第9章电力网的经济运行与改造.ppt

1、电气工程领域、电气节能技术、电气教室：吕秀和，第6章电网的经济运行和改造，第1节电网的优化运行，1配电网损失的优化条件，配电网损失的优化，意味着在某些负载运行中，网络损失率达到最小。 网损率是网损电量WS相对于电力供给量a的比率的百分率。 即式中p配电网的有效电力t供电时间数。 A=PT，配电网的损失在理论上由XS网格线的损失电量、线路的布线电阻中产生的电力损失、kWh三部分构成。 式中p电网运输的有效功率，kW； q电网运输无效功率、kVar u电网运行电压、kV； RL配电线的等效损耗电阻； t供电小时数，h。在JS网格中运行的变压器线圈的损失电量，即配电变压器的高低压线圈电阻中产生的电力

2、损失。(kWh )，式中UN配电网的额定电压，kV； s变压器容量、kVA； y有效功率、kW； w无功功率、kvar； PK配电变压器的额定铜损功率、kW； RK配电变压器线圈的等效电阻是一、二次线圈电阻的换算值。 在TS网格中运行的变压器铁心的功率损失量、kWh、式中P0配电变压器的额定铁损功率、kW； Uf配电变压器的运转抽头电压，以1速运转，Uf=1.05UN以2速运转，Uf=UN以3速运转，Uf=0.95UN，令，式中配电网功率因数，a配电网总有效功率量，kWh； b配电网的总无效电量，kvar r是配电网的电阻损失的等效电阻()，网络的等效电阻r实际上由线路的电阻RL和变压器线圈换

3、算成高压侧的电阻RK的2个电阻构成。 但是，如下图所示，两个电阻的连接方法不同。 等效电阻r对一个电网在一定的运行结构上是客观存在的。 如果网络的结构和负荷分布发生变化，等效电阻也发生变化。 如果网络的结构和分布不变化，r就不会因负载电量而发生很大变化。 配电网的等效电阻可以根据配电网的损耗理论计算，求出XS JS电量，计算其等效电阻。 网格结构发生变化或负载分布发生变化时，必须重新计算XS和JS，计算等效电阻r。 在计算出TS、XS、JS和RS=XS JS后，求出等效电阻r，配电网损耗WS相对于电网结构和负载分布一定的电网，r、P0、t是一定的，所以，在额定电压的情况下，的关系曲线被称为运行

4、曲线。 它由与供电量成比例的曲线1和与供电量成反比的曲线2两部分构成，如下图所示。 从图表中可以看出，曲线1和曲线2的交点，即电量A=AN时，成为曲线的最下点。曲线采用导数的方法，使导数为零，假设网格在某个运行状态下是UN，是固定的，则满足W%最小的条件是可变损耗功率量为固定损耗功率量，即曲线1和曲线2的交点，即网络电压u和一定值时，配电网电阻上的可变损耗功率量2额定最佳供电量是指，当电网在额定电压下运行，配电变压器在额定抽头下运行时，能够实现电网损失率最低的供电量，用AN表示。 这是测量电网运行状态的重要量，是分析电网运行状态的重要数据。 如果U=UN，则AN被称为电网的额定电力供应量，因为

5、如果最佳电力供应量为AN，则应满足、(即，损耗功率=固定损耗功率量)、(kWh )。 电网的运行结构是指用户的配电变压器正在运行的状态。 根据投入变压器的量，可以称为最大状态和最小状态。 运行结构主要取决于负荷的分布状态，即潮流分布情况。 r也被称为结构特征量，因为如果运行结构没有变化，r几乎没有变化。3电网运行状态的判断所谓电网的运行状态，在电网的运行结构一定的情况下，在被供给的负载的状态下，用电网的负载系数Ka来表示。 也就是说，电网的负荷是、的关系曲线，被称为电网的负荷率曲线。 如下图所示，从图表可以看出，当时电网是轻负荷运行，以铁损为主，为了降低铁损，必须进行降压运行。 当时，电网是重

6、负载运行，电阻上的损失是主要的，应该进行升压运行，降低接线损失。 因此，可以判断电网的运行状态： (1)当时，电力供给量为AN，使W%最小，(2)当时，负载造成的电阻上的损失很大，起到了主要的作用，提高运行电压，降低电阻上的损失，保持W%最小的条件。 (3)当时铁损在网络损失中占主要地位，必须实现减压运行，使W%最小的条件。4运行曲线的变化(1)运行电压发生变化时：需要降压运行时，曲线向左移动。此外，如果需要升压运行时，曲线向右移动。 (2)不同抽头电压的情况：运转抽头电压高，曲线向左下移动，运转抽头电压低，曲线向右上移动。 因此，运行抽头电压越高，网损率越小。 (3)功率因数变化时功率因数上

7、升，网损率的W%曲线向右下移动，随功率因数上升，网损率的最低点下降，额定供电量AN随功率因数的上升而增大。 5配电网的最佳运转电压的确定相对于一定的配电网，电力供给负载a一定的情况下，应该调整运转电压u，以使W%曲线的最低点移动到负载a的点，此时的运转电压u被称为电力供给负载a时的配电网的最佳电压。 由此，当运转电压为u时，设其供电负载为a，网损失W%为最低时，有、运转抽头电压系数、如果分割上式两者，则为、因此，网格的最佳运转电压在、式中被称为配电网的最佳运转电压系数但是，请注意，电压的调整是在保证供电质量的条件下，在电压的允许范围内进行的。 例如，通过计算最佳运转电压为8.5kV，调整为9.

8、5kV或9.0kV即可。 这比在11kV或10.5kV下运行损失更多。 在6容量补偿后的最佳运转电压的确定容量补偿后，必须协助电网电压的调整。 设电容补偿前的电压为U1，功率因数为，最佳状态，即网损率为W1。 如果把功率因数提高到，在电力供给量不变的情况下，为了使电网在最佳状态下运转，需要进行降压运转。 必须将、电压降低到U2。 在此情况下，网损率为W2，电压U2为、并且网损率的降低率为W1-W2。 原来的电网以U1=10kV，功率因数，电力供给量a为最佳运行，电力供给量不变化时，提高功率因数，电压降：(kV )，7配电网的最佳运行实现(1)配电网的优化过程配电网为了实现损失最佳运行，首先根据

9、配电网的实际结构和负荷分布计算理论损失电量，XS，XS 根据电阻损失RS=XS JS计算配电网的电阻损失的等效电阻r，可以根据P0、t和配电网的额定电压UN计算出最佳电力供给量AN。 根据电网的电力供给量a求出负载系数，根据配电变压器的运行抽头系数可以求出电力供给量a时的最佳电力供给电压u。 具体的计算方法可以用微机实现。 (2)实现配电网优化有几种方法可以根据计算调整主变压器抽头电压，实现配电网运行电压的调整。 当前的主要变化是，那个抽头开关全部是手动或无负载抽头开关，不能经常调整，只能根据季节的负载功率量在一年内按季节调整。这只能实现对运行电压的有意控制，但不能实现最好的效果。 通过这种调

10、整，网损失率将下降2.5%3%。 通过在主变压器上安装自动分接开关，可以实现微机在线运行，取得更好的效果。 这样做需要投资，但节能效果好，能将网损率降低4%5%，能得到更大的损失效果。 配电网可以用其他调压方法调整运行电压，配电网调压方法的研究也应展开。 如果能随着电力供给负载的增加，电力供给电压自动上升，随着负载的减少，自动下降，那就是理想的最佳运转调压方式。 在主要变化的电压调整后，当配电网的运行电压范围确定时，用配电变压器的分接开关调整运行分接电压，能够保证用户的电压质量。 加强网络损失的理论计算，是实现降低损失优化运行的依据。 网络损失理论计算不仅为科学管理提供依据，最重要的是实现最佳

11、运行的指导。 /某电网的运转电压为11kV，月电力供给量为运转时间，电网的额定电压为功率因数。 确定电网的最佳运行电压，在不同时，分析网损率的变化和节省的电量。 已知计算电网的最佳运行电压，、解： (1)当电网的运行结构不变时，该电阻不变。 因此，电网的负载系数为、所以最佳运转电压为、(2)在网损率分析和节电量计算时，即、所以，网损率降低了，所以，每月能节电的电量为、所以，网损率降低了，所以，每月能节电的电量为、 第二节电力网的负荷调整，1负荷调整的意思是利用季节性的电力，实际输出年负荷曲线和设备，第二是调节早晚的峰值，平衡日的负荷。 更广义的意思是，对于三相低压线路来说，调整三相负载而总是保

12、持平衡，对于代替单相导入而采用三相导入的布线方式的配电变压器来说，对调整变压器的容量并在经济的负载范围内运转的电动机来说，合理地选择电动机的容量，避免“大马车” 调整载荷是指载荷的时间调整，也是指载荷的空间调整。 调整负荷不是一种方便的方法，而是节电的重要措施之一，主要有以下方法。 2调整负载曲线(即按时间调整)的用户的功耗随时变动。 在时间t，设负载电流I1 (这里的电流为平均值)的累计时间为t1、负载电流I2的累计时间为t2、负载电流In的累计时间为tn，则总时间t中的线路电阻r的有效损耗为、(kWh )，设其间的平均电流为IP，将各期间的实际平均电流(I1、I2、In )和平均电流IP的

13、差分别设为、代入上式进行整理，则在、总功率量不变的情况下，负载电流始终为IP，有效损耗为、(kWh )，两种情况下的有效损耗的差为不均衡负载大量消耗的有效，即负载电流实际负载偏离平均负载的程度越大，或者偏离的时间越长，k越大，即损失越大。 因此，k表示负载不平衡时损失增加的程度。 例如：一家工厂的8h功耗是I，另一家8h是2I，另外8h是3I，平均功耗是2I。 求实际功耗的损失和平均功耗的损失。 解：实际功耗、平均功耗损失、损耗增加系数，也就是说实际功耗比平均功耗增加了17%。 该工厂的8h消耗功率为4I，其他的8h为2I，而且8h为0 (无功率)，平均消耗功率为2I。 也就是说，实际的功耗比

14、平均功耗增加67%。该工厂16h的消耗电力为3I，4h的消耗电力为0.5I，其馀为0，平均消耗电力为2.08I。 也就是说，实际的消耗功率损失比平均消耗功率损失增加40%，根据该例子，在总消耗功率量不变化(即平均负载不变化)的情况下，在消耗功率峰值一定时，峰值时间越长损失越大因此，调整负载平衡可以减少损失。 当然，绝对不能均衡电力，但是可以缩小峰谷差。 设3大设备的高峰回避运行(也进行时间上的调整)某大设备的运行所需的电流为IS，运行时间为t。 如果在功率峰值运转，线路电流为If；如果在避开峰值运转，线路电流会进一步降低。 如果这个设备在负载电流时运转的话，线路电流就会上升。 “，”，大设备在

15、电力高峰运行时的线路损失为“，”，高峰运行时的线路损失为“，”，大设备不运行时的线路损失为“，”，大设备不在高峰运行时的线路损失为“，”，大设备不在高峰运行时的线路损失为“，”，所以在高峰运行避峰后运行时的线路电流越小，即设备越有在电山谷中运行的倾向，节电效果越显着。 相对于三相四线式低压网络，4三相负载完全平衡时，中性点电压为零，零线电流也为零，这是三相四线式供电的特征。 此时单位长度的线路上的功率损耗，式中的线路的单位长度的电阻，各相电流不平衡时，零线上流过电流。 零线的截面积通常只有相线的一半，所以损失显着增加。 设、三相电流的平均值最大一相的电流为Imax，不平衡度分为以下三种情况计算线损值的增量： (1)一相负载重，一相负载轻，三相为平均负载的情况下，负载重的一相电流为ICP，负载轻的一相电流为ICP，零线的电流为、其值、规程、不平衡度为20 于是，三相负载不平衡(且在规定的容许范围内)引起的线损增加11% (相对于三相负载平衡的情况)。 不平衡度越大，线损的增加也越大。极限的情况：此时(即一相负载为平均值的2倍，另一相电流为0，三相电流为平均值ICP )，即线损增加了3.67倍。 (2)一相负载重、二相负载轻的情况下负载重的一相电流，负载轻的二相电流，零线电流此时的单位长度的线路上的功率损失为、则功率损失增加系数，此时，即三相负载的不平衡(且在规定的允许范围内)引起的