輸電損耗配電變壓損耗

配電變壓器分為鐵損(空載損耗)和銅損(負(fù)載損耗)兩部分。鐵損對(duì)某一型號(hào)變壓器來(lái)說(shuō)是固

定的，與負(fù)載電流無(wú)關(guān)。銅損與變壓器負(fù)載率的平方成正比。

配電網(wǎng)電能損失理論計(jì)算方法

配電網(wǎng)的電能損失，包括配電線路和配電變壓器損失。由于配電網(wǎng)點(diǎn)多面廣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，客

戶用電性質(zhì)不同，負(fù)載變化波動(dòng)大，要起模擬真實(shí)情況，計(jì)算出某一各線路在某一時(shí)刻或某

一段時(shí)間內(nèi)的電能損失是很困難的。因?yàn)椴粌H要有詳細(xì)的電網(wǎng)資料，還在有大量的運(yùn)行資料。

有些運(yùn)行資料是很難取得的。另外，某一段時(shí)間的損失情況，不能真實(shí)反映長(zhǎng)時(shí)間的損失變

化，因?yàn)槊總€(gè)負(fù)載點(diǎn)的負(fù)載隨時(shí)間、隨季節(jié)發(fā)生變化。而且這樣計(jì)算的結(jié)果只能用于事后的

管理，而不能用于事前預(yù)測(cè)，所以在進(jìn)行理論計(jì)算時(shí)，都要對(duì)計(jì)算方法和步驟進(jìn)行簡(jiǎn)化。 為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般假設(shè):

(1)線路總電流按每個(gè)負(fù)載點(diǎn)配電變壓器的容量占該線路配電變壓器總?cè)萘康谋壤?，分?/p>

到各個(gè)負(fù)載點(diǎn)上。(2)每個(gè)負(fù)載點(diǎn)的功率因數(shù)cos 相同。 這樣，就能把復(fù)雜的配電線路利

用線路參數(shù)計(jì)算并簡(jiǎn)化成一個(gè)等值損耗電阻。這種方法叫等值電阻法。

等值電阻計(jì)算

設(shè):線路有m個(gè)負(fù)載點(diǎn)，把線路分成n個(gè)計(jì)算段，每段導(dǎo)線電阻分別為R1，R2，R3，…，

Rn，

1.基本等值電阻Re

3.負(fù)載電流附加電阻ReT

在線路結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化時(shí)，Re、ReT、Rez三個(gè)等效電阻其值不變，就可利用一些運(yùn)行參數(shù)

計(jì)算線路損失。

均方根電流和平均電流的計(jì)算

利用均方根電流法計(jì)算線損，精度較高，而且方便。利用代表日線路出線端電流記錄，就可

計(jì)算出均方根電流IJ和平均電流IP。

在一定性質(zhì)的線路中，K值有一定的變化范圍。有了K值就可用IP代替IJ。IP可用線路供

電量計(jì)算得出，電能損失計(jì)算

(1)線路損失功率△P(kW)

△P=3(KIP)2(Re+ReT+ReI)×10-3

如果精度要求不高，可忽略溫度附加電阻ReT和負(fù)載電流附加電阻ReI。

(2)線路損失電量△W

(3)線損率

(4)配電變壓器損失功率△PB

(5)配電變壓器損失電量△WB

(6)變損率 B

(7)綜合損失率為 + B。

另外，還有損失因數(shù)、負(fù)荷形狀系數(shù)等計(jì)算方法。這些計(jì)算方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但計(jì)算誤差較

大，這里就不再分別介紹了。

低壓線路損失計(jì)算方法

低壓線路的特點(diǎn)是錯(cuò)綜復(fù)雜，變化多端，比高壓配電線路更加復(fù)雜。有單相供電，3×3相

供電，3×4相供電線路，更多的是這幾種線路的組合。因此，要精確計(jì)算低壓網(wǎng)絡(luò)的損失

是很困難的，一般采用近似的簡(jiǎn)化方法計(jì)算。

簡(jiǎn)單線路的損失計(jì)算

1.單相供電線路

(1)一個(gè)負(fù)荷在線路末端時(shí):

(2)多個(gè)負(fù)荷時(shí)，并假設(shè)均勻分布:

2.3×3供電線路

(1)一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)在線路末端

(2)多個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，假設(shè)均勻分布且無(wú)大分支線

3.3×4相供電線路

(1)A、B、C三相負(fù)載平衡時(shí)，零線電流IO=0，計(jì)算方法同3×3相線路。

由表6-2可見(jiàn)，當(dāng)負(fù)載不平衡度較小時(shí)，a值接近1，電能損失與平衡線路接近，可用平衡

線路的計(jì)算方法計(jì)算。

4.各參數(shù)取值說(shuō)明

(1)電阻R為線路總長(zhǎng)電阻值。 (2)電流為線路首端總電流?？扇∑骄娏骱途礁娏?。取平均電流時(shí)，需要用修正系

數(shù)K進(jìn)行修正。平均電流可實(shí)測(cè)或用電能表所計(jì)電量求得。

(3)在電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，平均電流用配電變壓器二次側(cè)額定值，計(jì)算最大損耗值，這時(shí)K=1。

(4)修正系數(shù)K隨電流變化而變化，變化越大，K越大;反之就小。它與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)。

復(fù)雜線路的損失計(jì)算

0.4kV線路一般結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。在三相四線線路中單相、三相負(fù)荷交叉混合，有較多的分

支和下戶線，在一個(gè)臺(tái)區(qū)中又有多路出線。為便于簡(jiǎn)化，先對(duì)幾種情況進(jìn)行分析。

1.分支對(duì)總損失的影響

假設(shè)一條主干線有n條相同分支線，每條分支線負(fù)荷均勻分布。主干線長(zhǎng)度為欏£

則主干電阻Rm=roL

分支電阻Rb=roé

總電流為I，分支總電流為Ib=I/n

(1)主干總損失△Pm

(2)各分支總損失△Pb

(3)線路全部損失

(4)分支與主干損失比

也即，分支線損失占主干線的損失比例為/nL。一般分支線小于主干長(zhǎng)度，/nL<1/n

2.多分支線路損失計(jì)算

3.等值損失電阻Re

4.損失功率

5.多線路損失計(jì)算

配變臺(tái)區(qū)有多路出線(或僅一路出線，在出口處出現(xiàn)多個(gè)大分支)的損失計(jì)算。

設(shè)有m路出線，每路負(fù)載電流為I1，I2，…，Im

臺(tái)區(qū)總電流I=I1+I2…+Im

每路損失等值電阻為Re1，Re2，…，Rem

則

△P=△P1+△P2+…+△Pm=3(I21Re1+I22Re2+…+I2mRem)

如果各出線結(jié)構(gòu)相同，即I1=I2=…=Im

Re1=Re2=…=Rem

6.下戶線的損失

主干線到用各個(gè)用戶的線路稱為下戶線。下戶線由于線路距離短，負(fù)載電流小，其電能損失

所占比例也很小，在要求不高的情況下可忽略不計(jì)。

取:下戶線平均長(zhǎng)度為椋?沖個(gè)下戶總長(zhǎng)為L(zhǎng)，線路總電阻R=roL，每個(gè)下戶線的負(fù)載電流

相同均為I。

(1)單相下戶線

△P=2I2R=2I2roL

(2)三相或三相四線下戶

△P=3I2R=3I2roL

電壓損失計(jì)算

電壓質(zhì)量是供電系統(tǒng)的一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)，如果供到客戶端的電壓超過(guò)其允許范圍，就會(huì)

影響到客戶用電設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成用電設(shè)備損壞，給客戶帶來(lái)?yè)p失，所以加強(qiáng)

電壓管理為客戶提供合格的電能是供電企業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

電網(wǎng)中的電壓隨負(fù)載的變化而發(fā)生波動(dòng)。國(guó)家規(guī)定了在不同電壓等級(jí)下，電壓允許波動(dòng)范圍。

國(guó)電農(nóng)(1999)652號(hào)文對(duì)農(nóng)村用電電壓做了明確規(guī)定: (1)配電線路電壓允許波動(dòng)范圍為標(biāo)準(zhǔn)電壓的±7%。

(2)低壓線路到戶電壓允許波動(dòng)范圍為標(biāo)準(zhǔn)電壓的±10%。

電壓損失是指線路始端電壓與末端電壓的代數(shù)差，是由線路電阻和電抗引起的。

電抗(感抗)是由于導(dǎo)線中通過(guò)交流電流，在其周?chē)a(chǎn)生的高變磁場(chǎng)所引起的。各種架空線

路每千米長(zhǎng)度的電抗XO(/km)，可通過(guò)計(jì)算或查找有關(guān)資料獲得。表6-3給出高、低壓配

電線路的XO參考值。

三相線路僅在線路末端接有一集中負(fù)載的三相線路，設(shè)線路電流為I，線路電阻R，電抗為

X，線路始端和末端電壓分別是U1，U2，負(fù)載的功率因數(shù)為cos 。

電壓降△ù=△ù1-△ù2=IZ

電壓損失是U1、U2兩相量電壓的代數(shù)差△U=△U1-△U2

由于電抗X的影響，使得ù1和ù2的相位發(fā)生變化，一般準(zhǔn)確計(jì)算△U很復(fù)雜，在計(jì)算時(shí)可

采用以下近似算法:△U=IRcos +閄sin

一般高低壓配電線路

該類(lèi)線路負(fù)載多、節(jié)點(diǎn)多，不同線路計(jì)算段的電流、電壓降均不同，為便于計(jì)算需做以下簡(jiǎn)

化。

1.假設(shè)條件

線路中負(fù)載均勻分布，各負(fù)載的cos 相同，由于一般高低壓配電線路阻抗Z的cos Z=0.8~

0.95，負(fù)載的cos 在0.8以上，可以用ù代替△U進(jìn)行計(jì)算。

2.電壓損失

線路理論計(jì)算需要大量的線路結(jié)構(gòu)和負(fù)載資料，雖然在計(jì)算方法上進(jìn)行了大量的簡(jiǎn)化，但計(jì)

算工作量還是比較大，需要具有一定專業(yè)知識(shí)的人員才能進(jìn)行。所以在資料不完善或缺少專

業(yè)人員的情況下，仍不能進(jìn)行理論計(jì)算工作。下面提供一個(gè)用測(cè)量電壓損失，估算的電能損

失的方法，這種方法適用于低壓配電線路。

1.基本原理和方法

(1)線路電阻R，阻抗Z之間的關(guān)系

(2)線路損失率

由上式可以看出，線路損失率 與電壓損失百分?jǐn)?shù)△U%成正比，△U%通過(guò)測(cè)量線路首端和

末端電壓取得。k為損失率修正系數(shù)，它與負(fù)載的功率因數(shù)和線路阻抗角有關(guān)。表6-4、表

6-5分別列出了單相、三相無(wú)大分支低壓線路的k值。

在求取低壓線路損失時(shí)的只要測(cè)量出線路電壓降△U，知道負(fù)載功率因數(shù)就能算出該線路的

電能損失率。

2.有關(guān)問(wèn)題的說(shuō)明

(1)由于負(fù)載是變化的，要取得平均電能損失率，應(yīng)盡量取幾個(gè)不同情況進(jìn)行測(cè)量，然后

取平均數(shù)。如果線路首端和末端分別用自動(dòng)電壓記錄儀測(cè)量出一段時(shí)間的電壓降。可得到較

準(zhǔn)確的電能損失率。

(2)如果一個(gè)配變臺(tái)區(qū)有多路出線，要對(duì)每條線路測(cè)取一個(gè)電壓損失值，并用該線路的負(fù)

載占總負(fù)載的比值修正這個(gè)電壓損失值，然后求和算出總的電壓損失百分?jǐn)?shù)和總損失率。

(3)線路只有一個(gè)負(fù)載時(shí)，k值要進(jìn)行修正。

(4)線路中負(fù)載個(gè)數(shù)較少時(shí)，k乘以(1+1/2n)，n為負(fù)載個(gè)數(shù)。

剩余損耗指除了渦流損耗和磁滯損耗以外的其他所有損耗。它是由具有不同機(jī)制的磁弛豫過(guò)程所導(dǎo)致的。在低頻和弱磁場(chǎng)中，剩余損耗主要是磁后效損耗，且與頻率無(wú)關(guān)。高頻下剩余損耗主要包括尺寸共振、疇壁共振和自然共振等引起的損耗。在鐵氧體中剩余損耗占優(yōu)勢(shì)。

磁后效引起的剩余損耗與頻率、疇壁位移和磁化矢量轉(zhuǎn)動(dòng)的阻尼系數(shù)成比例。這種損耗大致有兩類(lèi):里希特型和約旦型損耗。前者與溫度和頻率有關(guān);后者對(duì)溫度和頻率的依賴性甚小。里希特型損耗主要是由雜質(zhì)擴(kuò)散產(chǎn)生的感生各向異性引起的。約旦型損耗則主要是由熱漲落引起的。鐵氧體的里希特?fù)p耗是由于價(jià)電子在離子間擴(kuò)散引起的。

在10赫以上的高頻和超高頻區(qū)，鐵氧體磁譜與磁損耗有關(guān)的磁導(dǎo)率虛分量μ″在不同頻率區(qū)域可能出現(xiàn)幾個(gè)吸收峰，它們對(duì)應(yīng)著共振損耗，也是一種弛豫損耗。隨著頻率升高，這些吸收峰分別是由尺寸共振、疇壁共振、自然共振和自然交換共振引起的。

磁性導(dǎo)體在交變磁場(chǎng)中，由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生渦電流，這就引起磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的振幅和相位在材料內(nèi)部的不均勻分布，并使B的相位落后于H的相位而增加一部分能量損耗，稱為渦流損耗。對(duì)一些金屬磁性材料的實(shí)驗(yàn)研究表明:測(cè)得的磁損耗要比理論計(jì)算的渦流損耗和準(zhǔn)靜態(tài)損耗之和大得多。實(shí)驗(yàn)與理論之差的額外損耗稱為反常損耗。反常損耗部分來(lái)源于疇壁移動(dòng)時(shí)通過(guò)電磁感應(yīng)在疇壁附近感生的微渦流;另一部分則是由于疇壁的釘扎或疇壁的變形。值得注意的是，反常損耗在一些金屬磁性材料(如硅鋼片)總損耗中占很大部分。

磁滯損耗是由于磁性材料中存在不可逆的磁化過(guò)程(疇壁的不可逆位移，磁疇的不可逆轉(zhuǎn)動(dòng))。在準(zhǔn)靜態(tài)磁化情形下，磁滯損耗與磁滯回線的面積成正比。在中等和強(qiáng)交變磁場(chǎng)下，一些金屬磁性材料的磁滯損耗適合施泰因梅茨型經(jīng)驗(yàn)公式。