1、 电力系统稳态分析 课程设计 题 目 ： 电力网损耗分析论文 学 院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 白彦江 指导教师： 刘永科 职称： 副教授 完成日期： 2015 年 6 月 25 日 二一五年 六 月 河西学院本科生课程设计任务书 设 计 题 目 电力网损耗分析论文 作 者 姓 名 白彦江 学院、专业、年级 物电学院电气工程及其自动化 121 班 指导教师姓名、职称 刘永科 副教授 任务下达日期 2015 年 5 月 20 日 一、 设计内容 从电力网损耗的分类与形成成因，技术管理，研究方法，降损措施等方面对电力网损耗做以分析和研究。 二、论文的基本要求
2、1.论文要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言正确。 2.论文要求内容全面，丰富。 3.论文 (设计 )进度安排 阶段 论文（设计）各阶段名称 起止日期 1 熟悉设计任务书、设计题目及设 计背景资料 5.20 5.25 2 查阅有关资料 5.26 5.27 3 阅读设计要求必读的参考资料 5.28 5.29 4 书写设计说明书 5.30 6.15 5 小组答辩质疑 6.21 6.22 6 上交设计成果 6.30 参考文献： 1 单渊达 . 电能系统基础 M.北京：机械工业出版社， 2005. 2 韩祯祥 . 电力系统分析 M.第三版 .杭州：浙江大学出版社， 2005. 3 胡虔生 . 电机学
3、 M.第三版 .北京：中国电力出版社， 2005. 4 刘介才 . 工厂供电 M.北京：机械工业出版社， 2008. 5 武永强等 . 电力网电能损耗成因分析及降损措施 J.内蒙古电力技术， 2005， 6 王涛，黄民翔 . 电网经济运行降损节能研究 J.华东电力， 2008， 36(9):117-119. 7 刘开全 . 电力变压器的经济运行于分析 J.四川电力技术， 2008， 31(1):54-55. 8 张翼翔 . 三相负荷的平衡与损耗 J.长冶学院学报， 2007， 25(2):62-64. 9 畅圣才 . 降低电能损耗的方法和措施 J.农村电气化， 1996， (12):36. 1
4、0 陈珩 .电力系统稳态分析（第三版） M，北京，中国电力出版社， 2007 11 何仰赞 .温增银 .电力系统分析第三版 M，武汉 ,华中科技大学出版社， 2002 教 研 室 意 见 负责人签名： 年 月 日 目 录 摘 要 . 1 关键词 . 1 引言 . 2 1 绪论 . 3 1.1 电力系统概述 . 3 1.2 电力系统负荷和负荷曲线 . 4 1.3 电力系统中性点运行方式 . 4 2 电力网损耗的分类与形成成因 . 7 2.1 电力系统主要元件的参数及等效电路 . 7 2.2 电力网损耗的分类 . 11 2.3 技术线损产生的原因 . 12 2.4 管理线损的成因 . 17 3 降
5、低线损的措施 . 18 3.1 技术降损 . 18 3.2 管理降损 . 27 4 结论 . 27 参考文献 . 29 1 摘 要 电力网中各元件产生的电能损耗之和 , 称为电力网损耗 , 简称线损。线损是供电企业重要的经济技术指标，体现了电力系统生产运行和经营管理的水平。电网线损包括技术线损和管理线损，而技术线损又分为不变损耗和可变损耗。不变损耗与负载两端的电压呈正相关，而与负载大小无关 ,又称空载损耗；可变损耗与负载电流的平方成正比，又称负载损耗 。 管理线损是指因管理工作不善 ,规章制度不健全等造成的 损耗。本文通过深入分析线损的成因，提出了：提高电力网的功率因数、使输配电变压器处于经济
6、运行状态、调整电网电压和电力线路的运行方式、平衡三相负荷、改造电网结构及加强电力企业营业管理等一系列降损措施。并能够针对某一特定的电网分布提出合理有效的降损措施。 关键词 ：电能损耗 ； 不变损耗；可变损耗；无功补偿；经济运行 2 引言 国家电网公司的一份资料指出，全国仅变压器的运行损耗量达到 1100 亿 kwh 以上 ！ 这个数字意味着什么 ？ 意味着这个数字占去了全国总发电量的 10%，而这个 10%相当于 3个中等省份的用电量之和 ！ 当今 世界，能源需求的增加和一次能源的不可再生性早已成为不争的事实，金融危机在全球不断蔓延和加剧。当节能减排、科学发展观已成为一项社会责任时；当全球经济
7、发展放缓、供电量增幅下降时；当 500kV 级 电网逐渐成为我国的主力电网 时，降低电力网的损耗的意义不言而喻 ！ 在电能的输送和分配过程中 , 电力网中各个元件所产生的功率损耗和电能损耗之和 , 通称为供电损耗 , 简称线损。线损电量占供电量的百分比称为线路损失率 , 简称 线损率 ,线损率是国家考核电力部门电能损耗水平的一项重要技术经济指标 ,电网线损是供电企业重要的考核指标之一，它 直接影响企业的经济效益，体现了电力系统规划设计、生产运行和经营管理的水平。在当前严峻的国际经济形势下，能否以节能减排为契机、以科学发展观的指导思想统领全局，分别在技术上和管理上有效地降低线损，直接关系到电力企
8、业各部门竞争力和经济效益能否得到提高。 本文详细地论述了电网损耗的分类、成因及影响，对于电网各主要元件提出了线损的理论计算方法，分别从技术上和管理上提出了具体降低电网损耗的措施，并能够针对某一实际电网的分布，进行实际调研、计算，继而得出较为合理有效的降损措施，使电力网既能为用户输送高质量的电能，又能安全 、稳定、经济、高效地运行。 3 1 绪论 1.1 电力系统概述 深入分析电力网电能损耗，首先必须对电力网及其相关联的知识点有一个系统、全面的把握。 1.1.1 电力系统、电力网的定义 发电厂中生产出来的电能，通过电力网输送给散布在各地的电能用户。由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用
9、户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统 4。 电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，成为电力网过称电网。电网可按电压高低和供电范围大小分为区域电网和地方电网。区域 电网供电范围大，电压一般在 220kv 以上。地方电网的供电范围较小，最高电压一般不超过 110kv。 1.1.2 电力系统的电压等级 电力系统的能量输送是靠电力线路来完成的，当输送功率一定时，输电电压越高，电流越小，相应的导线载流部分的截面积越小，相应的导线投资也越小；但同时电压越高，对耐压的绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等的投资也越大。综合经济技术比较，对一定的输送功率和输送距离有一最合适的
10、线路电压。 （ 1）各级电压的送电线路及其输送能力如表 1.1 所示 1: 额 定 电 压 k v 送 电 容 量 / m w 送 电 距 离 / k m1 02 03 56 01 1 02 2 03 3 05 0 07 5 01 0 0 00 . 2 - 2 . 01 . 0 - 5 . 52 . 0 - 1 . 53 . 5 - 3 01 0 - 5 01 0 0 - 5 0 0 02 0 0 - 8 0 01 0 0 0 - 1 5 0 02 0 0 0 - 2 5 0 0- -1 0 - 2 01 5 - 3 02 0 - 5 03 0 - 1 0 05 0 - 1 5 01 0 0
11、- 3 0 02 0 0 - 6 0 01 5 0 - 8 5 05 0 0 以 上- -表 1-1 各级电压的输送能力 表注：表中额定电压为线电压。 （ 2）电网中主要设备的额定电压 发电机的额定电压比同级电网的额定电压高 5%。因为电力线路允许的电压偏差为 5% ，为使整个线路的平均电压维持在额定值，线路首端的电压宜较线路额定电压高 5% 电力变压器的额定电压要分成一次侧和二次侧两部分来讨论，而具体到每侧的额定电压又要依变压器在电网中所处的位置而定，具体总结如下： 4 一 次 侧二 次 侧与 发 电 机 相 连 （ 即 为 升 压 变 压 器 ） ， 与 发 电 机 的 额 定 电 压 相
12、 同 ， 高 于 同级 电 网 的 5 %与 线 路 相 连 时 ， 即 为 降 压 变 压 器 时 ， 与 电 网 的 额 定 电 压 相 同位 于 变 电 站 时 ， 高 于 所 连 同 级 电 网 额 定 电 压 的 1 0 %位 于 用 户 变 电 所 时 ， 高 于 所 连 同 级 电 网 额 定 电 压 的 5 %1.2 电力系统负荷和负荷曲线 1.2.1 电力系统负荷及分类 用电设备工作时，从电力网中取用的功率或电能称为电力负荷。按用户对供电据可靠性的要求不同和中断供电在政治上的影响、经济上的损失差异，将其分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。其中一级负荷最重要，二级、三级次之。 负
13、荷大小随时间变化的图形称为负荷曲线。可根据需要绘成有功负荷曲线和无功负荷曲线；根据时间变化长短绘成日负荷曲线、月负荷曲线、和年负荷曲线 1。 1.2.2 负荷曲线及其特性系数 （ 1）运行日 荷曲线 以有功负荷为例，在一天内每隔一定间隔将有功功率的平均值记录下来，在直角坐标系中以横轴代表时间、纵轴代表功率，逐点绘成。负荷曲线下所包围的面积表示一天 24h 的电能消耗 dayW 。 dayW = 240 Pdt（ 1-1） （ 2）年负荷曲线 一种是根 据每天最大负荷的情况，按一年 365 天逐一绘制，称为运行年负荷曲线；另一种是电力负荷全年持续曲线，它以全年 8760h 为时间轴，以有功负荷的
14、大小为纵轴。 一年内的电能消耗 87600aW Pdt。在全年持续曲线上找到 maxP ，则必存在 maxT 使 maxP maxT = W a （ 1-2） 称 maxT 为最大负荷年利用小时。 maxT 的大小反应了设备利用的程度和用户负荷的平稳程度。同类型的电力用户，尽管 maxP 可能差别很大，但 maxT 是很接近的；不同工作性质和工作班制的用户， maxT 相差很大。 1.3 电力系统中性点运行方式 中性点如何处理涉及许多方面，如对地绝缘、内部过电压、继电保护、发电机并5 列运行的稳定性等。为消除三次和三的整数倍次谐波，发电机定子绕组都采用 Y 连接。对于 Y 的中性点，通常有两种
15、处理方法，一是不接地，另一种是为防护定子绕组过电压而采用经避雷器接地。变压器 Y接法线圈的中性点，目前有三种处理方法 1： （ 1）中性点不接地 10-35kv 系统主要采 取这种方式，因为此电压等级主要承担供配电任务，而在这种方式下，即使有一相接地，三相之间的电压关系不变，仍能可靠为用户供电，但非故障相的对地电压变为线电压，如图 1-1 所示： AUBCUCAICBICI图 1-1 中性点不接地系统单相接地故障图 系统正常运行时，各相的对地电压为相电压；发生单相接地时，如 C相接地，则剩余 A、 B 两相的对地电压转换成为线电压 ACU 、 BCU ,即变为原来的 3 倍，显然他们的对地电流
16、也为正常时的 3 倍。 CAI = 3 3ACOCU IX （ 1-3） 式中 COI 为正常运行时， A 相对地电容电流； CAI 为 C 相接地时， A相对地电容电流。 这样 C 相的接地电流，即 系统的对地电容电流 为： C CA CBI I I （ 1-4） 在量值上 CI = 3 3 3 3CA CO COI I I ,显然中性点不接地系统发生一相接地时，系统的对地电容电流变为原来的 3倍。 （ 2）直接接地 110kv 及以上电力系统和 380/220V 三相低压系统都属于这种情况。由于中性点的钳位作用，发生单相接地时，非故障相的对地电压不会改变，电气设备的绝缘只需按相电压考虑，这
17、对于 110kv 及以上的高压系统来说绝缘造价降低，是很有经济技术价值的。但单相接地短路相的短路接地电流相当大，断路器会立即动作，造成供电中断。 对于 380/220V 三相低压系统，由于要接单相设备，中性点直接接地可以减少中6 性点的电压偏移，并可用来作为保障人身安全的“保护接零”。 （ 3）中性点经消弧线圈接地 为避免单相 接地时接地点出现断续电弧，引起过电压，在单相接地电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。 消弧线圈是一个铁心线圈，电阻很小、电感很大，当发生单相接地短路时，流过接地点的电流是对地地电容电流 CI 与经过消弧线圈的电感电流 LI 之和， C
18、I 与 LI 方向相反，在接地点相互抵消，是两者的 量值差小于发生电弧的最小电弧电流，从而电弧不再发生。 一般中性点直接接地或经小电阻接地方式的系统称为大接地电流系统，中性点不接地或经高阻抗接地的系统成为小接地电流系统。 7 2 电力网损耗的分类与形成成因 2.1 电力系统主要元件的参数及等效电路 2.1.1 输电线路的参数及其等效电路 输电线路的的架设方式分为架空线路和电缆线路两类，由于电缆线路比架空线路的建设费用高很多，所以电力网中绝大多数都采用架空线路，但它们的参数及等效电路是相同的，下面就分析一下其参数和等效电路 1。 1.常用的输电线路稳态参数有： （ 1）单位长度电阻 电阻 决定线
19、路上的有功功率损耗和电能损耗，因其与线路电流有关，所以是串联参数，符号是 1r ，可按下式计算： 1r = S （ 2-1） 式中 1r 导线单位长度的电阻（ /km）； 导线材料的电阻率（ mm2 /km）； S 导线的额定截面积 (mm2 )。 注： 由于肌肤效应和采用多股绞线使 导线的实际电阻率略大于材料的直流电阻率，进行修正后的电阻率： 铝 31.5 mm2 /km，铜 18.8 mm2 /km； 实际使用时导线的电阻与温度有关，计算或手册查到的阻值均为 20 C 时的值，在精度要求较高时，温度为 t时的值可由下式修正 1r = 20r 1 20tC （ 2-2） 式中 为电阻温度系数，对铜导线 =0.00382，对铝导线 =0.0036 （ 2）单位长度电抗 电抗 当导线中通有交流电流时，在导线中及其周围空间产生交变磁场，因而就存在电感和电抗，电抗是串联参数。通过电磁场理论和整换位循环可每相单位长度电抗： 1x =(0.1445lg mDr +0.0157) （ 2-3） 式中 1x 导线单位长度电抗 （ /km）； mD 三相导线之间的几何均距（ m） , mD = 3 ab bc acD D D ； r 导线的半径（ m）；
