供电技术-第7章-供电系统的经济运行

1、现代供电技术,第七章供电系统的经济运行,2/33,序,节约电能是供电系统经济运行的核心，也是电力输、配、用各项工作的主要目标之一！负荷优化与调整是电网电能节约的主要途径！负荷优化将三相不平衡、有谐波、有无功、负荷功率剧烈变化的负荷三相平衡、线性、单位功率因数、平稳的负荷。负荷调整通过合理安排负荷用电计划，提高负荷曲线的平稳性。,3/33,7-1供电系统的电能损耗与节约7-2用电负荷特性对电能损耗的影响7-3用电负荷的优化调整7-4供电系统的无功功率补偿,内容提要,4/33,电能损耗是指供电系统在电能传输和变换过程中所耗费的电能，主要包括变压器的电能损耗和线路的电能损耗。,7-1供电系统的电能损

2、耗与节约,5/33,一、变压器的电能损耗1.变压器的功率损耗,P0.T变压器空载有功损耗PCu.N.T变压器额定有功损耗增量SC变压器的计算负荷SNT变压器额定容量Q0.T变压器空载无功损耗QN.T变压器额定无功损耗增量I0.T%变压器空载电压百分数Uk%变压器阻抗电压百分数,7-1供电系统的电能损耗与节约,6/33,2.变压器的电能损耗,WT变压器的年电能损耗（kWh）Tgz变压器全年投入运行的时数(h)。年最大负荷损耗小时数(h)。其含义为：当输配电设备以最大负荷Sc输送时，在时间内产生的电能损耗，恰好等于设备中全年的实际电能损耗。,7-1供电系统的电能损耗与节约,7/33,7-1供电系统

3、的电能损耗与节约,二、线路的电能损耗,Wl线路中的电能损耗(kWh)Ic线路计算电流(A)Sc线路计算负荷(kVA)R线路电阻()r0线路的单位长度电阻(/km)l线路的长度(km)；年最大负荷损耗小时数(h),8/33,三、电气设备的经济运行1.单台变压器的经济运行,KL-变压器的负荷率，即变压器实际负荷与额定负荷之比；kq功率损耗归算系数（无功经济当量），表示从供电电源到变压器二次侧的供电系统中传输单位无功所产生的有功损耗，kq0.050.1。,变压器产生的总有功损耗（称为有功损耗归算值）变压器的有功损耗+变压器无功损耗在电网传输时所引起的附加有功损耗。,7-1供电系统的电能损耗与节约,9

4、/33,KL.e-变压器的经济负荷率，通常在70%左右。,变压器的经济运行条件是：传输单位kVA所消耗的有功功率损耗归算值最小（但有色金属消耗量不是最小）。令,7-1供电系统的电能损耗与节约,10/33,两台变压器的经济运行,对于两台等容量同参数的变压器，在单台运行和两台并列运行方式下，变压器的损耗随负荷的变化曲线是不同的，存在一个交叉点。交叉点的负荷为临界负荷，其值如下：,当总负荷小于临界负荷时，单台运行较经济，否则双台并列运行较经济。,7-1供电系统的电能损耗与节约,11/33,7-1供电系统的电能损耗与节约7-2用电负荷特性对电能损耗的影响7-3用电负荷的优化调整7-4供电系统的无功功率

5、补偿,12/33,一、负荷变化对线损的影响,设三相负荷无功得到完全补偿，电网中只传输有功功率。设三相有功负荷是随时间变化的，则在统计期间T内，电网损失电量为：,令,由负荷变化引起的线损增量：,则,7-2用电负荷特性对电能损耗的影响,13/33,二、功率因数对线损的影响,设三相负荷有功为P、无功为Q、功率因数为cos，运行时间为T，则负荷电流产生的电网损失电量为：,设补偿前负荷的自然功率因数为cos0，补偿后功率因数提高到cos1，则无功补偿带来的效益或节约的电能为：,7-2用电负荷特性对电能损耗的影响,14/33,三、负荷三相电流不平衡对线损的影响,当三相负荷平衡时，各相电流相同，即IA=IB

6、=IC=Iav，则三相电流在电网中引起的电能损耗为：,当三相负荷不平衡时，三相电流不相等，此时三相电流在电网中引起的电能损耗为：,三相电流不平衡额外引起的线损增长率为：,7-2用电负荷特性对电能损耗的影响,15/33,四、负荷谐波电流对线损的影响,设电网电流基波分量为I1。当电网不含谐波时，电网线损为：,当电网含有谐波时，若不考虑不同频率电流的集肤效应，电网线损为：,与无谐波相比，由谐波引起的线损增长率为：,7-2用电负荷特性对电能损耗的影响,16/33,7-1供电系统的电能损耗与节约7-2用电负荷特性对电能损耗的影响7-3用电负荷的优化调整7-4供电系统的无功功率补偿,17/33,一、负荷时

7、变特性及其影响因素1.负荷时变特性负荷时变特性是指负荷功率随时间的变化规律。负荷曲线综合性地反映了用电负荷的变化规律，成为负荷用电特性分析及电力需求侧管理的重要依据。用户负荷的时变特性与用户的行业特征密切相关。工业负荷、农业负荷、商业负荷。市政和居民生活用电的负荷特性均不相同，各有特征。此外，气候变化、节假日、电价机制对负荷时变特性均有影响。,7-3用电负荷的优化调整,18/33,2.反映负荷时变特性的指标（1）负荷率：负荷率通常指典型日的平均负荷与最大负荷之比，它反映了负荷在一天中随时间的均匀分布程度。,（2）峰谷差率：峰谷差通常指典型日的最大负荷（峰值）与最小负荷（谷值）之差，峰谷差率定义

8、为峰谷差与最大负荷之比，它反映了负荷在一天中的最大差异。,7-3用电负荷的优化调整,19/33,二、用电负荷优化调整的意义经济效益显著，主要表现在：(1)降低发供电设备投资：发供电设备是按照最大负荷要求来投资建设的，优化负荷特性可以降低电网的最大负荷，从而减少或延缓发供电设备的建设投资。(2)降低火力发电机组的燃煤消耗：火力发电机组的发电效率随着出力的下降而降低。电网负荷率每下降1%，发电煤耗上升约0.7%1%。节煤也有利于减少污染物排放。(3)降低电网损耗：前述表明，变化的负荷比一个恒定的负荷在电网中产生的电能损耗要大。,7-3用电负荷的优化调整,20/33,例7-1某起重机厂总降变电所有一

9、台5600kVA变压器，P0.T=12kW，PCu.N.T=50kW。调整前，每日6时至22时平均负荷为3100kVA（不含电炉），10时至18时投入2500kVA电炉使负荷达到5600kVA高峰，22时至次日6时进入低谷，负荷为400kVA。为降低供电系统的电能损耗，将电炉投入时间改为22时至次日6时，试计算负荷调整后仅变压器的一年的节电效果。,7-3用电负荷的优化调整,21/33,调整前，变压器的年电能损耗量为：,调整后，变压器的年电能损耗量为：,节约电量：,7-3用电负荷的优化调整,22/33,三、用电负荷优化调整的措施(1)行政措施：通过节能政策或行政手段，促使负荷关停平移。(2)经济

10、措施：经济措施具有较强的激励作用，可以更好地引导电力用户移峰填谷、合理用电。(3)技术改造：通过运用先进的技术和方法，达到优化负荷特性的目的，譬如采用高效节能设备、可再生能源发电等。,7-3用电负荷的优化调整,23/33,7-1供电系统的电能损耗与节约7-2用电负荷特性对电能损耗的影响7-3用电负荷的优化调整7-4供电系统的无功功率补偿,24/33,一、功率因数任意三相系统的总功率因数（PowerFactor，PF）定义为：,显然，总功率因数包括谐波因数（I1/I）和基波位移因数（cos）两部分。,7-4供电系统的无功功率补偿,25/33,二、无功补偿方式按照无功补偿容量调节方式划分为动态补偿

11、和静态补偿动态补偿：指补偿容量能够快速连续地自动跟踪负荷无功功率的变化；静态补偿是指补偿容量在相对比较长的一段时期内是固定不变的。按照无功补偿装置安装地点分为就地补偿和集中补偿就地补偿：补偿装置安装于用电设备附近，就地进行补偿，最大限度地降低供电系统中的电能损耗，补偿效果最好，但补偿效率低，管理维护不便。集中补偿：在配电母线处对其下所有设备统一进行补偿，电容器的利用率较高，但其补偿效果稍差。,7-4供电系统的无功功率补偿,26/33,三、无功补偿容量的确定按功率因数从cos1提高到cos2来确定固定补偿时：按平均负荷计算分组投切或连续调节时：按最大负荷计算,按补偿后最大电压变动允许值dlim来

12、确定,按安装点电压调整量U%确定,7-4供电系统的无功功率补偿,27/33,四、常用无功补偿装置无功补偿装置的类型按补偿装置接入方式分：串联补偿：补偿装置与负荷串联接入供电线路；并联补偿：补偿装置与负荷并联接入供电系统；按补偿原理分：无源补偿与有源补偿无源补偿：基于LC感容元件的补偿有源补偿：基于电力电子有源装置的补偿,7-4供电系统的无功功率补偿,28/33,7-4供电系统的无功功率补偿,29/33,分组自动投切补偿电容器装置,7-4供电系统的无功功率补偿,30/33,TSC型静止无功补偿装置快速过零投切，无狐开关,7-4供电系统的无功功率补偿,31/33,TCR型连续补偿装置快速连续补偿,7-4供电系统的无功功率补偿,32/33