力网的功率损耗和电能损耗主要产生在输电线路和变压器上

力网的功率损耗和电能损耗主要产生在输电线路和变压器上 力网的功率损耗和电能损耗主要产生在输电线路和变压器 上 其中一部分损耗与传输功率有关,主要产生在线路和变压器的串联阻抗上，称为变动损耗，这部分损耗占比重较大;另一部分损耗仅与电压有关，产生在线路和变压器的并联导纳上，称为固定损耗，如变压器的励磁损耗和线路的电晕损耗。 据统计，电力系统有功功率损耗最多可达到总发电量的20%—30%，这大大增加了发电和输配电设备的容量，造成了动力资源的浪费、电能成本的提高，进而影响整个国民经济。 一、线路功率损耗 line’s power loss 等值图如图所示: 1(线路末端导纳中的功率损耗 (MVar) 式中电压的单位为KV，电纳的单位为S。 2(阻抗上的功率损耗 2 ?Qy2?? BU2 2 ?PL?3IR (MW) ，?QL?3IX~S1)已知流出阻抗的功率2 22 (MVar) ;I—单相电流，KA。 I? S23U2 2 ，则 P2?Q2 U 2 222 (MW); ?PL?3?( S23U2 S2 )?R? 2 ?R 2 ?QL?3?( 3U2 )?X? 2 P2?Q2 U 22 ?X (MVar) ， U2—线路末段电压，KV。 ~S2)已知流入阻抗的功率1，则 I? S13U1 ?PL? P1?Q1 U 2 2 1 22 ?R (MW); 2 ?QL? P1?Q1 U 21 ?X (MVar) ，U1—线路首端电压，KV。 注意:上式中的功率必须是流入或流出阻抗的功率，且功率和电压应 是同一点的。 3(线路首端导纳上的功率损耗 (MVar) 式中电压的单位为KV，电纳的单位为S。 二、变压器的功率损耗 transformer’s power loss 1(双绕组变压器 2 ?Qy1?? BU1 2 ?PTG?U1?GT 2 2 ; ?QTB 2 ?U1?BT 2 2 221 2 ?PTR??QTX? P2?Q2 U 2 22 ?RT 2 ?PTR??QTX? P1?Q1 U 2 ?RT?XT P2?Q2 U 22 U 或 式中功率单位为MW、MVar，电压单位为KV。 2(三绕组变压器 P?QP?Q~ ?ST1?121?RT1?j121?XT1 U1U1 P?QP?Q~ ?ST2?222?RT2?j222?XT2 U1U1 P?QP?Q~ ?ST3?323?RT3?j323?XT3 U1U1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ?XT P1?Q1 21 式中:U1—变压器一次绕组的额定电压，KV; P1、P2、P3、Q1、Q2、Q3—相应绕组的负荷，MW, MVar。 RTi、XTi —归算到变压器一次侧的数值。 3(可根据变压器短路和空载试验数据计算功率损耗 ?PTR??PK?( SSN ) 2 ; ?QTR? U K % 100 ?SN?( SSN ) 2 100 ; 有n台参数相同的变压器并列运行时: ?PTR?n?PK?( SnS N ?PTG??P0 ?QTB? I0% SN ) 2 ; ?QTR?n? UK%100 ?SN?( SnS N ) 2 ; 三、电能损耗 electric energy loss 电力网损耗率%= ?PTG?n?P0 ?QTB?n? I0%100 SN ?100 某段时间内电力网的功该时间段内电力网的供 率损耗电量 ? 1(如果一段时间t内线路的负荷不变，则功率损耗不变; 相应的电 能损耗为: ?A??P?t? P?QU 22 2 (kwh) 有功、无功单位依次为kW 、kVar。 ?3 ?Rt?10 ?3 U实际负荷随时在变,故:(kwh) 但负荷随时间变化规律很难准确表达，故只能近似计算。 2(按最大 负荷损耗时间?计算 ? Pmax—年最大负荷， Tmax—年最大负荷利用小时数 用户以Pmax持续运行Tmax所消耗的电能为该用户以变负荷运行全年 2 ?A? ? t ?P?dt?R?10 ? t P?Q 22 ?dt maxmax?0 所消耗的电能A，即: 对于同类用户，Pmax有所不同，但Tmax基本接近;Tmax反映用电规律。 ?最大负荷损耗时间? 如果在?小时内，线路输送的功率一直保持最大负荷Smax(对应的 A? 8760 P?dt?P?T 有功损耗为?Pmax)，则它损耗的电能恰好等于线路按实际负荷曲线运行全年所损耗的电能。?A??Pmax?? 可依据Tmax和cos?从表2-4中查出。 cos?越?与cos?有关(因为一部分有功损耗是由传输无功引起的)， 低，则由于输送的无功增大，相应的?值也越大。 ? 线路全年电能损耗 (kwh) Imax—装置的最大负荷电流，A。 ? 对于电压为额定值时，变压器全年电能损耗 ?A??Pmax ????P0?T ?A??Pmax???3ImaxR???10 2 ?3 (kwh) 式中:Smax—变压器最大负荷，kVA; SN—变压器额定容量，kVA; T—变压器每年投入运行的小时数，h; n—并列运行的变压器的台数。 N ?A?n?PK?( SmaxnS )???n?P0?T 2 ?4-3 开式网潮流计算 Power Flow Calculation of Radial Network 一、 潮流计算的目的: 在给定运行条件和系统接线方式下，阐明电力网各部分的运行状态。 潮流计算方法:手算(解析法)、物理模拟装置(实测各处潮流)、 计算机算法。 二、 简单开式电力网潮流计算 Power Flow Calculation of Radial Network 第一种已知条件:已知同一点的功率和电压。 ? ~~ S 和S1，求f~~ SS和1，求f ? 如已知Uf和 第二种已知条件:已知不同点的功率和电压。 ? ~Sf ? ~ ，求U1和S1;或由U1 ? 和Uf。 ? 如已知U1和 ? ~Sf ? ，求 U f ~ S和1;或由U ?f 和U1。 <一> 已知和 计算步骤: f U ~Sf ? ，求U1 ~S和1 2 2 变压器阻抗上的功率损耗: Pf?Qf~ ?STZ?(RT?jXT)2 Uf ~'~~S2?Sf??STZ ?UT? PfRT?QfXT U f 变压器阻抗上的电压损失(忽略?U): ? ? U2?Uf??U ~变压器导纳支路上的功率损耗:?S ~''~'~S?S??S2TY 2 TY ?U2(GT?jBT) 2 ~ ?SLY2??jU 22 Bl2 线路末端导纳支路上的功率损耗: ~''~''~S?S??SL2LY 2 ''2 ''2 P?QL~ ?SLZ?L(RL?jXL)2 U2线路阻抗上的功率损耗: ~'~''~ SL?SL??S L 线路阻抗上的电压损失: ? ? ?U? PLRL?QLX U2 '''' L U1 ?U2??U L ~2B?SLY1??jU1l 2线路首端导纳上的功率损耗: ~~'~S?S??SLLY1 1 ~~ S 与上述过程类似，可由U1和S1推出f ?? ? 和Uf。 ~S，求首端1和U ?f <二> 已知首端电压U1和末端功率 1 迭代法 1)假定末端电压为 2)根据 ?(0)Uf ?(0) Uf ~ Sf (一般取该网络的额定电压) ~(0)S、1 、 ~ Sf ?(0)U，逐级推算功率损耗和电压损耗，求得1 。 ? ~(0) 3)根据S1和给定的U1 ，从首端向末端逐级推算，求得 ?(n)Uf ?(1) Uf 和 ~(1) Sf 4)若 ?(1)Uf 和假设的 ~ Sf ?(0)Uf 相近，则计算结束;否则用求得的 ?(1) Uf 和给 定的重复第2)、3)步，直至推算的和前一次的迭代结 果很接近为止。 该方法在实践中通常认为经过一次反复就可获得足够精确的结果。 2 简化计算法 1) 假设全网各节点电压为额定电压UN。 2) 根据 ~S1 ?(n?1)Uf ~ Sf 和UN，从末端向首端逐级推算功率分布，最终求得 。 ~S3) 根据推得的1 ? 和已知的U1，从首端向末端逐级推算电压分 布，求得Uf。 步骤: Pf?Qf~ ?U?STZ?(RT?jXT)2 UN2) 3) 2 2 L ? ? ? PLRL?QLX U1 '' L ' ~'~~ S2?Sf??STZ ? U2 ?U1??UL '2 ?UT?~2 ?S?U(G?jB)NTT TY ~''~'~S?S??S2TY 2 ? PRT?Q2XT U2 ? Uf Bl ?U2??UT ~S ~ ?SLY1??jU ''L 2 ~''~ ?S2??SLY1 ''2 ''2 2N P?Q~ ?SLZ?L2L(RL?jXL) UN ~'~''~ SL?SL??SLZ 该方法计算结果有一定的误差，但在工程计算允许范围内。 三、开式地方电力网潮流计算 Power flow calculation of local power network 35Kv及以下、供电距离在几十公里以内，输送功率较小，进行功率分布和电压计算时，可作以下简化: 1) 等值电路中不计对地导纳以及导纳中的功率损耗; 2) 不计阻抗上的功率损耗; 3) 不计电压降落的横分量; 4) 用UN代替实际电压进行电压损耗计算。 1(具有集中负荷的开式地方网 ?画等值电路并求参数; ?计算潮流分布; ?计算电压损耗。 2(具有均匀分布负荷的开式地方网 2 ~ ~ ?SLY2??jU 2N Bl2 S1 ~'~?SL??SLY d(?U)?(lc?l)p?r1?dl?(lc?l)q?x1?dl UN ——线路单位长度有功(kW/km)、无功(kvar/km) r1、x1——线路单位长度电阻、电抗。 p、q ?Ubc??lclbd(?U)? ??lc(lc?l)p?r1?dl?(lc?l)q?x1?dlUNlb ， Pr1?Qx1 UN ?U ?U?P?r1?Q?x1lc?lb?UN2P?(lc?lb)?pAb QN?(lc?lb)?q(lc?lb)p?r1lb?(lc?lb)q?x1lbUAb??lb P、Q——线路上均匀分布负荷的总有功、总无功。 上式表明:可以用一个集中负荷来等值代替均匀分布负荷; 等值集中负荷大小为均匀负荷的总和; 等值集中负荷位于bc段中点。 Ac??U??Ubc?P?r1?Q?x1lb?lc?UN2