附件一：低壓配電網(wǎng)理論線損計算分析

線損理論計算是根據(jù)配電網(wǎng)的實際負(fù)荷及正常運行方式，計算配電網(wǎng)中每一元件的實際有功功率損失和在一定時間段內(nèi)的電能損失。通過理論線損計算可以鑒定配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運行方式的經(jīng)濟性，發(fā)現(xiàn)電能損失在電網(wǎng)中分布規(guī)律，考核實際線損是否真實、準(zhǔn)確、合理以及實際線損率和技術(shù)(理論)線損率的差值，明確低壓配電網(wǎng)運行管理的現(xiàn)狀，對降損工作提供理論和技術(shù)依據(jù)，確定技術(shù)降損的主攻方向，提高節(jié)能降損的效益，實現(xiàn)線損精益化管理的要求。

一、低壓配電網(wǎng)各類元件損耗分析模型

由于電力系統(tǒng)的潮流分布是時時變化的，功率損耗△P實際上是時間的函數(shù)，所以，電網(wǎng)的電能損耗△W是電網(wǎng)功率損耗△P在某個時間周期T上的積分，即：

電網(wǎng)的功率損耗△P主要包括線損△PL和變損△PT兩部分，其他的，諸如變電站的動力（操作電源等）、加熱、照明等站用電負(fù)荷，互感器、電抗器、電容器等直接接入電網(wǎng)的一次設(shè)備，以及電壓電流互感器二次負(fù)載的繼保、電能表等測控裝置，在實際電網(wǎng)運行中也有小部分功率損耗。

（一）低壓配電網(wǎng)線路

線路是電網(wǎng)中的電能損耗主要元件，其Π型等值電路如圖6-1所示。

圖6-1 輸電線Π型等值電路

總功率損耗△PL包括對地電導(dǎo)損耗PG和線路載荷損耗PR兩部分，由于線路對地電導(dǎo)損耗主要是由于絕緣子泄露和電暈引起，所以在低壓配電網(wǎng)可作忽略處理；低壓配電網(wǎng)線路損耗一般就是指線路載荷損耗，其與載流量、運行電壓、線路型號、傳輸距離以及負(fù)荷沿線分布情況有關(guān)，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：

P—載荷；

U—線路運行電壓；

λ—功率因數(shù)；

ρ—線路電阻率；

ι—線路長度；

Α—線路截面。

（二）配電網(wǎng)變壓器

變壓器的

型等值電路見圖6-2。

圖6-2 變壓器Γ型等值電路圖

變壓器總功率損耗△PT包括鐵耗PFe和銅損PCu兩部分：即：

式中：

PFe—勵磁支路的渦流損耗；

PCu—變壓器線圈的電阻損耗。

（三）電纜及無功補償電容器介質(zhì)損耗

根據(jù)無功補償電容器的介質(zhì)損失角的正切值tanδ，其定義為tanδ=P/Q，所以電容器有功損耗為P=Q tanδ，再根據(jù)無功補償電容器的投運時間T，無功補償電容器的損耗電量：

同理，電纜線路應(yīng)計及絕緣介質(zhì)中的電能損耗。電纜介質(zhì)損耗電能(三相)：

式中：

U— 電纜運行線電壓，kV；

C— 電纜每相的工作電容，可以由產(chǎn)品目錄查得，或下面的公式計算，F(xiàn)/km；

式中：

ε— 絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，可由產(chǎn)品目錄查得或取實測值；

γε— 絕緣層外半徑，mm；

γi— 線芯的半徑，mm。

（四）環(huán)境溫度影響因素

各種銅、鋁導(dǎo)線在20℃時的單位長度電阻：

其中S為導(dǎo)線的額定（標(biāo)稱）截面積（mm2）；ρ為20℃時的電阻率，它應(yīng)采用下列數(shù)值：鋁的ρ=31.2Ω mm2/km；銅的ρ=18.8Ω mm2/km。這些數(shù)值略大于材料本身的電阻率，這是考慮了絞線每一股長度稍大于導(dǎo)線的長度（約2~3%），而導(dǎo)線的額定截面積一般也略大于實際截面積。

銅和鋁的電阻率是溫度的函數(shù)，溫度每變化10℃，電阻率約變化4%。當(dāng)導(dǎo)線的實際溫度與20℃相差很大時，可用下式求20℃時的電阻值：

式中：

γ20—20℃時的電阻；

α—電阻溫度系數(shù)。銅的α=0.0036(1/C)，鋁的α=0.00382(1/C)。

導(dǎo)線應(yīng)考慮負(fù)荷電流引起的溫升及周圍空氣溫度對電阻變化的影響，進(jìn)行如下修正：

式中：

R20— 每相導(dǎo)線在20℃時的電阻值；

—導(dǎo)線溫升對電阻的修正系數(shù)；（Iyx為當(dāng)周圍空氣溫度為20℃時導(dǎo)線達(dá)到容許溫度時的容許持續(xù)電流，如手冊給出的是相當(dāng)于空氣溫度為25℃時的容許持續(xù)電流，則Iyx應(yīng)乘以1.05）

β2=α(Tav-20)—周圍環(huán)境對電阻的修正系數(shù)，一般當(dāng)月平均氣溫在12—28℃范圍內(nèi)時，可不進(jìn)行β2的修正。（Tav為代表日的平均氣溫，α為導(dǎo)線電阻的溫度系數(shù)，對銅、鋁、鋼芯鋁線，一般可取0.004）

二、低壓配電網(wǎng)理論線損常規(guī)計算方法

線路的損耗計算方法，一般是導(dǎo)線的靜態(tài)參數(shù)、橫截面積、長度等，利用典型日電流、功率等運行參數(shù)，考慮溫度、負(fù)荷特性計算典型日的損耗，進(jìn)而計算月的線路損耗。

根據(jù)《DLT 686-1999電力網(wǎng)電能損耗計算導(dǎo)則》主要推薦有均方根電流法、平均電流法及等值電阻法。線路、變壓器繞組、串聯(lián)電抗器等元件的電能損耗，應(yīng)按元件的日負(fù)荷曲線計算。推薦均方根電流法為基本計算方法。但根據(jù)配電網(wǎng)的實際特點和數(shù)據(jù)采集點的配置情況，合理選擇算法。

低壓配電網(wǎng)損耗分析計算中，通常采用均方根電流法、平均電流法、最大電流法等。采用的計算方法的不同，造成計算結(jié)果的不一致，和實際的線損值差距較大，對配電網(wǎng)節(jié)能降損分析會產(chǎn)生一定的誤區(qū)。

（一）均方根電流法

均方根電流法是基本計算方法。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)于實際負(fù)荷在同一時間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。均方根電流法的優(yōu)點是：方法簡單，按照代表日24小時整點負(fù)荷電流或有功功率、無功功率或有功電量、無功電量、電壓、配電變壓器額定容量、參數(shù)等數(shù)據(jù)計算出均方根電流就可以進(jìn)行電能損耗計算，易于計算機編程計算。缺點是：代表日選取不同會有不同的計算結(jié)果，計算誤差較大。其計算公式如下：

式中：

R—元件電阻值(Ω)；

I—元件電流有效值（A）；

由于負(fù)荷曲線的解析表達(dá)式I=f(t)不易獲取，使上述積分式求解困難。一般通過對該元件進(jìn)行代表日24h負(fù)荷電流的實測，得出階梯形負(fù)荷曲線，近似認(rèn)為在每一小時內(nèi)負(fù)荷是不變的，因此可按小時對上式分段進(jìn)行線損計算。Ii代表日24h正點負(fù)荷實測得到的電流值，則上式可表示為：

定義代表日均方電流：

式中：

Pt—代表日24h正點負(fù)荷實測得到的三相有功功率；

Qt—代表日24h正點負(fù)荷實測得到的三相無功功率；

Ut—與Pt、Qt同一測量點端同一時間的線電壓。

配電網(wǎng)的總損耗等于所要考慮的全部元件上的損耗之和。代表日全網(wǎng)的總損耗電量按空載損耗及負(fù)載損耗兩部分分類匯總，然后根據(jù)全月供電能及代表日供電能，折算出全月的損耗電能及線損率。

（二）平均電流法

平均電流法也稱形狀系數(shù)法，是利用均方根電流法與平均電流的等效關(guān)系進(jìn)行電能損耗計算的，由均方根電流法派生而來。平均電流法的物理概念是，線路中流過的平均電流所產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)于實際負(fù)荷在同一時間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。平均電流法的優(yōu)點是：用實際中較容易得到并且較為精確的電量作為計算參數(shù)，計算結(jié)果較為準(zhǔn)確，計算出的電能損耗結(jié)果精度較高；按照代表日平均電流和計算出形狀系數(shù)等數(shù)據(jù)計算就可以進(jìn)行電能損耗計算，易于計算機編程計算。缺點是：對沒有實測記錄的配電變壓器，形狀系數(shù)不易確定，計算誤差較大。其計算公式如下：

式中：

△A—損失的電能；

R—元件電阻值(Ω)；

T—輸電線路運行時間；

Iav—線路中電流均值；

K—形態(tài)系數(shù)。

形狀系數(shù)K的計算公式如下：

式中：

Ieff—所選取代表日的全日電流均方根值；

Iav—所選取代表日的全日電流負(fù)荷均值；

假設(shè)測量有有功、無功電量以及電壓數(shù)值，損失電量也可以使用一下方法計算：

式中：

此方法又被稱為平均電流法，即形狀系數(shù)法。

（三）最大電流法

最大電流法也稱損失因數(shù)法，是利用均方根電流法與最大電流的等效關(guān)系進(jìn)行電能損耗計算的，由均方根電流法派生而來。最大電流法的物理概念是，線路中流過的最大電流所產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)于實際負(fù)荷在同一時間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。最大電流法的優(yōu)點是：計算需要的資料少，只需測量出代表日最大電流和計算出損失因數(shù)等數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行電能損耗計算，易于計算機編程計算。缺點是：損失因數(shù)不易計算，不同的負(fù)荷曲線、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷特性，計算出的損耗因數(shù)不同，不能通用，使用此方法時必須根據(jù)電網(wǎng)實際情況計算損耗因數(shù)；計算精度低，常用于計算精度要求不高的情況。其計算公式如下：

（四）電壓損失法

電壓損失法是采用低電壓粗略計算理論線損的配電網(wǎng)之間的功率損耗及電壓損耗的百分比之間的關(guān)系。

假設(shè)所有用戶在電壓電力系統(tǒng)導(dǎo)線的一端，可以得到：

式中：

則也可以寫成如下公式：

n—從配電網(wǎng)變壓器出口到電壓最低點間的各段段數(shù)。

該計算方法的好處是需要相對少的數(shù)據(jù)用來計算，不足之處是依據(jù)假想狀態(tài)來計算導(dǎo)致結(jié)果準(zhǔn)確性低，不適用于精確計算。

（五）等值電阻法

等值電阻法基本原理為，假定某低壓線路由若干分支線組成，通過線路首端采集的總負(fù)荷電流為一定值推算全線路的等值電阻，來代替復(fù)雜的線路，使復(fù)雜的線路簡單化，使線損計算式的表達(dá)更直觀和規(guī)范，有利于線損分析。等效電阻的計算方法如下：

式中：

N—電力變壓器用戶側(cè)導(dǎo)線的接線方法系數(shù)，單相兩線制接線采用2，三相三線制接線采用3，三相四線制接線采用3.5；

Ipj—統(tǒng)計時間內(nèi)電流的平均值；

K—電力變壓器二次側(cè)負(fù)荷曲線形狀系數(shù)，依照最小負(fù)荷率及負(fù)荷率運算；

T—統(tǒng)計時間段；

Reql—輸電線路等效電阻。

（六）最大負(fù)荷損耗小時數(shù)法

最大負(fù)荷損耗小時數(shù)τ是配電網(wǎng)元件電阻一年中由實際負(fù)荷產(chǎn)生的電能損失對應(yīng)在用戶最大負(fù)荷持續(xù)作用下配電網(wǎng)元件電阻產(chǎn)生同樣大小的電能損失所需要的時間。當(dāng)最大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax和負(fù)荷的功率因數(shù)λ知道時，可查出最大負(fù)荷損耗小時數(shù)τ。這時配電網(wǎng)元件的年電能損失△A為：

利用最大負(fù)荷損耗小時求電能損失的方法準(zhǔn)確度不高，因此它只能在電力網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計和技術(shù)改造中作方案的比較計算用。

1. 三相不平衡負(fù)荷算法

三相四線不平衡系統(tǒng)中，由于在中性線上有疊加電流，在計算低壓網(wǎng)線損時，需要充分考慮到三相不平衡對線損的影響，由于低壓系統(tǒng)中性點直接接地，中性線的零序電流損耗是非常重要的，而且由于中性線有時采用和相線不同線徑，在

價指標(biāo)，是構(gòu)成電網(wǎng)損耗的大量因素共同作用的結(jié)果，這些損耗影響因素彼此緊密耦合或交疊在一起，因而僅依靠線損率是無法根據(jù)特定的區(qū)域電網(wǎng)，制定科學(xué)的降損方案的。為此，必須解耦這些損耗影響因素，掌握其單獨作用時對電網(wǎng)損耗的影響規(guī)律，只有知其所以然，再借助先進(jìn)的計算機輔助分析與決策工具，在降低電網(wǎng)損耗時才能達(dá)到事半功倍的效果。