線(xiàn)損理論計(jì)算是根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)際負(fù)荷及正常運(yùn)行方式，計(jì)算配電網(wǎng)中每一元件的實(shí)際有功功率損失和在一定時(shí)間段內(nèi)的電能損失。通過(guò)理論線(xiàn)損計(jì)算可以鑒定配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式的經(jīng)濟(jì)性，發(fā)現(xiàn)電能損失在電網(wǎng)中分布規(guī)律，考核實(shí)際線(xiàn)損是否真實(shí)、準(zhǔn)確、合理以及實(shí)際線(xiàn)損率和技術(shù)(理論)線(xiàn)損率的差值，明確低壓配電網(wǎng)運(yùn)行管理的現(xiàn)狀，對(duì)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(shí)現(xiàn)線(xiàn)損精益化管理的要求。
一、低壓配電網(wǎng)各類(lèi)元件損耗分析模型
由于電力系統(tǒng)的潮流分布是時(shí)時(shí)變化的，功率損耗△P實(shí)際上是時(shí)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(gè)時(shí)間周期T上的積分，即：
電網(wǎng)的功率損耗△P主要包括線(xiàn)損△PL和變損△PT兩部分，其他的，諸如變電站的動(dòng)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(cè)控裝置，在實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中也有小部分功率損耗。
（一）低壓配電網(wǎng)線(xiàn)路
線(xiàn)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(xiàn)Π型等值電路
總功率損耗△PL包括對(duì)地電導(dǎo)損耗PG和線(xiàn)路載荷損耗PR兩部分，由于線(xiàn)路對(duì)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(xiàn)路損耗一般就是指線(xiàn)路載荷損耗，其與載流量、運(yùn)行電壓、線(xiàn)路型號(hào)、傳輸距離以及負(fù)荷沿線(xiàn)分布情況有關(guān)，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
式中：
P—載荷；
U—線(xiàn)路運(yùn)行電壓；
λ—功率因數(shù)；
ρ—線(xiàn)路電阻率；
ι—線(xiàn)路長(zhǎng)度；
Α—線(xiàn)路截面。
（二）配電網(wǎng)變壓器
變壓器的
型等值電路見(jiàn)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(lì)磁支路的渦流損耗；
PCu—變壓器線(xiàn)圈的電阻損耗。
（三）電纜及無(wú)功補(bǔ)償電容器介質(zhì)損耗
根據(jù)無(wú)功補(bǔ)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(wú)功補(bǔ)償電容器的投運(yùn)時(shí)間T，無(wú)功補(bǔ)償電容器的損耗電量：
同理，電纜線(xiàn)路應(yīng)計(jì)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(yùn)行線(xiàn)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(jì)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(shí)測(cè)值；
γε— 絕緣層外半徑，mm；
γi— 線(xiàn)芯的半徑，mm。
（四）環(huán)境溫度影響因素
各種銅、鋁導(dǎo)線(xiàn)在20℃時(shí)的單位長(zhǎng)度電阻：
其中S為導(dǎo)線(xiàn)的額定（標(biāo)稱(chēng)）截面積（mm2）；ρ為20℃時(shí)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(xiàn)每一股長(zhǎng)度稍大于導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度（約2~3%），而導(dǎo)線(xiàn)的額定截面積一般也略大于實(shí)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(xiàn)的實(shí)際溫度與20℃相差很大時(shí)，可用下式求20℃時(shí)的電阻值：
式中：
γ20—20℃時(shí)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(xiàn)應(yīng)考慮負(fù)荷電流引起的溫升及周?chē)諝鉁囟葘?duì)電阻變化的影響，進(jìn)行如下修正：
式中：
R20— 每相導(dǎo)線(xiàn)在20℃時(shí)的電阻值；
—導(dǎo)線(xiàn)溫升對(duì)電阻的修正系數(shù)；（Iyx為當(dāng)周?chē)諝鉁囟葹?0℃時(shí)導(dǎo)線(xiàn)達(dá)到容許溫度時(shí)的容許持續(xù)電流，如手冊(cè)給出的是相當(dāng)于空氣溫度為25℃時(shí)的容許持續(xù)電流，則Iyx應(yīng)乘以1.05）
β2=α(Tav-20)—周?chē)h(huán)境對(duì)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(shí)，可不進(jìn)行β2的修正。（Tav為代表日的平均氣溫，α為導(dǎo)線(xiàn)電阻的溫度系數(shù)，對(duì)銅、鋁、鋼芯鋁線(xiàn)，一般可取0.004）
二、低壓配電網(wǎng)理論線(xiàn)損常規(guī)計(jì)算方法
線(xiàn)路的損耗計(jì)算方法，一般是導(dǎo)線(xiàn)的靜態(tài)參數(shù)、橫截面積、長(zhǎng)度等，利用典型日電流、功率等運(yùn)行參數(shù)，考慮溫度、負(fù)荷特性計(jì)算典型日的損耗，進(jìn)而計(jì)算月的線(xiàn)路損耗。
根據(jù)《DLT 686-1999電力網(wǎng)電能損耗計(jì)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(xiàn)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(xiàn)計(jì)算。推薦均方根電流法為基本計(jì)算方法。但根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)際特點(diǎn)和數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的配置情況，合理選擇算法。
低壓配電網(wǎng)損耗分析計(jì)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(jì)算方法的不同，造成計(jì)算結(jié)果的不一致，和實(shí)際的線(xiàn)損值差距較大，對(duì)配電網(wǎng)節(jié)能降損分析會(huì)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(jì)算方法。均方根電流法的物理概念是，線(xiàn)路中流過(guò)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)間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。均方根電流法的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，按照代表日24小時(shí)整點(diǎn)負(fù)荷電流或有功功率、無(wú)功功率或有功電量、無(wú)功電量、電壓、配電變壓器額定容量、參數(shù)等數(shù)據(jù)計(jì)算出均方根電流就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算，易于計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。缺點(diǎn)是：代表日選取不同會(huì)有不同的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算誤差較大。其計(jì)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(xiàn)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(guò)對(duì)該元件進(jìn)行代表日24h負(fù)荷電流的實(shí)測(cè)，得出階梯形負(fù)荷曲線(xiàn)，近似認(rèn)為在每一小時(shí)內(nèi)負(fù)荷是不變的，因此可按小時(shí)對(duì)上式分段進(jìn)行線(xiàn)損計(jì)算。Ii代表日24h正點(diǎn)負(fù)荷實(shí)測(cè)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(diǎn)負(fù)荷實(shí)測(cè)得到的三相有功功率；
Qt—代表日24h正點(diǎn)負(fù)荷實(shí)測(cè)得到的三相無(wú)功功率；
Ut—與Pt、Qt同一測(cè)量點(diǎn)端同一時(shí)間的線(xiàn)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(lèi)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(xiàn)損率。
（二）平均電流法
平均電流法也稱(chēng)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(jì)算的，由均方根電流法派生而來(lái)。平均電流法的物理概念是，線(xiàn)路中流過(guò)的平均電流所產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)于實(shí)際負(fù)荷在同一時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。平均電流法的優(yōu)點(diǎn)是：用實(shí)際中較容易得到并且較為精確的電量作為計(jì)算參數(shù)，計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確，計(jì)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(jì)算出形狀系數(shù)等數(shù)據(jù)計(jì)算就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算，易于計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。缺點(diǎn)是：對(duì)沒(méi)有實(shí)測(cè)記錄的配電變壓器，形狀系數(shù)不易確定，計(jì)算誤差較大。其計(jì)算公式如下：
式中：
△A—損失的電能；
R—元件電阻值(Ω)；
T—輸電線(xiàn)路運(yùn)行時(shí)間；
Iav—線(xiàn)路中電流均值；
K—形態(tài)系數(shù)。
形狀系數(shù)K的計(jì)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(cè)量有有功、無(wú)功電量以及電壓數(shù)值，損失電量也可以使用一下方法計(jì)算：
式中：
此方法又被稱(chēng)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(chēng)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(jì)算的，由均方根電流法派生而來(lái)。最大電流法的物理概念是，線(xiàn)路中流過(guò)的最大電流所產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)于實(shí)際負(fù)荷在同一時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的電能損耗。最大電流法的優(yōu)點(diǎn)是：計(jì)算需要的資料少，只需測(cè)量出代表日最大電流和計(jì)算出損失因數(shù)等數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行電能損耗計(jì)算，易于計(jì)算機(jī)編程計(jì)算。缺點(diǎn)是：損失因數(shù)不易計(jì)算，不同的負(fù)荷曲線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷特性，計(jì)算出的損耗因數(shù)不同，不能通用，使用此方法時(shí)必須根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際情況計(jì)算損耗因數(shù)；計(jì)算精度低，常用于計(jì)算精度要求不高的情況。其計(jì)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(jì)算理論線(xiàn)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(hù)在電壓電力系統(tǒng)導(dǎo)線(xiàn)的一端，可以得到：
式中：
則也可以寫(xiě)成如下公式：
n—從配電網(wǎng)變壓器出口到電壓最低點(diǎn)間的各段段數(shù)。
該計(jì)算方法的好處是需要相對(duì)少的數(shù)據(jù)用來(lái)計(jì)算，不足之處是依據(jù)假想狀態(tài)來(lái)計(jì)算導(dǎo)致結(jié)果準(zhǔn)確性低，不適用于精確計(jì)算。
（五）等值電阻法
等值電阻法基本原理為，假定某低壓線(xiàn)路由若干分支線(xiàn)組成，通過(guò)線(xiàn)路首端采集的總負(fù)荷電流為一定值推算全線(xiàn)路的等值電阻，來(lái)代替復(fù)雜的線(xiàn)路，使復(fù)雜的線(xiàn)路簡(jiǎn)單化，使線(xiàn)損計(jì)算式的表達(dá)更直觀(guān)和規(guī)范，有利于線(xiàn)損分析。等效電阻的計(jì)算方法如下：
式中：
N—電力變壓器用戶(hù)側(cè)導(dǎo)線(xiàn)的接線(xiàn)方法系數(shù)，單相兩線(xiàn)制接線(xiàn)采用2，三相三線(xiàn)制接線(xiàn)采用3，三相四線(xiàn)制接線(xiàn)采用3.5；
Ipj—統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)電流的平均值；
K—電力變壓器二次側(cè)負(fù)荷曲線(xiàn)形狀系數(shù)，依照最小負(fù)荷率及負(fù)荷率運(yùn)算；
T—統(tǒng)計(jì)時(shí)間段；
Reql—輸電線(xiàn)路等效電阻。
（六）最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)法
最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)τ是配電網(wǎng)元件電阻一年中由實(shí)際負(fù)荷產(chǎn)生的電能損失對(duì)應(yīng)在用戶(hù)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(shí)間。當(dāng)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax和負(fù)荷的功率因數(shù)λ知道時(shí)，可查出最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)τ。這時(shí)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(shí)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(jì)和技術(shù)改造中作方案的比較計(jì)算用。
- 三相不平衡負(fù)荷算法
三相四線(xiàn)不平衡系統(tǒng)中，由于在中性線(xiàn)上有疊加電流，在計(jì)算低壓網(wǎng)線(xiàn)損時(shí)，需要充分考慮到三相不平衡對(duì)線(xiàn)損的影響，由于低壓系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地，中性線(xiàn)的零序電流損耗是非常重要的，而且由于中性線(xiàn)有時(shí)采用和相線(xiàn)不同線(xiàn)徑，在
價(jià)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(xiàn)損率是無(wú)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(dú)作用時(shí)對(duì)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(jì)算機(jī)輔助分析與決策工具，在降低電網(wǎng)損耗時(shí)才能達(dá)到事半功倍的效果。
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