降低網(wǎng)損的技術(shù)措施

1、第二節(jié) 降低網(wǎng)損的技術(shù)措施一、提高用戶的功率因數(shù)減小功率損耗在一條電阻為R的輸電線上，輸送相同有功功率P,對應于不同的功率因數(shù), 產(chǎn)生的有功功率值不同。若功率因數(shù)由 cos i提高到cos ，則線路有功功率損 耗下降率為占 P% =1 _(2)100%例如，當功率因數(shù)由0.7提高到0.9時，線路中功率損耗可減少39.5%。提 高用戶的功率因數(shù)，首先應提高負荷的自然功率因數(shù)，其次是增設(shè)無功功率補償 裝置。1 提高負荷的自然功率因數(shù)負荷的自然功率因數(shù)是指未設(shè)置任何無功補償 設(shè)備時負荷自身的功率因數(shù)。在電力系統(tǒng)負荷中，異步電動機占相當大比重，是系統(tǒng)中主要需要無功功率 的負荷。它所需無功功率可用下式表

2、示Pq g g -Qo)( )2 二 q。(Qn -q。廠2Pn(7 1)式中Pn異步電動機額定有功功率；Qo勵磁無功功率；Qn異步電機額定負荷(Pn)運行時異步電動機所需的無功功率；P電動機的機械負荷；B電動機的受載系數(shù)。由式(7 1)可見，異步電動機勵磁無功功率 Qo與受載系數(shù)無關(guān)，而式中第二 項則與受載系數(shù)的平方成正比。在額定無功功率 Qn中，Qo約占60%70%，第 二項無功功率只占少部分。因此，隨著受載系數(shù)的降低，異步電動機的功率因數(shù) 相應降低。若以Q0=0.7Qn計算，則由1下降為0.5時，cos由0.7下降為0.54。根據(jù)上面的分析，欲提高負荷的功率因數(shù)，首先在選擇異步電動機容量

3、時， 應盡量接近它所帶的機械負荷，避免“大馬拉小車”的現(xiàn)象，即電動機長期處于 輕負荷下運行，更應避免電動機空載運轉(zhuǎn)。另外，在可能的條件下，大容量的用 戶盡量使用同步電動機，并使其過激運行，向系統(tǒng)發(fā)出無功功率，從而提高負荷的功率因數(shù)；如果能對線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組通以直流勵磁，就可改作同步機運行。此外，變壓器也是電力網(wǎng)中消耗無功功率較多的設(shè)備，應合理地配置其容量。這些皆為提高負荷自然功率因數(shù)的技術(shù)措施。2 增設(shè)無功功率補償裝置設(shè)置無功功率補償裝置，即在變電站低壓(610kV或以下電壓)母線上并聯(lián) 調(diào)相機或電容器，補償負荷所需的部分或全部無功功率，以提高設(shè)置點用戶的功率因數(shù)，從而減少網(wǎng)絡中輸送的

4、無功功率以降低網(wǎng)損。電力系統(tǒng)的無功功率補償問題，前文中已從無功平衡、電壓調(diào)整和經(jīng)濟運行 三個不同的角度進行了討論。一般而言， 這三個方面的要求不會相互矛盾，為滿 足無功平衡而設(shè)置的補償容量，必有助于提高電壓水平；為減少網(wǎng)絡電壓損耗而 增添的無功補償，也必然會降低網(wǎng)損。設(shè)置無功補償應綜合考慮以下原則：首先，按正常電壓水平下滿足無功功率 平衡的要求，確定補償容量；若滿足調(diào)壓要求還需增加無功補償容量時， 就按所 需最大容量設(shè)置；在確定總補償容量后， 再以調(diào)壓要求為約束條件，按經(jīng)濟原則 在各補償節(jié)點進行分配。二、改變電力網(wǎng)的運行方式（環(huán)網(wǎng)的經(jīng)濟功率分布 ）在環(huán)形網(wǎng)絡或兩端電壓相等的兩端供電網(wǎng)絡中，功率

5、的分布取決于各線段的 阻抗。在圖72所示的環(huán)形網(wǎng)絡中有* *二Sb(Z2 Z3)Sc Z3ffl 7-2壞形網(wǎng)絡*乙Z2Z3S =這種沒有外施任何調(diào)節(jié)和控制手段的功率分布稱功率的自然分布。但通常這 種自然功率分布不能使網(wǎng)絡的有功損耗最小。下面推導網(wǎng)絡有功損耗最小時的功率分布。 圖72所示網(wǎng)絡的有功損耗 為4，UVri 獸R?孚2 R12 R2NU n_R2+Qj(R_Pb)2+(Qi_Qb)2 R +(Pb + Pc-R)2+(Qb+Qc-Qi)2U2nRiU2nR2U 2n電網(wǎng)中有功功率損耗最小的條件為P=oP=oQi于是有:0汨 U NP?QiR (Qi-Qb)R2 (Qb Qc-QiKX

6、O-QiU n解上列方程，可得電網(wǎng)內(nèi)有功損耗最小時的功率分布為p _ Pb(R2 ' R3)PcR31 RR2R3Qb (R2& ) Qc R3Qi :& + R2 + R3合并表示為Si =Sb(R2 R3)ScR3Ri + R2 + R3式(73)說明，當環(huán)網(wǎng)內(nèi)功率按各段電阻分布時， 電網(wǎng)內(nèi)有功功率損耗最小。 這樣的功率分布，稱為經(jīng)濟功率分布。容易證明，對于純電阻網(wǎng)絡或各線段的 X/R比值相等的均一網(wǎng)絡，功率的自然分布即為有功損耗最小的經(jīng)濟分布；而對于非均一網(wǎng)絡，各線段不均一性越大，則功率損耗增加也越大。但是，可以采取以下措施，將非均一網(wǎng)絡自然功率分布變?yōu)榻?jīng)濟分布，

7、以減 少電網(wǎng)功率損耗。采用這些措施的前提是。必須對實際的經(jīng)濟效果以及運行中可 能產(chǎn)生的技術(shù)問題進行全面論證。(1) 在環(huán)形網(wǎng)絡中，裝設(shè)混合型加壓調(diào)壓變壓器 (也稱縱橫調(diào)壓變壓器)，產(chǎn)生 附加電動勢及相應的循環(huán)功率，如圖 73所示。適當調(diào)節(jié)附加電動勢的大小和 相位，可使功率分布接近于經(jīng)濟分布。(2) 在兩端供電網(wǎng)絡中，調(diào)整兩端電源電壓，改變循環(huán)功率的大小，可使功率 分布等于或接近于功率損耗最小的分布。(3) 在網(wǎng)絡中對X/R比值特別大的線段，進行串聯(lián)電容器補償，以改善網(wǎng)絡 的不均一性。(4) 當以限制短路電流或滿足繼電保護動作選擇性要求為目的，而選擇環(huán)網(wǎng)開環(huán)運行點時，開環(huán)地點應盡可能兼顧到使開環(huán)

8、后的功率分布產(chǎn)生的功率損耗最小。三、適當提高高壓電力網(wǎng)的運行電壓水平電力網(wǎng)運行時，線路和變壓器等電氣設(shè)備的絕緣所容許的最高工作電壓， 一般不超過額定電壓的10%。在不超過上述規(guī)定的條件下，應盡量提高電網(wǎng)運 行電壓水平，以降低功率損耗和電能損耗。變壓器在額定電壓附近時，其鐵芯損耗大致與電壓平方成正比。如果提高 電力網(wǎng)的運行電壓，最好相應地改變變壓器的分接頭。因為當加在變壓器的電壓 高于變壓器分接頭的額定電壓時， 雖然變壓器繞組中的銅損減小了，但由于電壓 的增加，使得變壓器磁通密度增加，鐵損也相應地增加了，這就降低了節(jié)約的效 果。通常，對于變壓器的鐵損在網(wǎng)絡總損耗中所占比重小于50%的電力網(wǎng)，適當

9、提高電力網(wǎng)的運行電壓可以降低網(wǎng)損。電壓在 35kV及以上的電力網(wǎng)基本上屬 于這種情況。對于變壓器鐵損所占比重大于50%的電力網(wǎng)，情況正好相反，此時宜適當降低運行電壓。特別是 610kV的農(nóng)村配電網(wǎng)絡，變壓器鐵損在配電 網(wǎng)總損耗中所占比重可能高達 60%80%。這是因為小容量變壓器的空載電流 較大，農(nóng)村電力用戶的負荷率又比較低，變壓器有許多時間處于輕載狀態(tài)。必須指出，無論對哪一類電力網(wǎng)，為了經(jīng)濟目的提高或降低運行電壓水平 時，都應將電壓限制在允許的電壓偏移范圍內(nèi)。四、變壓器的經(jīng)濟運行變壓器的經(jīng)濟運行主要是指合理選擇變壓器容量，合理選擇變壓器的臺數(shù) 等。為了提高供電的可靠性，變電站通常安裝兩臺同容

10、量的變壓器， 當然對于一 些樞紐變電站也有的安裝多臺不同容量的變壓器。 在裝有兩臺或以上變壓器的變 電站中，根據(jù)負荷的變化適當改變投入運行變壓器的臺數(shù)，可以減少功率損耗。 當n臺同容量、同型號的變壓器并聯(lián)運行時，總的功率損耗為聊 S 2匚Pr(n)二 n ：P°-()n Sn式中 po變壓器的空載損耗； Pk變壓器的短路損耗； SN變 壓器的額定容量。當n-1臺變壓器并聯(lián)運行時，總的功率損耗為L Pt (n 4)=(n-1) R圖7-4變壓器功率損耗與 率投人臺數(shù)的關(guān)羸由上式可見，變壓器鐵芯損耗與臺數(shù)成 正比，繞組損耗卻與臺數(shù)成反比。當變壓器 輕載運行時，繞組損耗所占比重相對減小，

11、鐵芯損耗的比重相對增大。在某一負荷下， 減少運行變壓器的臺數(shù)，就能降低總功率損 耗。當丄PT(n)八PT(n)時，n臺變壓器并聯(lián)運 行與n-1臺變壓器并聯(lián)運行時有功損耗相等。此時變電站的負荷功率，稱為臨界 功率，即5 =Sn n(n 1)上P° .Pk由圖74可見，當S Scr時，宜投入n臺變壓器并聯(lián)運行；S：Scr時，可 減少為n-1臺并聯(lián)運行。必須指出，實際運行中也不能完全按上述臨界負荷投切變壓器。比如，對 于一晝夜內(nèi)有多次大幅度變化負荷的情況， 若斷路器頻繁操作，須增加檢修次數(shù)， 反而對系統(tǒng)安全運行帶來危害。只有對低負荷且持續(xù)時間較長(如季節(jié)性變化)的負荷，按上述原則投切變壓器

12、才有經(jīng)濟意義。 此外，當變電站僅有兩臺變壓器， 在輕負荷按經(jīng)濟原則可切除一臺時，必須有相應的措施保證供電的可靠性。對于型號、容量不同的變壓器并聯(lián)運行情況，仍可求出一個臨界負荷值， 并適當?shù)販p少并聯(lián)運行的臺數(shù)，降低總功率損耗。五、調(diào)整用戶的負荷曲線在某一時段內(nèi)，用戶的用電量給定的情況下，調(diào)整負荷曲線，減小高峰負 荷與低谷負荷的差值，可降低電能損耗。用戶的負荷曲線越平穩(wěn)，網(wǎng)絡中電能損 耗越小。六、合理安排檢修對網(wǎng)絡設(shè)備進行檢修，往往改變了并聯(lián)運行的方式及網(wǎng)絡中的功率分布， 從而使檢修期間功率損耗和電能損耗增大。因此，要合理安排檢修計劃，盡可能降低檢修期間的網(wǎng)絡損耗。例如，配合工業(yè)用戶的設(shè)備檢修，或利用節(jié)假日進行 輸配電設(shè)備的檢修，縮短檢修時間，以及采用帶電作業(yè)等。七、對原有電網(wǎng)進行技術(shù)改造隨著工業(yè)生產(chǎn)和城市生活用電的不斷增長，配電網(wǎng)絡的負荷越來越重，負 荷密度也越來越大，不僅難以保證電壓質(zhì)量，而且造成電能損耗增大。舊電網(wǎng)的升壓改造，對降低網(wǎng)損效果極佳。因為，當線路的導線截面積一 定，負荷功率不變時，線路上的功率損耗與電壓平方成反比，電壓提高到原來的 3倍，功率損耗便降低為原來的1/9。由于年電能損耗費的減少，幾年內(nèi)就可以 收回電網(wǎng)改造的投資。(1) 舊電網(wǎng)升壓改造。將 36kV電網(wǎng)升壓改造為10kV電網(wǎng)；10kV電網(wǎng)改 造為35kV電網(wǎng)；35kV電網(wǎng)改造為1