济运行的重点。v 变压器的经济运行，是在充分利用现有设备条件下，通过调整运行方变压器的经济运行，是在充分利用现有设备条件下，通过调整运行方式，按照变压器的自身条件来调整负荷分配，在供电量大致不变的条式，按

30、照变压器的自身条件来调整负荷分配，在供电量大致不变的条件下，使变压器运行效率最高，变压器的运行损耗最小，从而使变压件下，使变压器运行效率最高，变压器的运行损耗最小，从而使变压器运行最为经济。器运行最为经济。v 在一个变电站中一般有在一个变电站中一般有1-31-3台，由于改造、扩建，变压器型号、参数台，由于改造、扩建，变压器型号、参数必然不同，运行方式的组合较多，这里仅讨论两台双绕组变压器的经必然不同，运行方式的组合较多，这里仅讨论两台双绕组变压器的经济运行方式。济运行方式。v一个变电站中有两台容量不等的变压器一个变电站中有两台容量不等的变压器A A和和B B（假（假设设S SNANASSNBN

31、B），变电站的负荷为），变电站的负荷为S S。在保证安全运行。在保证安全运行的前提下，根据的前提下，根据S S的大小，变电站两台主变的运行的大小，变电站两台主变的运行方式安排见下表方式安排见下表: :项目 运行方式 变压器 B 单台运行 变压器 A 单台运行 变压器 A、B 两台分列运行 SSNB 变压器 A、B 两台并列运行 变压器 A 单台运行 变压器 A、B 两台分列运行 SNB SSNA 变压器 A、B 两台并列运行 变压器 A、B 两台分列运行 SNA S SNB + SNA 变压器 A、B 两台并列运行 以上四种变压器运行方式的综合功率损耗公式如下： 变压器 A、B 单台运行时，

32、KZANAZAZAPSSPP20)( (22) KZBNBZBZBPSSPP20)( (23) 变压器 A、B 两台分列运行时， KZBNBBKZANAAZBZABZAPSSPSSPPP2200)()( (24) 变压器 A、B 两台并列运行时， KZBNBBKZANAAZBZAZABPSDPSDSPPP22200)()(25) 其中， %KBNBKANAKANAAUSUSUSD %KBNBKANAKBNBBUSUSUSD 各参数的意义如下： ? PZA、? PZB变压器 A、B 单台运行时的综合功率损耗(kW) ? P0ZA、? P0ZB变压器 A、B 综合功率空载损耗(kW) ? PKZA

33、、? PKZB变压器 A、B 综合功率额定负载损耗(kW) SNA、SNB变压器 A、 B 额定容量(kVA) S变电站负载的视在功率(kVA) SA、SB变压器 A、B 负载的视在功率(kVA) S= SA+SB UKA%、UKB%变压器 A、B 短路电压 DA、DB变压器 A、B 的负载分配系数 当变压器的负载分配系数确定后，各损耗都是 S 的函数，完全可以作出四条PZS 曲线进行比较。 现以一座 110kV 变电站的有功为例（110kV 变电站低压侧多为单母线分段，所以当变压器分列运行时，SA、SB之间的比例可视为固定） ： SNA P0A PKA UKA% SNB P0B PKB UK

34、B% 50000 61 210 12.3 40000 52 175 11.7 四种运行方式的损耗比较01002003004005006007008009001000060001200018000240003000036000420004800054000600006600072000780008400090000PAPBPA-BPAB 由上图可以清楚地确定负荷在不同区间时变压器的运行方式。 同样，将cosSP 代入变压器损耗公式中，可以得出提高功率因数也能使变压器降损。 v35kV35kV变电站，新装变电站，新装#2#2主变，两主变的参数如下：主变，两主变的参数如下： v该站负荷一般在该站负荷

35、一般在 2.53MW 2.53MW 之间，按传统思路为避之间，按传统思路为避免免“大马拉小车大马拉小车”会安排会安排#1 #1 主变运行。主变运行。v进行经济运行分析：进行经济运行分析：v经计算经计算, , 一般负荷情况下一般负荷情况下#2#2主变可以较主变可以较#1#1主变节主变节电。电。2、合理地安排线路运行方式降低网损v 线路负荷是随时在变化的，通过对线路运行方式的安排，线路负荷是随时在变化的，通过对线路运行方式的安排，可使线损减小。可使线损减小。v 线路的综合功率损耗包括线路自身的有功损耗和线路的有线路的综合功率损耗包括线路自身的有功损耗和线路的有功、无功损耗使电网增加的有功损耗两部分

36、。功、无功损耗使电网增加的有功损耗两部分。v 为了安全，现场实际运行中，对于每个重要一些的变电站为了安全，现场实际运行中，对于每个重要一些的变电站都设计为双电源供电。为了不受变压器损耗的影响，假设都设计为双电源供电。为了不受变压器损耗的影响，假设变电站内只有一台变压器，即变压器损耗不受线路运行方变电站内只有一台变压器，即变压器损耗不受线路运行方式的改变而改变。若变电站的双电源可互为自投热备用，式的改变而改变。若变电站的双电源可互为自投热备用，在安全性同样的情况下，双电源线路的运行方式根据负荷在安全性同样的情况下，双电源线路的运行方式根据负荷变化情况有如下安排：变化情况有如下安排：若变电站的双电

37、源可互为自投热备用，在安全性同样的情况下，双电源线路的运行方式根据负荷变化情况有如下安排： 序号 项目 运行方式 线路 B 单回线运行、线路 A 自投热备用 线路 A 单回线运行、线路 B 自投热备用 1 SLSLBE 线路 A、B 两回线并列运行 线路 A 单回线运行 2 SLBE SL SLAE 线路 A、B 两回线并列运行 3 SLAE SL SLBE + SLAE 线路 A、B 两回线并列运行 表中，SL线路输送功率，SLBE、SL AE分别 A、B 线路允许输送功率（通常我们用允许电流表示，为了与功率损耗共识相比较，特采用这种表示方式） 。对于序号 2 的方式下，不安排线路 B 自投

38、；对于序号 3 的方式，只能有一种方式安排，无法谈及经济性。 线路综合功率损耗计算公式如下： QKPKPPQPZ (26) RUPRUSP22222cos (27) XUPXUSQ22222cos (28) 单回线运行，直接套用上述公式；双回线运行损耗为线路 A 上流过SA产生的损耗与线路 B 上流过SB产生的损耗之和，S=SA+SB。 对于同一座上级变电站的出线作为双电源，SA、SB的分配取决于线路参数；不同上级变电站出线的双电源取决于系统的参数和机组出力， 在正常运行时， 可认为比例近似不变。 现举一例加以说明。 RA XA RB XB SA SB KP KQ U 1.174 3.274

39、0.673 2.06 0.9 0.1 0.2 0.1 1 02000400060008000100001200014000160001800020000081624324048566472808896PaPbPab 由上图的?PS 可知，对于表中序号 1 的情况，B 单回线运行经济；对于表中序号 2 的情况，A、B 并列运行。 同时，通过线路损耗公式，我们还可以清楚地看出，提高线路运行的电压、功率因数（通过调整发电厂的无功出力、变电站的主变档位、投切无功装置等手段） ，同样可以起到降损的作用。 3、削峰填谷降低网损v削峰填谷是缓解供电需求矛盾、实现均衡用电的削峰填谷是缓解供电需求矛盾、实现均衡

40、用电的重要手段，同时也是电网经济运行的重要手段之重要手段，同时也是电网经济运行的重要手段之一。仍以双绕组变压器为例进行说明。一。仍以双绕组变压器为例进行说明。假设高峰时负荷为 SH，低谷时为 SL，削峰填谷的负荷为 S，削峰填谷之前，负荷高峰、低谷时的有功损耗为： KNHHPSSPP20)( (29) KNLLPSSPP20)( (30) 削峰填谷之后，损耗为： KNHPSSSPPH20)( (31) KNLPSSSPPL20)( (32) 则前后的损耗差为： )(2)(22SSSSSPPPPPPPLHNKLLHH (33) 由上公式可以看出，P 是 S 开口向下的抛物线函数，必有最大值，即当

41、2LHSSS时，削峰填谷能够取得最佳的经济运行的效果。将 P0、PK换成Q0、QK可以得出? Q 无功损耗，进而求出综合损耗。 线路损耗同理。所以，在电网实际运行中，调度应通过合理地安排电网的运行方式，合理地分配负荷，实现优化电力调度，强化用电负荷管理，从而达到电网的经济运行。4、合理调整运行电压降低损耗由 cmFfBU44.41 (34) )50()10000(250/100fBPPm (35) 可以推导出双绕组变压器空载损耗 P0 与运行电压 U1 的关系， )50()1000044.4(2150/100ffFUPPc (36) 其中， f电源频率 Fc铁芯截面积 Bm磁通密度 P10/5

42、0每 kg 铁芯在磁通密度 Bm=10000Gs f=50Hz 时的损耗 可见，当 f、Fc不变时变压器空载损耗与运行电压平方成正比。 由公式 223UIS (37) RIPK223 (38) 可以推导出双绕组变压器短路损耗 PK与二次侧电压 U2的关系， 222URSPK (20) 可见，当 S 不变时变压器短路损耗与电压平方成反比。 根据变压器有功损耗计算公式可推出 212222150/1022222150/10)()50()1000044.4()()50()1000044.4(UKRSSSffFUPPURSSSffFUPPNcZNcZ (39) 变压器和线路的综合功率损耗公式可同理导出。

43、 假设将电网运行电压由 0.95UN调整至 1.05UN后，变压器综合功率损耗的变化量为 NNUUPPP95.005.1 (40) v 与负荷视在功率的变化曲线如下（下图中上边的曲线为运行电压由与负荷视在功率的变化曲线如下（下图中上边的曲线为运行电压由0.95UN0.95UN调整至调整至1.05UN1.05UN后的损耗，下图为运行电压由后的损耗，下图为运行电压由0.95UN0.95UN调整至调整至UNUN后的后的损耗）：损耗）：-40-30-20-1001020121416181101121141161181201U1.05-0.95U1-0.95 v 由上图可看出，当负荷低时，应该降低运行电

44、压；当负荷高由上图可看出，当负荷低时，应该降低运行电压；当负荷高时，应该提高运行电压，即逆调压可以降低损耗，使电网经时，应该提高运行电压，即逆调压可以降低损耗，使电网经济运行。在现场实际运行中，无论采取那种调压方式（逆调济运行。在现场实际运行中，无论采取那种调压方式（逆调压、顺调压、恒调压），都应该始终要求中枢点电压在压、顺调压、恒调压），都应该始终要求中枢点电压在U UN N- -107.5%U107.5%UN N之间调整，以满足电压合格率的要求。之间调整，以满足电压合格率的要求。-40-30-20-1001020121416181101121141161181201U1.05-0.95U1

45、-0.95 5、以应用软件为辅助手段，确定经济的电网运行方式v 由于电网越来越复杂、相关的参数数据库越来越庞大，仅靠人工计算，由于电网越来越复杂、相关的参数数据库越来越庞大，仅靠人工计算，无论在速度上还是准确性上，都无法满足要求。因此，电网的经济运行无论在速度上还是准确性上，都无法满足要求。因此，电网的经济运行借助于应用软件已成必然。借助于应用软件已成必然。v 目前，市场上此类应用软件大体上有两种，一种是胡景生主持开发的目前，市场上此类应用软件大体上有两种，一种是胡景生主持开发的变压器经济运行软件变压器经济运行软件，一种是调度自动化，一种是调度自动化EMSEMS高级应用软件中的最优潮高级应用软

46、件中的最优潮流。不论软件的理论基础有何不同，都可以辅助电网运行方式的安排。流。不论软件的理论基础有何不同，都可以辅助电网运行方式的安排。v 同时，可以利用现有的调度自动化系统进行实时的线损计算、监视电压同时，可以利用现有的调度自动化系统进行实时的线损计算、监视电压波动情况和无功补偿设备的投切情况，及时地对电网运行方式进行调整波动情况和无功补偿设备的投切情况，及时地对电网运行方式进行调整，使其经济运行。，使其经济运行。v 当前讨论主变经济运行的文章很多，软件也多限当前讨论主变经济运行的文章很多，软件也多限于计算两至多台主变的经济运行临界点，实际我于计算两至多台主变的经济运行临界点，实际我们追求的

47、是整个电网的损耗最低，运行方式最经们追求的是整个电网的损耗最低，运行方式最经济。经过多年的发展，很多变电站具备了双主变济。经过多年的发展，很多变电站具备了双主变、双电源甚至多电源，有多种运行方式可供选择、双电源甚至多电源，有多种运行方式可供选择，在某些情况下单个站所的经济方式可能造成电，在某些情况下单个站所的经济方式可能造成电网损耗增加。网损耗增加。v可轻易作出以下判断：可轻易作出以下判断： 青北站青北站#2 #2 主变较主变较#1 #1 主变经济主变经济 西郊站西郊站#1#1主变较主变较#2#2主变经济主变经济 赵楼站赵楼站#1#1主变较主变较#2 #2 主变经济主变经济 但按整个系统进行计

48、算可能会有不同的选择，但按整个系统进行计算可能会有不同的选择，确定青北站确定青北站#2#2主变运行，西郊站主变运行，西郊站#1 #1 主变运行和主变运行和#2#2主变运行各元件及该系统内的有功损耗计算结果主变运行各元件及该系统内的有功损耗计算结果对比见下表。对比见下表。v 从表从表 中可以看出：虽然从西郊站局部中可以看出：虽然从西郊站局部#1 #1 主变运主变运行较行较#2#2主变运行少损有功主变运行少损有功2.7kW;2.7kW;，但从电网整体，但从电网整体计算计算#2#2主变运行较主变运行较#1#1主变运行更为经济主变运行更为经济. .v 科技进步使变压器生产工艺有了长足的发展，要打破习惯

49、科技进步使变压器生产工艺有了长足的发展，要打破习惯思想，经科学的计算决定主变经济运行方式。思想，经科学的计算决定主变经济运行方式。v 电网的经济运行是一项复杂的系统性的工作，经济运行方电网的经济运行是一项复杂的系统性的工作，经济运行方式的计算与编制不能局限于某个厂、站、所的运行经济与式的计算与编制不能局限于某个厂、站、所的运行经济与否，要从全网的角度进行计算分析。否，要从全网的角度进行计算分析。v 电网迅速发展，双主变乃至多主变、双电源乃至多电源的电网迅速发展，双主变乃至多主变、双电源乃至多电源的变电站越来越多，方式选择更多，计算分析量极大，单一变电站越来越多，方式选择更多，计算分析量极大，单

50、一功能的经济运行分析软件已难以满足电网经济运行的需要功能的经济运行分析软件已难以满足电网经济运行的需要，有待新的、更优秀的电网经济运行分析软件出现。，有待新的、更优秀的电网经济运行分析软件出现。结 论第二部分 配电网技术降损前 言v我国线损分配结构：我国线损分配结构：110kV110kV以上：以上：35kV35kV：10kV10kV及以及以下下=1=1：1.51.5：2.52.5。可见线损大部分（还未包括用。可见线损大部分（还未包括用户内部线损）分配在低压配网上。户内部线损）分配在低压配网上。v配网线损耗高的原因主要为：配网线损耗高的原因主要为： （1 1）无功补偿度较低；）无功补偿度较低；

51、（2 2）配变损耗大，应调整或更换变压器；）配变损耗大，应调整或更换变压器； （3 3）配网负荷很不均衡；）配网负荷很不均衡； （4 4）配网严重落后。）配网严重落后。v 由于配电网有着与输电网不同的特性：由于配电网有着与输电网不同的特性： （1 1）输电网的线路一般为联络线，中间很少输电网的线路一般为联络线，中间很少T T接负荷，接负荷，负荷一般位于末端；配电网的负荷则沿着线路分配，而且分负荷一般位于末端；配电网的负荷则沿着线路分配，而且分配不均匀；配不均匀； （2 2）配电网点多面广，结构复杂，客户用电性质不同，配电网点多面广，结构复杂，客户用电性质不同，负荷变化波动大；而输电线路的负荷是

52、多个配电线路、变压负荷变化波动大；而输电线路的负荷是多个配电线路、变压器的负荷的集合，对负荷性质和波动的反应远不如配电的灵器的负荷的集合，对负荷性质和波动的反应远不如配电的灵敏；敏； （3 3）由于低压线路的供电方式不同，易出现三相负荷不由于低压线路的供电方式不同，易出现三相负荷不平衡的问题。平衡的问题。v 因此，除前面论及的输电网降损技术外，配电网还有一些因此，除前面论及的输电网降损技术外，配电网还有一些其它的降损技术。其它的降损技术。v（一）规划设计方面（一）规划设计方面v（二）配电网的经济调度（二）配电网的经济调度v（三）平衡配电网相间负载（三）平衡配电网相间负载（一）规划设计方面v 配

53、网结构对供电可靠性起关键作用，而且也是配电网降损配网结构对供电可靠性起关键作用，而且也是配电网降损的重要环节。改造配网不能简单化地加大导线截面或改为的重要环节。改造配网不能简单化地加大导线截面或改为电缆、增大配变容量，而是应该首先做好配电网络的规划电缆、增大配变容量，而是应该首先做好配电网络的规划，并在统一规划的指导下进行配网的建设和改造，使其逐，并在统一规划的指导下进行配网的建设和改造，使其逐步成为合理的现代化配电网络结构。步成为合理的现代化配电网络结构。v 一般采用环网结构，通过手拉手开关或环网柜方式，简单一般采用环网结构，通过手拉手开关或环网柜方式，简单易行；对于可靠性要求高的，可采用双

54、回线加备自投方式易行；对于可靠性要求高的，可采用双回线加备自投方式。既可满足。既可满足“N N1 1”的要求，又能利于配电网的经济运行的要求，又能利于配电网的经济运行。v 和城市发展规划紧密结合，以经济发展规划和城市用地规和城市发展规划紧密结合，以经济发展规划和城市用地规划来进行负荷预测和负荷分布，划分供电区域，确定导线划来进行负荷预测和负荷分布，划分供电区域，确定导线截面、开关站规模和配变容量（此部分可参照输电网降损截面、开关站规模和配变容量（此部分可参照输电网降损的相关部分）。的相关部分）。（一）规划设计方面v1 1、规划设计时合理地分配负荷规划设计时合理地分配负荷v2 2、确定合理的无功

55、补偿容量和地点、确定合理的无功补偿容量和地点v3 3、选用节能型变压器、选用节能型变压器1、 规划设计时合理地分配负荷新建一座变电站，为一个供电区供电，共设计了 10 回出线间隔，如何分配负荷才能使得损耗最小呢？ 假设各出线的电流分别为 I1、I2、I10，电阻分别为 R1、R2、R10，则总有功耗为： ).(310210222121RIRIRIP (41) 根据等微增率法则，若想使? P 最小，则有 ).10210222121RIRIRI (42) 即各回路按其等值电阻的倒数比分配负荷时总损耗最小。 配电变压器是配电网中主要设备，分布面非常广泛，其总数量及总容量都很大，其损耗更不容忽视。这样

56、，任意一条配电线路的损耗就包括线路的损耗及其所带配电变压器的铁损和铜损。其有功损耗和电量损耗可表示为： TLZTZURPKPPPPT22200cos (43) TLZTTURPTKAPTA2220cos (44) 将上式两边除以供电量 A（A=PTT）得线损率为： %100)cos(%100%2220TLZTTURPKPPAAAT (45) 式中 ? P0线路所带的配电变压器的铁损(kW) ? PZ线路有功损耗与配变的铜损(kW) T线路运行时间(h) PT运行期平均负荷(kW) U线路运行电压(kV) KT负荷波动损耗系数 RLZ线路、配变的等值电阻() Tcos功率因数 线路投运后，其结构

57、与参数相对固定，运行电压与功率因数为定值时，线损率? A%是平均负荷 PT的函数。 在上式中对 PT求两阶导数，得出： 0240TPP (46) 证明此函数有最小值。通过求其一阶导数可得出最小值为 LZTTTRKPUP0cos (47) 又由于 TLZTTZURKPP222cos (48) 所以， ZPP0 (49) 即，只有当线路自身的有功损耗与配变的铜损等于配变的铁损时，才能满足线损率最小。 此时的线损率称为线路的经济线损率? Aj%， 线路传输的负荷值称为线路的有功经济负荷 Pj，即： LZTTjRKPUP0cos (50) 依此类推，可以推导出无功损耗和综合功率损耗的公式。 电网规划设

58、计时，在现场实际条件满足的条件下，尽量按照以上方法处理。 2、确定合理的无功补偿容量和地点v影响配电网降损的原因虽然很多，但主要还是网影响配电网降损的原因虽然很多，但主要还是网架落后老化，以致供电半径长、负荷重、线径小架落后老化，以致供电半径长、负荷重、线径小、运行功率因数低，电压质量差等。、运行功率因数低，电压质量差等。v对配网进行无功补偿是现阶段最切中时弊的办法对配网进行无功补偿是现阶段最切中时弊的办法。因为它投资最少，工期最短，效果最好。因为它投资最少，工期最短，效果最好。v华北电力集团华北电力集团19951995年组织一个调荷节电课题组，年组织一个调荷节电课题组，对北京地区进行了整整一

59、年调研，发现多数对北京地区进行了整整一年调研，发现多数10KV10KV配线及以下线路出口配线及以下线路出口COS0.7COS0.7。西安石油学院对。西安石油学院对我国东部油田作了广泛的调查，普遍的配线线损我国东部油田作了广泛的调查，普遍的配线线损率都在率都在1014%1014%左边，采取无功补偿措施都将线损左边，采取无功补偿措施都将线损下降下降2323个百分点，大大改善了电压质量使线损和个百分点，大大改善了电压质量使线损和变压器增容，这些都是目前状况下，其它任何技变压器增容，这些都是目前状况下，其它任何技术措施都难以达到的。比如采取调变改变措施，术措施都难以达到的。比如采取调变改变措施，效果不

60、及无功补偿的一半，而投资至少是无功补效果不及无功补偿的一半，而投资至少是无功补偿的偿的1010倍以上。倍以上。v无功补偿具有以上很明显的技术功能和经济效益无功补偿具有以上很明显的技术功能和经济效益，并非新鲜事，可以说是电力技术工作者尽知的，并非新鲜事，可以说是电力技术工作者尽知的事，但事实上，几十年来一直推行不广。华北电事，但事实上，几十年来一直推行不广。华北电力集团调荷节电组的技术专家们对此作过专门的力集团调荷节电组的技术专家们对此作过专门的调研：发现几乎所有的低压配电站中的电容无功调研：发现几乎所有的低压配电站中的电容无功补偿装置都没有投入运行，保守的估计，投入率补偿装置都没有投入运行，保