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核心提示：
一、損耗分析
1.1理論線損計(jì)算法
線損理論計(jì)算方法主要有均方根電流法、平均電流法、最大電流法、最大負(fù)荷損失小時(shí)法等。平均電流法、最大電流法是由均方根電流法派生出的方法，而最大負(fù)荷損失小時(shí)法主要適用于電力網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。比較有代表性的傳統(tǒng)方法是均方根電流法。
均方根電流法的物理概念是線路中流過的均方根電流所產(chǎn)生的電能損耗，相當(dāng)于實(shí)際負(fù)荷在同一時(shí)期內(nèi)所消耗的電能。其計(jì)算公式如下：
應(yīng)用均方根電流法計(jì)算10kV配電線路線損主要存在以下問題：
①由于配電變壓器的額定容量不能體現(xiàn)其實(shí)際用電量情況，因此對于沒有實(shí)測負(fù)荷記錄的配電變壓器，用均方根電流核與變壓器額定容量成正比的關(guān)系來計(jì)算一般不是完全符合實(shí)際負(fù)荷情況的。
②各分支線和各線段的均方根電流根據(jù)各負(fù)荷的均方根電流代數(shù)相加減而得到，而在一般情況下，實(shí)際系統(tǒng)各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷曲線形狀和功率因數(shù)都不相同，因此用負(fù)荷的均方根電流直接代數(shù)相加減來得到各分支線和各線段的均方根電流不盡合理。這是產(chǎn)生誤差的主要原因。
1.2網(wǎng)損計(jì)算法
1.2.1均方根電流法
均方根電流法原理簡單，易于掌握，對局部電網(wǎng)和個(gè)別元件的電能損耗計(jì)算或當(dāng)線路出日處僅裝設(shè)電流表時(shí)是相當(dāng)有效的，尤其是在0.4-10kV配電網(wǎng)的電能損耗計(jì)算中，該法易于推廣和普及，但缺點(diǎn)是負(fù)荷測錄工作量龐大，需24h監(jiān)測，準(zhǔn)確率差，計(jì)算精度小，日由于當(dāng)前我國電力系統(tǒng)運(yùn)行管理缺乏自動反饋用戶用電信息的手段，給計(jì)算帶來困難，所以該法適用范圍具有局限性。
1.2.2節(jié)點(diǎn)等值功率法
節(jié)點(diǎn)等值功率法方法簡單，適用范圍廣，對運(yùn)行電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)損的理論分析時(shí)，所依據(jù)的運(yùn)行數(shù)據(jù)來自計(jì)費(fèi)用電能表，即使不知道具體的負(fù)荷曲線形狀，也能對計(jì)算結(jié)果的最大可能誤差作出估計(jì)，并且電能表本身的準(zhǔn)確級別比電流表要高，又有嚴(yán)格的定期校驗(yàn)制度，因此發(fā)電及負(fù)荷24h的電量和其他運(yùn)行參數(shù)等原始數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，且容易獲取。這種方法使收集和整理原始資料的工作大為簡化，在本質(zhì)上，這種方法是將電能損耗的計(jì)算問題轉(zhuǎn)化為功率損耗的計(jì)算問題，或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為潮流計(jì)算問題，這種方法相對比較準(zhǔn)確而又容易實(shí)現(xiàn)，因而在負(fù)荷功率變化小大的場合下可用于任意網(wǎng)絡(luò)線損的計(jì)算，井得到較為滿意的結(jié)果。但缺點(diǎn)是該法實(shí)際計(jì)算過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且計(jì)算結(jié)果精度低。因?yàn)樵摲ㄖ皇峭ㄟ^將實(shí)際連續(xù)變化的節(jié)點(diǎn)功率曲線當(dāng)作階梯性變化的功率曲線處理或查負(fù)荷曲線形狀系數(shù)的方式獲取節(jié)點(diǎn)等效功率近似地考核系統(tǒng)狀態(tài)。
二、降損措施
1.簡化電網(wǎng)的電壓等級.減少重復(fù)的變電容量城市電網(wǎng)改造工程要求做到：從500kV到380/220V之間只經(jīng)過4次變壓。除東北部分電網(wǎng)采用500kV、220kV、63kV、10kV、380/220V5個(gè)等級外。其它電網(wǎng)采用500(330)kV、220kV、110(或35)kV、10kV、380/220V5個(gè)等級。即高壓配電電壓在110kV或35kV之間選擇其中之一作為發(fā)展方向。非發(fā)展方向的網(wǎng)絡(luò)采用逐步淘汰或升壓的措施。
2．提高輸電容量，優(yōu)化利用發(fā)電資源
建設(shè)新的交流或直流輸電線路，升級現(xiàn)有線路和使現(xiàn)有線路的運(yùn)行逼近它們的熱穩(wěn)定極限，是提高輸電容量的三種主要方法。
當(dāng)采用架空輸電線路，遠(yuǎn)距離大容量傳輸電能時(shí)，高壓直流輸電線路(HVDC)的效率比高壓交流輸電線路更高一些。在同樣的電壓等級下，HVDC系統(tǒng)的輸電容量是交流線路的2到5倍；而當(dāng)傳輸?shù)墓β氏嗤瑫r(shí)，由于直流線路不傳輸無功功率，換流器的損耗僅為傳輸功率的1.0%～1.5%，因此HVDC輸電系統(tǒng)的總損耗要小于交流系統(tǒng)。
提高現(xiàn)有線路的輸電容量，可以提高電壓等級，增加導(dǎo)線截面積及每相的分裂導(dǎo)線數(shù)，或采用耐高溫線材。最近耐高溫線材技術(shù)的進(jìn)步，為減輕中短距離輸電線的熱穩(wěn)定極限的限制提供了一條有效途徑。采用耐高溫線材的輸電線傳輸?shù)碾娏魇瞧胀ň�材輸電線(例如鋁包鋼增強(qiáng)型導(dǎo)線)的2到3倍，而它的截面直徑與普通導(dǎo)線相同，不會增加桿塔等支撐結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)。在許多情況下，由于電壓約束、穩(wěn)定性約束和系統(tǒng)運(yùn)行約束的限制，輸電線路的運(yùn)行容量遠(yuǎn)低于線路的熱穩(wěn)定極限。許多技術(shù)即針對如何提高輸電容量的利用程度而被發(fā)明出來。例如，當(dāng)發(fā)生“并聯(lián)支路潮流”或“環(huán)路潮流”問題時(shí)，調(diào)相器常被用來消除支路的熱穩(wěn)定限制。串聯(lián)電容補(bǔ)償是另一種遠(yuǎn)距離高壓交流輸電線路常用的提高輸電容量的方法。現(xiàn)在人們利用大功率電力電子技術(shù)開發(fā)了一系列設(shè)備，統(tǒng)稱為柔性交流輸電設(shè)備，它可以使人們更好地利用輸電線、電纜和變壓器等相關(guān)設(shè)備的容量。據(jù)估計(jì)，柔性交流輸電設(shè)備的推廣應(yīng)用，可以將現(xiàn)在受電壓約束和穩(wěn)定約束限制的線路的最大輸電容量提高20%~40%。
3.合理進(jìn)行無功補(bǔ)償，提高電網(wǎng)的功率因素
無功補(bǔ)償按補(bǔ)償方式可分為集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償。
3.1集中補(bǔ)償：
在變電站低壓側(cè)，安裝無功補(bǔ)償裝置(電容器)，安裝配置容量按負(fù)荷高峰時(shí)的無功功率平衡計(jì)算，安裝電容補(bǔ)償裝置的目的是根據(jù)負(fù)荷的功率因數(shù)的高低而合理及時(shí)投切電容器，從而保證電網(wǎng)的功率因數(shù)接近0.9，減少高壓電網(wǎng)所輸送的無功功率，使輸電線路的電流減少，從而降低高壓電網(wǎng)的網(wǎng)損。
3.2分散補(bǔ)償：由于電力用戶所使用的電器設(shè)備大多都是功率因數(shù)較低，例如工廠的電動機(jī)、電焊機(jī)的功率因數(shù)更低，為提高功率因數(shù)，要求大電力用戶的變壓器低壓側(cè)安裝電力電容器，其補(bǔ)償原理與變電站的無功補(bǔ)償大致相同，不同的是用戶就地補(bǔ)償采用隨機(jī)補(bǔ)償，利用無功補(bǔ)償自動投人裝置及時(shí)、合理地投切無功補(bǔ)償電容器，保證10kV電網(wǎng)的功率因數(shù)符合要求(接近0.9)，從而減少10kV配電線路的電能損耗。例如：10kV線路末端進(jìn)行無功補(bǔ)償，如補(bǔ)償前0.7到補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.9，經(jīng)過補(bǔ)償后，電能損失減少了39.5%，節(jié)能效果可見一斑。
4.抓緊電網(wǎng)建設(shè)，更換高耗能設(shè)備
導(dǎo)線的電阻和電抗與其截面積成反比.因此，截面積小的線路電阻和電抗大，在輸送相同容量負(fù)荷情況下，其有功和無功損耗大。目前，配電網(wǎng)，特別是農(nóng)網(wǎng)中，部分線路線徑截面小，負(fù)荷重，導(dǎo)致線損率偏高。此外，配電網(wǎng)中還存在相當(dāng)數(shù)量的高耗能配電變壓器，其空載損耗P、短路損耗P、空載電流百分值I%、短路電壓百分比U%等參數(shù)偏大.根據(jù)這些情況，應(yīng)抓緊網(wǎng)架建設(shè)，強(qiáng)化電網(wǎng)結(jié)
1.1理論線損計(jì)算法
線損理論計(jì)算方法主要有均方根電流法、平均電流法、最大電流法、最大負(fù)荷損失小時(shí)法等。平均電流法、最大電流法是由均方根電流法派生出的方法，而最大負(fù)荷損失小時(shí)法主要適用于電力網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。比較有代表性的傳統(tǒng)方法是均方根電流法。
均方根電流法的物理概念是線路中流過的均方根電流所產(chǎn)生的電能損耗，相當(dāng)于實(shí)際負(fù)荷在同一時(shí)期內(nèi)所消耗的電能。其計(jì)算公式如下：
應(yīng)用均方根電流法計(jì)算10kV配電線路線損主要存在以下問題：
①由于配電變壓器的額定容量不能體現(xiàn)其實(shí)際用電量情況，因此對于沒有實(shí)測負(fù)荷記錄的配電變壓器，用均方根電流核與變壓器額定容量成正比的關(guān)系來計(jì)算一般不是完全符合實(shí)際負(fù)荷情況的。
②各分支線和各線段的均方根電流根據(jù)各負(fù)荷的均方根電流代數(shù)相加減而得到，而在一般情況下，實(shí)際系統(tǒng)各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷曲線形狀和功率因數(shù)都不相同，因此用負(fù)荷的均方根電流直接代數(shù)相加減來得到各分支線和各線段的均方根電流不盡合理。這是產(chǎn)生誤差的主要原因。
1.2網(wǎng)損計(jì)算法
1.2.1均方根電流法
均方根電流法原理簡單，易于掌握，對局部電網(wǎng)和個(gè)別元件的電能損耗計(jì)算或當(dāng)線路出日處僅裝設(shè)電流表時(shí)是相當(dāng)有效的，尤其是在0.4-10kV配電網(wǎng)的電能損耗計(jì)算中，該法易于推廣和普及，但缺點(diǎn)是負(fù)荷測錄工作量龐大，需24h監(jiān)測，準(zhǔn)確率差，計(jì)算精度小，日由于當(dāng)前我國電力系統(tǒng)運(yùn)行管理缺乏自動反饋用戶用電信息的手段，給計(jì)算帶來困難，所以該法適用范圍具有局限性。
1.2.2節(jié)點(diǎn)等值功率法
節(jié)點(diǎn)等值功率法方法簡單，適用范圍廣，對運(yùn)行電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)損的理論分析時(shí)，所依據(jù)的運(yùn)行數(shù)據(jù)來自計(jì)費(fèi)用電能表，即使不知道具體的負(fù)荷曲線形狀，也能對計(jì)算結(jié)果的最大可能誤差作出估計(jì)，并且電能表本身的準(zhǔn)確級別比電流表要高，又有嚴(yán)格的定期校驗(yàn)制度，因此發(fā)電及負(fù)荷24h的電量和其他運(yùn)行參數(shù)等原始數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，且容易獲取。這種方法使收集和整理原始資料的工作大為簡化，在本質(zhì)上，這種方法是將電能損耗的計(jì)算問題轉(zhuǎn)化為功率損耗的計(jì)算問題，或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為潮流計(jì)算問題，這種方法相對比較準(zhǔn)確而又容易實(shí)現(xiàn)，因而在負(fù)荷功率變化小大的場合下可用于任意網(wǎng)絡(luò)線損的計(jì)算，井得到較為滿意的結(jié)果。但缺點(diǎn)是該法實(shí)際計(jì)算過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且計(jì)算結(jié)果精度低。因?yàn)樵摲ㄖ皇峭ㄟ^將實(shí)際連續(xù)變化的節(jié)點(diǎn)功率曲線當(dāng)作階梯性變化的功率曲線處理或查負(fù)荷曲線形狀系數(shù)的方式獲取節(jié)點(diǎn)等效功率近似地考核系統(tǒng)狀態(tài)。
二、降損措施
1.簡化電網(wǎng)的電壓等級.減少重復(fù)的變電容量城市電網(wǎng)改造工程要求做到：從500kV到380/220V之間只經(jīng)過4次變壓。除東北部分電網(wǎng)采用500kV、220kV、63kV、10kV、380/220V5個(gè)等級外。其它電網(wǎng)采用500(330)kV、220kV、110(或35)kV、10kV、380/220V5個(gè)等級。即高壓配電電壓在110kV或35kV之間選擇其中之一作為發(fā)展方向。非發(fā)展方向的網(wǎng)絡(luò)采用逐步淘汰或升壓的措施。
2．提高輸電容量，優(yōu)化利用發(fā)電資源
建設(shè)新的交流或直流輸電線路，升級現(xiàn)有線路和使現(xiàn)有線路的運(yùn)行逼近它們的熱穩(wěn)定極限，是提高輸電容量的三種主要方法。
當(dāng)采用架空輸電線路，遠(yuǎn)距離大容量傳輸電能時(shí)，高壓直流輸電線路(HVDC)的效率比高壓交流輸電線路更高一些。在同樣的電壓等級下，HVDC系統(tǒng)的輸電容量是交流線路的2到5倍；而當(dāng)傳輸?shù)墓β氏嗤瑫r(shí)，由于直流線路不傳輸無功功率，換流器的損耗僅為傳輸功率的1.0%～1.5%，因此HVDC輸電系統(tǒng)的總損耗要小于交流系統(tǒng)。
提高現(xiàn)有線路的輸電容量，可以提高電壓等級，增加導(dǎo)線截面積及每相的分裂導(dǎo)線數(shù)，或采用耐高溫線材。最近耐高溫線材技術(shù)的進(jìn)步，為減輕中短距離輸電線的熱穩(wěn)定極限的限制提供了一條有效途徑。采用耐高溫線材的輸電線傳輸?shù)碾娏魇瞧胀ň�材輸電線(例如鋁包鋼增強(qiáng)型導(dǎo)線)的2到3倍，而它的截面直徑與普通導(dǎo)線相同，不會增加桿塔等支撐結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)。在許多情況下，由于電壓約束、穩(wěn)定性約束和系統(tǒng)運(yùn)行約束的限制，輸電線路的運(yùn)行容量遠(yuǎn)低于線路的熱穩(wěn)定極限。許多技術(shù)即針對如何提高輸電容量的利用程度而被發(fā)明出來。例如，當(dāng)發(fā)生“并聯(lián)支路潮流”或“環(huán)路潮流”問題時(shí)，調(diào)相器常被用來消除支路的熱穩(wěn)定限制。串聯(lián)電容補(bǔ)償是另一種遠(yuǎn)距離高壓交流輸電線路常用的提高輸電容量的方法。現(xiàn)在人們利用大功率電力電子技術(shù)開發(fā)了一系列設(shè)備，統(tǒng)稱為柔性交流輸電設(shè)備，它可以使人們更好地利用輸電線、電纜和變壓器等相關(guān)設(shè)備的容量。據(jù)估計(jì)，柔性交流輸電設(shè)備的推廣應(yīng)用，可以將現(xiàn)在受電壓約束和穩(wěn)定約束限制的線路的最大輸電容量提高20%~40%。
3.合理進(jìn)行無功補(bǔ)償，提高電網(wǎng)的功率因素
無功補(bǔ)償按補(bǔ)償方式可分為集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償。
3.1集中補(bǔ)償：
在變電站低壓側(cè)，安裝無功補(bǔ)償裝置(電容器)，安裝配置容量按負(fù)荷高峰時(shí)的無功功率平衡計(jì)算，安裝電容補(bǔ)償裝置的目的是根據(jù)負(fù)荷的功率因數(shù)的高低而合理及時(shí)投切電容器，從而保證電網(wǎng)的功率因數(shù)接近0.9，減少高壓電網(wǎng)所輸送的無功功率，使輸電線路的電流減少，從而降低高壓電網(wǎng)的網(wǎng)損。
3.2分散補(bǔ)償：由于電力用戶所使用的電器設(shè)備大多都是功率因數(shù)較低，例如工廠的電動機(jī)、電焊機(jī)的功率因數(shù)更低，為提高功率因數(shù)，要求大電力用戶的變壓器低壓側(cè)安裝電力電容器，其補(bǔ)償原理與變電站的無功補(bǔ)償大致相同，不同的是用戶就地補(bǔ)償采用隨機(jī)補(bǔ)償，利用無功補(bǔ)償自動投人裝置及時(shí)、合理地投切無功補(bǔ)償電容器，保證10kV電網(wǎng)的功率因數(shù)符合要求(接近0.9)，從而減少10kV配電線路的電能損耗。例如：10kV線路末端進(jìn)行無功補(bǔ)償，如補(bǔ)償前0.7到補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.9，經(jīng)過補(bǔ)償后，電能損失減少了39.5%，節(jié)能效果可見一斑。
4.抓緊電網(wǎng)建設(shè)，更換高耗能設(shè)備
導(dǎo)線的電阻和電抗與其截面積成反比.因此，截面積小的線路電阻和電抗大，在輸送相同容量負(fù)荷情況下，其有功和無功損耗大。目前，配電網(wǎng)，特別是農(nóng)網(wǎng)中，部分線路線徑截面小，負(fù)荷重，導(dǎo)致線損率偏高。此外，配電網(wǎng)中還存在相當(dāng)數(shù)量的高耗能配電變壓器，其空載損耗P、短路損耗P、空載電流百分值I%、短路電壓百分比U%等參數(shù)偏大.根據(jù)這些情況，應(yīng)抓緊網(wǎng)架建設(shè)，強(qiáng)化電網(wǎng)結(jié)
