供電技術(shù)-第7章-供電系統(tǒng)的經(jīng)濟運行課件

1、現(xiàn)代供電技術(shù)第七章 供電系統(tǒng)的經(jīng)濟運行2/33序 節(jié)約電能是供電系統(tǒng)經(jīng)濟運行的核心，也是電力輸、配、用各項工作的主要目標之一！ 負荷優(yōu)化與調(diào)整是電網(wǎng)電能節(jié)約的主要途徑！負荷優(yōu)化 將三相不平衡、有諧波、有無功、負荷功率劇烈變化的負荷 三相平衡、線性、單位功率因數(shù)、平穩(wěn)的負荷。負荷調(diào)整 通過合理安排負荷用電計劃，提高負荷曲線的平穩(wěn)性。3/337-1 供電系統(tǒng)的電能損耗與節(jié)約7-2 用電負荷特性對電能損耗的影響7-3 用電負荷的優(yōu)化調(diào)整7-4 供電系統(tǒng)的無功功率補償內(nèi)容提要4/33 電能損耗是指供電系統(tǒng)在電能傳輸和變換過程中所耗費的電能，主要包括變壓器的電能損耗和線路的電能損耗。7-1 供電系統(tǒng)的電

2、能損耗與節(jié)約5/33一、變壓器的電能損耗1. 變壓器的功率損耗 P0.T變壓器空載有功損耗PCu.N.T變壓器額定有功損耗增量SC 變壓器的計算負荷SNT 變壓器額定容量Q0.T變壓器空載無功損耗QN.T變壓器額定無功損耗增量I0.T%變壓器空載電壓百分數(shù)Uk%變壓器阻抗電壓百分數(shù)7-1 供電系統(tǒng)的電能損耗與節(jié)約6/332. 變壓器的電能損耗 WT變壓器的年電能損耗（kWh）Tgz 變壓器全年投入運行的時數(shù)(h)。 年最大負荷損耗小時數(shù)(h)。其含義為：當輸配電設備以最大負荷 Sc輸送時，在時間內(nèi)產(chǎn)生的電能損耗，恰好等于設備中全年的實際電能損耗。7-1 供電系統(tǒng)的電能損耗與節(jié)約7/337-1

3、供電系統(tǒng)的電能損耗與節(jié)約二、線路的電能損耗 Wl 線路中的電能損耗(kWh)Ic線路計算電流(A)Sc線路計算負荷(kVA)R線路電阻()r0線路的單位長度電阻(/km)l 線路的長度(km)； 年最大負荷損耗小時數(shù)(h)8/33三、電氣設備的經(jīng)濟運行1. 單臺變壓器的經(jīng)濟運行 KL- 變壓器的負荷率，即變壓器實際負荷與額定負荷之比；kq 功率損耗歸算系數(shù)（無功經(jīng)濟當量），表示從供電電源到變壓器二次側(cè)的供電系統(tǒng)中傳輸單位無功所產(chǎn)生的有功損耗，kq0.050.1。 變壓器產(chǎn)生的總有功損耗（稱為有功損耗歸算值） 變壓器的有功損耗 + 變壓器無功損耗在電網(wǎng)傳輸時所引起的附加有功損耗。7-1 供電系統(tǒng)

4、的電能損耗與節(jié)約9/33KL.e- 變壓器的經(jīng)濟負荷率，通常在70%左右。 變壓器的經(jīng)濟運行條件是：傳輸單位kVA所消耗的有功功率損耗歸算值最小（但有色金屬消耗量不是最?。?令7-1 供電系統(tǒng)的電能損耗與節(jié)約10/33 兩臺變壓器的經(jīng)濟運行 對于兩臺等容量同參數(shù)的變壓器，在單臺運行和兩臺并列運行方式下，變壓器的損耗隨負荷的變化曲線是不同的，存在一個交叉點。交叉點的負荷為臨界負荷，其值如下： 當總負荷小于臨界負荷時，單臺運行較經(jīng)濟，否則雙臺并列運行較經(jīng)濟。7-1 供電系統(tǒng)的電能損耗與節(jié)約11/337-1 供電系統(tǒng)的電能損耗與節(jié)約7-2 用電負荷特性對電能損耗的影響7-3 用電負荷的優(yōu)化調(diào)整7-

5、4 供電系統(tǒng)的無功功率補償12/33一、負荷變化對線損的影響 設三相負荷無功得到完全補償，電網(wǎng)中只傳輸有功功率。設三相有功負荷是隨時間變化的，則在統(tǒng)計期間T內(nèi)，電網(wǎng)損失電量為：令由負荷變化引起的線損增量：則7-2 用電負荷特性對電能損耗的影響13/33二、功率因數(shù)對線損的影響 設三相負荷有功為P、無功為Q、功率因數(shù)為cos，運行時間為T，則負荷電流產(chǎn)生的電網(wǎng)損失電量為： 設補償前負荷的自然功率因數(shù)為cos0，補償后功率因數(shù)提高到cos1，則無功補償帶來的效益或節(jié)約的電能為：7-2 用電負荷特性對電能損耗的影響14/33三、負荷三相電流不平衡對線損的影響 當三相負荷平衡時，各相電流相同，即IA=

6、IB=IC=Iav，則三相電流在電網(wǎng)中引起的電能損耗為： 當三相負荷不平衡時，三相電流不相等，此時三相電流在電網(wǎng)中引起的電能損耗為：三相電流不平衡額外引起的線損增長率為：7-2 用電負荷特性對電能損耗的影響15/33四、負荷諧波電流對線損的影響 設電網(wǎng)電流基波分量為I1。當電網(wǎng)不含諧波時，電網(wǎng)線損為：當電網(wǎng)含有諧波時，若不考慮不同頻率電流的集膚效應，電網(wǎng)線損為：與無諧波相比，由諧波引起的線損增長率為：7-2 用電負荷特性對電能損耗的影響16/337-1 供電系統(tǒng)的電能損耗與節(jié)約7-2 用電負荷特性對電能損耗的影響7-3 用電負荷的優(yōu)化調(diào)整7-4 供電系統(tǒng)的無功功率補償17/33一、負荷時變特性

7、及其影響因素1. 負荷時變特性 負荷時變特性是指負荷功率隨時間的變化規(guī)律。 負荷曲線綜合性地反映了用電負荷的變化規(guī)律，成為負荷用電特性分析及電力需求側(cè)管理的重要依據(jù)。 用戶負荷的時變特性與用戶的行業(yè)特征密切相關(guān)。工業(yè)負荷、農(nóng)業(yè)負荷、商業(yè)負荷。市政和居民生活用電的負荷特性均不相同，各有特征。 此外，氣候變化、節(jié)假日、電價機制對負荷時變特性均有影響。 7-3 用電負荷的優(yōu)化調(diào)整18/332. 反映負荷時變特性的指標（1）負荷率：負荷率通常指典型日的平均負荷與最大負荷之比，它反映了負荷在一天中隨時間的均勻分布程度。 （2）峰谷差率：峰谷差通常指典型日的最大負荷（峰值）與最小負荷（谷值）之差，峰谷差率

8、定義為峰谷差與最大負荷之比，它反映了負荷在一天中的最大差異。 7-3 用電負荷的優(yōu)化調(diào)整19/33二、用電負荷優(yōu)化調(diào)整的意義 經(jīng)濟效益顯著，主要表現(xiàn)在： (1) 降低發(fā)供電設備投資：發(fā)供電設備是按照最大負荷要求來投資建設的，優(yōu)化負荷特性可以降低電網(wǎng)的最大負荷，從而減少或延緩發(fā)供電設備的建設投資。 (2) 降低火力發(fā)電機組的燃煤消耗：火力發(fā)電機組的發(fā)電效率隨著出力的下降而降低。電網(wǎng)負荷率每下降1%，發(fā)電煤耗上升約0.7%1%。節(jié)煤也有利于減少污染物排放。 (3) 降低電網(wǎng)損耗：前述表明，變化的負荷比一個恒定的負荷在電網(wǎng)中產(chǎn)生的電能損耗要大。7-3 用電負荷的優(yōu)化調(diào)整20/33例7-1 某起重機廠

9、總降變電所有一臺5600kVA變壓器，P0.T=12kW，PCu.N.T=50kW。調(diào)整前，每日6時至22時平均負荷為3100kVA（不含電爐），10時至18時投入2500kVA電爐使負荷達到5600kVA高峰，22時至次日6時進入低谷，負荷為400kVA。為降低供電系統(tǒng)的電能損耗，將電爐投入時間改為22時至次日6時，試計算負荷調(diào)整后僅變壓器的一年的節(jié)電效果。7-3 用電負荷的優(yōu)化調(diào)整21/33調(diào)整前，變壓器的年電能損耗量為：調(diào)整后，變壓器的年電能損耗量為：節(jié)約電量：7-3 用電負荷的優(yōu)化調(diào)整22/33三、用電負荷優(yōu)化調(diào)整的措施 (1) 行政措施：通過節(jié)能政策或行政手段，促使負荷關(guān)停平移。 (

10、2) 經(jīng)濟措施：經(jīng)濟措施具有較強的激勵作用，可以更好地引導電力用戶移峰填谷、合理用電。 (3) 技術(shù)改造：通過運用先進的技術(shù)和方法，達到優(yōu)化負荷特性的目的，譬如采用高效節(jié)能設備、可再生能源發(fā)電等。7-3 用電負荷的優(yōu)化調(diào)整23/337-1 供電系統(tǒng)的電能損耗與節(jié)約7-2 用電負荷特性對電能損耗的影響7-3 用電負荷的優(yōu)化調(diào)整7-4 供電系統(tǒng)的無功功率補償24/33一、功率因數(shù) 任意三相系統(tǒng)的總功率因數(shù)（Power Factor，PF）定義為： 顯然，總功率因數(shù)包括諧波因數(shù)（I1/I）和基波位移因數(shù)（ cos ）兩部分。7-4 供電系統(tǒng)的無功功率補償25/33二、無功補償方式按照無功補償容量調(diào)節(jié)

11、方式劃分為動態(tài)補償和靜態(tài)補償動態(tài)補償：指補償容量能夠快速連續(xù)地自動跟蹤負荷無功功率的變化；靜態(tài)補償是指補償容量在相對比較長的一段時期內(nèi)是固定不變的。按照無功補償裝置安裝地點分為就地補償和集中補償就地補償：補償裝置安裝于用電設備附近，就地進行補償，最大限度地降低供電系統(tǒng)中的電能損耗，補償效果最好，但補償效率低，管理維護不便。集中補償：在配電母線處對其下所有設備統(tǒng)一進行補償，電容器的利用率較高，但其補償效果稍差。7-4 供電系統(tǒng)的無功功率補償26/33三、無功補償容量的確定按功率因數(shù)從cos 1提高到cos2來確定固定補償時：按平均負荷計算分組投切或連續(xù)調(diào)節(jié)時：按最大負荷計算按補償后最大電壓變動允

12、許值dlim來確定按安裝點電壓調(diào)整量U%確定7-4 供電系統(tǒng)的無功功率補償27/33四、常用無功補償裝置無功補償裝置的類型按補償裝置接入方式分：串聯(lián)補償：補償裝置與負荷串聯(lián)接入供電線路；并聯(lián)補償：補償裝置與負荷并聯(lián)接入供電系統(tǒng)；按補償原理分：無源補償與有源補償無源補償：基于LC感容元件的補償有源補償：基于電力電子有源裝置的補償7-4 供電系統(tǒng)的無功功率補償28/337-4 供電系統(tǒng)的無功功率補償29/33分組自動投切補償電容器裝置7-4 供電系統(tǒng)的無功功率補償30/33TSC型靜止無功補償裝置 快速過零投切，無狐開關(guān)7-4 供電系統(tǒng)的無功功率補償31/33TCR型連續(xù)補償裝置 快速連續(xù)補償7-4 供電系統(tǒng)的無功功率補償3