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(hù)的功率因數(shù)減小功率損耗在一條電阻為R的輸電線(xiàn)上，輸送相同有功功率P,對(duì)應(yīng)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(xiàn)路有功功率損 耗下降率為占 P% =1 _(2)100%例如，當(dāng)功率因數(shù)由0.7提高到0.9時(shí)，線(xiàn)路中功率損耗可減少39.5%。提 高用戶(hù)的功率因數(shù)，首先應(yīng)提高負(fù)荷的自然功率因數(shù)，其次是增設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償 裝置。1 提高負(fù)荷的自然功率因數(shù)負(fù)荷的自然功率因數(shù)是指未設(shè)置任何無(wú)功補(bǔ)償 設(shè)備時(shí)負(fù)荷自身的功率因數(shù)。在電力系統(tǒng)負(fù)荷中，異步電動(dòng)機(jī)占相當(dāng)大比重，是系統(tǒng)中主要需要無(wú)功功率 的負(fù)荷。它所需無(wú)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(dòng)機(jī)額定有功功率；Qo勵(lì)磁無(wú)功功率；Qn異步電機(jī)額定負(fù)荷(Pn)運(yùn)行時(shí)異步電動(dòng)機(jī)所需的無(wú)功功率；P電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)荷；B電動(dòng)機(jī)的受載系數(shù)。由式(7 1)可見(jiàn)，異步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁無(wú)功功率 Qo與受載系數(shù)無(wú)關(guān)，而式中第二 項(xiàng)則與受載系數(shù)的平方成正比。在額定無(wú)功功率 Qn中，Qo約占60%70%，第 二項(xiàng)無(wú)功功率只占少部分。因此，隨著受載系數(shù)的降低，異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù) 相應(yīng)降低。若以Q0=0.7Qn計(jì)算，則由1下降為0.5時(shí)，cos由0.7下降為0.54。根據(jù)上面的分析，欲提高負(fù)荷的功率因數(shù)，首先在選擇異步電動(dòng)機(jī)容量

3、時(shí)， 應(yīng)盡量接近它所帶的機(jī)械負(fù)荷，避免“大馬拉小車(chē)”的現(xiàn)象，即電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于 輕負(fù)荷下運(yùn)行，更應(yīng)避免電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在可能的條件下，大容量的用 戶(hù)盡量使用同步電動(dòng)機(jī)，并使其過(guò)激運(yùn)行，向系統(tǒng)發(fā)出無(wú)功功率，從而提高負(fù)荷的功率因數(shù)；如果能對(duì)線(xiàn)繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通以直流勵(lì)磁，就可改作同步機(jī)運(yùn)行。此外，變壓器也是電力網(wǎng)中消耗無(wú)功功率較多的設(shè)備，應(yīng)合理地配置其容量。這些皆為提高負(fù)荷自然功率因數(shù)的技術(shù)措施。2 增設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置設(shè)置無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，即在變電站低壓(610kV或以下電壓)母線(xiàn)上并聯(lián) 調(diào)相機(jī)或電容器，補(bǔ)償負(fù)荷所需的部分或全部無(wú)功功率，以提高設(shè)置點(diǎn)用戶(hù)的功率因數(shù)，從而減少網(wǎng)絡(luò)中輸送的

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

5、的分布取決于各線(xiàn)段的 阻抗。在圖72所示的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中有* *二Sb(Z2 Z3)Sc Z3ffl 7-2壞形網(wǎng)絡(luò)*乙Z2Z3S =這種沒(méi)有外施任何調(diào)節(jié)和控制手段的功率分布稱(chēng)功率的自然分布。但通常這 種自然功率分布不能使網(wǎng)絡(luò)的有功損耗最小。下面推導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)有功損耗最小時(shí)的功率分布。 圖72所示網(wǎng)絡(luò)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(shí)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(shuō)明，當(dāng)環(huán)網(wǎng)內(nèi)功率按各段電阻分布時(shí)， 電網(wǎng)內(nèi)有功功率損耗最小。 這樣的功率分布，稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)功率分布。容易證明，對(duì)于純電阻網(wǎng)絡(luò)或各線(xiàn)段的 X/R比值相等的均一網(wǎng)絡(luò)，功率的自然分布即為有功損耗最小的經(jīng)濟(jì)分布；而對(duì)于非均一網(wǎng)絡(luò)，各線(xiàn)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(luò)自然功率分布變?yōu)榻?jīng)濟(jì)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(duì)實(shí)際的經(jīng)濟(jì)效果以及運(yùn)行中可 能產(chǎn)生的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行全面論證。(1) 在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，裝設(shè)混合型加壓調(diào)壓變壓器 (也稱(chēng)縱橫調(diào)壓變壓器)，產(chǎn)生 附加電動(dòng)勢(shì)及相應(yīng)的循環(huán)功率，如圖 73所示。適當(dāng)調(diào)節(jié)附加電動(dòng)勢(shì)的大小和 相位，可使功率分布接近于經(jīng)濟(jì)分布。(2) 在兩端供電網(wǎng)絡(luò)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(luò)中對(duì)X/R比值特別大的線(xiàn)段，進(jìn)行串聯(lián)電容器補(bǔ)償，以改善網(wǎng)絡(luò) 的不均一性。(4) 當(dāng)以限制短路電流或滿(mǎn)足繼電保護(hù)動(dòng)作選擇性要求為目的，而選擇環(huán)網(wǎng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，開(kāi)環(huán)地點(diǎn)應(yīng)盡可能兼顧到使開(kāi)環(huán)

8、后的功率分布產(chǎn)生的功率損耗最小。三、適當(dāng)提高高壓電力網(wǎng)的運(yùn)行電壓水平電力網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，線(xiàn)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(guò)額定電壓的10%。在不超過(guò)上述規(guī)定的條件下，應(yīng)盡量提高電網(wǎng)運(yùn) 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(shí)，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(yùn)行電壓，最好相應(yīng)地改變變壓器的分接頭。因?yàn)楫?dāng)加在變壓器的電壓 高于變壓器分接頭的額定電壓時(shí)， 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(yīng)地增加了，這就降低了節(jié)約的效 果。通常，對(duì)于變壓器的鐵損在網(wǎng)絡(luò)總損耗中所占比重小于50%的電力網(wǎng)，適當(dāng)

9、提高電力網(wǎng)的運(yùn)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(duì)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(shí)宜適當(dāng)降低運(yùn)行電壓。特別是 610kV的農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)，變壓器鐵損在配電 網(wǎng)總損耗中所占比重可能高達(dá) 60%80%。這是因?yàn)樾∪萘孔儔浩鞯目蛰d電流 較大，農(nóng)村電力用戶(hù)的負(fù)荷率又比較低，變壓器有許多時(shí)間處于輕載狀態(tài)。必須指出，無(wú)論對(duì)哪一類(lèi)電力網(wǎng)，為了經(jīng)濟(jì)目的提高或降低運(yùn)行電壓水平 時(shí)，都應(yīng)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(jì)運(yùn)行變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要是指合理選擇變壓器容量，合理選擇變壓器的臺(tái)數(shù) 等。為了提高供電的可靠性，變電站通常安裝兩臺(tái)同容

10、量的變壓器， 當(dāng)然對(duì)于一 些樞紐變電站也有的安裝多臺(tái)不同容量的變壓器。 在裝有兩臺(tái)或以上變壓器的變 電站中，根據(jù)負(fù)荷的變化適當(dāng)改變投入運(yùn)行變壓器的臺(tái)數(shù)，可以減少功率損耗。 當(dāng)n臺(tái)同容量、同型號(hào)的變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，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(dāng)n-1臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，總的功率損耗為L(zhǎng) Pt (n 4)=(n-1) R圖7-4變壓器功率損耗與 率投人臺(tái)數(shù)的關(guān)羸由上式可見(jiàn)，變壓器鐵芯損耗與臺(tái)數(shù)成 正比，繞組損耗卻與臺(tái)數(shù)成反比。當(dāng)變壓器 輕載運(yùn)行時(shí)，繞組損耗所占比重相對(duì)減小，

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

12、才有經(jīng)濟(jì)意義。 此外，當(dāng)變電站僅有兩臺(tái)變壓器， 在輕負(fù)荷按經(jīng)濟(jì)原則可切除一臺(tái)時(shí)，必須有相應(yīng)的措施保證供電的可靠性。對(duì)于型號(hào)、容量不同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行情況，仍可求出一個(gè)臨界負(fù)荷值， 并適當(dāng)?shù)販p少并聯(lián)運(yùn)行的臺(tái)數(shù)，降低總功率損耗。五、調(diào)整用戶(hù)的負(fù)荷曲線(xiàn)在某一時(shí)段內(nèi)，用戶(hù)的用電量給定的情況下，調(diào)整負(fù)荷曲線(xiàn)，減小高峰負(fù) 荷與低谷負(fù)荷的差值，可降低電能損耗。用戶(hù)的負(fù)荷曲線(xiàn)越平穩(wěn)，網(wǎng)絡(luò)中電能損 耗越小。六、合理安排檢修對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行檢修，往往改變了并聯(lián)運(yùn)行的方式及網(wǎng)絡(luò)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(jì)劃，盡可能降低檢修期間的網(wǎng)絡(luò)損耗。例如，配合工業(yè)用戶(hù)的設(shè)備檢修，或利用節(jié)假日進(jìn)行 輸配電設(shè)備的檢修，縮短檢修時(shí)間，以及采用帶電作業(yè)等。七、對(duì)原有電網(wǎng)進(jìn)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(zhǎng)，配電網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷越來(lái)越重，負(fù) 荷密度也越來(lái)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(duì)降低網(wǎng)損效果極佳。因?yàn)?，?dāng)線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)截面積一 定，負(fù)荷功率不變時(shí)，線(xiàn)路上的功率損耗與電壓平方成反比，電壓提高到原來(lái)的 3倍，功率損耗便降低為原來(lái)的1/9。由于年電能損耗費(fèi)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