毕业设计（论文）-电力系统经济运行设计.doc

中中华华人人民民共共和和国国教教育育部部 东东北北林林业业大大学学 毕 业 设 计 设计题目： 供电系统经济运行设计 学 生： 李少雷 指导教师： 唐文秀 教授 学 院： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 2007 级 3 班 2011 年 6 月 东北林业大学 毕 业 设 计 任 务 书 设计题目 供电系统经济运行设计 指导教师 唐文秀 教授 专 业 电气工程及其自动化 2007 级 3 班 学 生 李少雷 2010 年 12 月 22 日 题目名称题目名称：供电系统经济运行设计 任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求） 1 设计内容 本课题要求设计一个基于无功补偿的农村配电网节能系统，要求依据国务院电网运 行工作的要求，根据电网的实际情况，应该尽量减少供电系统的电能损失和电压损失， 通过合理的无功补偿装置，减少供电系统的电能损失，相应提高负荷端的电压水平，以 提高供电的经济性和供电质量，并配合电网调度自动化的实现进行设计。 2 设计计划及时间安排 第一周至第二周毕业实习调研、上网收集及查阅相关资料，确定设计方案； 第三周至第六周进行配电系统网损的理论分析及节能总体方案设计； 第七周至第九周进行无功优化与低压无功补偿装置的选择； 第十周至第十二周进行无功调差设计、电压调差设计； 第十三周至第十五周撰写论文及绘制图纸； 第十六周准备毕业答辩。 3 完成的工作量 其中：参考文献篇数：20 篇以上（其中外文文献三篇以上） ； 图 纸 张 数： 图纸两张； 说明书字数： 至少 8000 字。 专业负责人意见专业负责人意见 签名： 年 月 日 电力系统经济运行设计 摘 要 节能降耗己经成为关系到国民经济安全、国际市场竞争能力、资源保护和环境保护 等社会经济可持续发展的重大问题。在所有能源中，电力与人类的生产生活最为息息相 关.中国目前的电力缺口很大，到 2010 年还会剧增.必须把节约能源，提高能效，减少环 境污染作为持续、健康发展的内在动力，以“节能降耗，可持续发展”为主题，实现电 力的可持续发展，有效的无功补偿对电力系统的安全、经济、优质运行非常重要，采用 无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。 当前电力体制高歌的不断深化，对电网节能工作提出了更高的要求。随着电力系统 规模的不断扩大电网互联紧密程度不断加强，电力系统的优化运行已经引起电力企业的 高度关注，关于电网无功优化控制的研究对确保电网实现经济运行具有重大的现实意义。 本文在电力系统当前面临的节能背景下，从降低电网损耗着眼，对无功功率控制的目 标和要求进行分析，对无功功率控制的目标要求进行分析，对无功功率调节手段进行了 阐述比较。 关键词关键词：节能降耗；经济运行；电力系统；自动化；无功功率 Design of power system economic operation Abstract Energy resource conservation has become a vital issue that relates to safety of national economy，the ability of competition in the global market，the resources and environment protection，and other social economy issues referred to sustainable development. Comparing with other energies，electric power has a closest linkage with human beings production and living，Nowadays，the shortage of the electric power in China is very large， and will increase by the year of 2010. Therefore，the author suggests that we take energy conservation and alleviation of environment pollution as an internal drive to implement sustainable development，and set “energy conservation and sustainable development” as the main subject， and then to realize the sustainable development of electric power. It is very important to have the effective reactive compensation for the safe，economic and high quality operation of the power system. Along with deepen of electrical power system reform，the requirement of power sources econonmizing of network has become more and more important.with the power system enlarged，the tightness of network interlinks，and enhanced complexity degree of system， the optimization of the power network has been pay more attention by Power corporation. The work of system reactive power and voltage optimization and control is significant for system economical operation. Under the condition of background faced with the power system，this study centralizes reduce of the loss in power system，this thesis explains the objective and requirement of voltage and reactive power control. The means of voltage and reactive power and voltage control are then compared. Key words：Energy saving; economic operation,power system; automation;reactive power 东北林业大学毕业设计 目目 录录 摘要摘要 Abstract 1 绪论绪论.1 1.1 本课题的研究背景及意义.1 1.2 电力系统节能的国内外研究动态.2 1.3 电网无功补偿技术的国内外研究动态.3 2 配电系统网损的理论分析及计算配电系统网损的理论分析及计算.5 2.1 电力网电力损耗基本概念.5 2.1.1 电网运行中的电能损耗.5 2.2 降损节能的技术措施.7 2.2.1 加强电网的建设和改造.7 3 电力系统的节能意义和一般措施电力系统的节能意义和一般措施.10 3.1 电力系统的节能意义.10 3.2 电力系统节能的一般措施.11 4 电力系统各设备的经济运行电力系统各设备的经济运行.12 4.1 加强电网的设计和改造.12 4.2 选择经济合理的电网运行方式.13 4.3 配电网变压器的经济运行.16 4.3.1 合理选择与使用变压器.16 5 供电系统功率因数供电系统功率因数.19 5.1 功率因数对供电系统的影响.19 东北林业大学毕业设计 5.1.1 基本概念.19 5.2 功率因数对供电系统的影响.20 5.3.2 运行电压对自然功率因数的影响及合理控制.23 5.3.3 采用感应电动机提高自然功率因数.23 5.3.4 感应电动机的合理使用.24 5.3.5 采用同步电动机提高自然功率因数.26 6 电力系统的无功优化电力系统的无功优化.27 6.1 无功功率的定义.27 6.2 无功功率研究的意义.27 6.3 无功功率的对电力系统的影响.28 6.4 无功功率的计算方法.29 6.5 无功补偿.29 6.5.1 无功补偿概述.29 6.5.2 无功补偿的基本原理.29 6.5.3 无功补偿的方法.31 6.6 无功补偿的容量确定.33 6.7 无功补偿装置的选择.35 6.7.1 同步电机.36 6.7.2 并联电容器：.36 6.7.3 静止无功补偿器.37 6.8 工程计算.39 7.结论结论.40 参考文献 附录 致谢 东北林业大学毕业设计 东北林业大学毕业设计 1 电力系统的经济运行设计 1 1 绪论 1.1 本课题的研究背景及意义 电力系统是现代社会中最重要、最复杂的系统工程之一，它由发电厂、输电系统、 配电系统及负荷组成，担负着电能生产、输送、分配和消费的任务，为现代化社会生产 和生活提供了绝大部分能量。在电力系统中，电能的生产需要耗费大量的燃料，而电能 在输送、分配和消费过程中存在着大量的损耗。对于这样一个大的生产、消费系统，如 何节约能源，提高电力系统的运行效率，达到系统的优化运行，长期以来是许多学者研 究与探讨的热点。地区电网直接面向用户。是电力系统的重要组成部分。以往山于电力 紧缺，长期以来存在“重发轻供”的倾向，人们将研究、建设的重点放在发电和输电方 面，而相对忽视了地区电网。因而造成目前这种地区电网的自动化水平和管理水平都远 远落后于发电输电系统的情况。地区电网建设跟不上用电的需求，大多数地区电网尤其 是城市配电网，结构加分薄弱，设备陈旧，供电能力低，进而影响到供电质量和电力公 司的效益。随着科学技术、社会经济的发展，人民生活水平的不断提高，以及电力市场 的推广，从用户和供电企业两方面都对配电自动化提出了更高的要求。近两年来我国大 力实施了两网改造，初步扭转了配电能力低、事故频繁、可靠性低、用户停电时间长、 能耗高的状态。1999 年全国各城市供电可靠率虽然实现了 99.86%.好的达到了 99.96%以 上，但相距欧、美、日等国家的先进水平还有很大差距。据 1995 年对于线损的统计数据 表明：35kV110kV 配电网线损是地区线损的重要组成部分，全国城网的配电网损占总 网损的 60%。西方主要的发达国家的线损率一般在 5%-8%，而我国的线损率为 9%左右， 与发达国家比较，尚有不小的差距。网损率是电力公司的一项重要经济指标，也是衡量 供电企业管理水平的一项主要标志。电力网的电能损耗不仅耗费一定的动力资源，而且 占用一部分的发电设备容量。我国现有的装机容量有 200GW。1%的网损就相当于损失一 座 2GW 的巨型发电厂的发电量。如何降低地区电网的电能损耗无疑是电力工作者需要长 期予以关注的重要课题。目前，降低地区电网损耗的手段还主要集中在诸如运用无功补 本课题来源于生产实践 东北林业大学毕业设计 2 偿、提高用户功率因数、合理确定运行电压水平等手段上。但是，随着近年来配电网自 动化技术和负荷预测技术的发展，己使得配电网的优化重构成为了可能，为提高配电系 统可靠性和经济性提供了一种更为全面有效的手段。 1.2 电力系统节能的国内外研究动态 节能及节约电能历来为世界各国所重视。在德国：节能和发展可再生能源是政府重 要的能源政策，并且把节电作为节能重点在美国，政府把旨在节能的“能源之星”计划推向 普通家庭。在日本节能已成为国民的生活方式，节能产品不断更新换代。1997 年 1l 月 1 日我国颁布了中华人民共和国节约能源法 ，节能已经是法律上的规定，是我国重要国 策之一，国家发改委提出了：电机系统节能工程气、建筑节能工程气、绿色照明工程等 十大重点节能工程，通过这十大工程， “十一五”期间将实现节约 2.4 亿吨标准煤的目标 “十一五”规划纲要明确提出了到 2010 年单位 GDP 能耗比 2005 年降低 20%左右的指标。 要实现这一目标，除了政府全方位、多层次的宏观调控之外，各种节能降耗技术的推陈 出新同样举足轻重。这些技术的大量涌现及不断创新和广泛应用将有利于促进节约能源、 资源，也将成为推进建设资源节约型、环境友好型社会的重要手段之一。 从上个世纪 90 年代起步到这几年的迅速崛起，我国节电行业近几年不断涌现出新企 业一些颇具远见的外国企业也不断加入进来。更有专家指出.我国要达到至 2010 年单位 GDP 比 2005 年降低 20%的目标，发展节电产业将成为一个重要途径。 中国有巨大的节电市场，但节电技术却与国际先进水平有着不小的差距。能源的短 缺尤其是近几年来持续不断且变本加厉的电荒，使我国政府和公众对节能降耗有了更深 层次的认识。加上我国构建资源节约型社会、环境友好型社会的大环境。以及节电产业 具有的小投资风险，快投资回收等特点。促使更多的企业投身节电产业大潮中。同时， 电费已成为每一家企业最基本、最主要的成本支出.通过节电改造，降低生产成本，提高 企业市场竞争力成为企业的必然选择。2003 年和 2004 年由电荒催生出的节电产业到了 2005 年已成为最具吸引力的创业投资项目之一。据悉，2004 年新加盟节电行业的将近一 半企业在当年就有了比较满意的投入产出比。去年国内有一家专业研究机构指出，目前 中国已成为维美国之后世界第二大节电市场，并完全有可能在近几年内取代美国成为全 球节电市场最大的买家，而随着各种尖端技术的应用普及。企业的用电成本借助于高科 技手段是完全能够控制的。 有专家认为.中国节电行业的发展与许多国家先进水平相比差距甚远，无论是节电技 术还是产品，都落后近 20 年的水平。相对落后的传统节电没备和技术已经跟不上目前电 力系统的发展规模和新型设备的使用所带来的节电需求.我国节电行业急需节电新产品、 东北林业大学毕业设计 3 新技术。由于企业节能技术改造融资困难，企业节能技术研究开发投入太少，许多关键 技术和设备依赖进口技术滞后的原因在于缺乏对节能工作相应的政策支待，投有形成对 企业有效的激励机制。尤其在还没有真正成为独立的市场主体的国有电力企业中，缺乏 必要的节约动力。 据了解，电能的浪费与企业内部电网的电源质量和电源污染有着直接的关系。有资 料显示，在美国。虽然普通电源质量高于世界其他国家，可美国的企业每年因为电源质 量的原因而损失至少 300 亿美元据（2002 年统计数字)而在中国，企业每年至少会损失上 千亿元人民币。 在国外，节电投资作为一顶全新的投资方式己被普遍采用专家认为，节电控制是一 项长期性的高回报投资，企业将因此得到至少不低于 50%的回报率、地产行业的投资回 报率约在 25%，并且更为稳妥、风险更低。 因此，不少国外节电企业.如美国英福特能源科技公司已进军中国的节电市场。英福 特不仅在节流，而且还努力开源，开始涉足太阳能领域。英福特公司总裁雷永信心十足 地说；英福特要在中国节电行业成为第一品牌，在太阳能方面，要在 3 年内进入世界 8 强甚至 5 强，英福特要做中国节电行业的英特尔或者微软。英福特把能源优化作为电源 质量技术和节电产品的根本。今年启动了新产品战略引入能源绿化概念，推出一系列新 品。其中，光伏发电太阳能电池是英福特最新研发成功的、具备世界最先进的太阳能电 池技术的节能新品。 1.3 电网无功补偿技术的国内外研究动态 目前，在国外电网已经广泛的投入了自动发电控制（AGO） 、自动电压控制（AVC） ， 能量管理系统（EMS） ，静止无功补偿器（SVC）和完善的通信系统。许多电网已采用灵 活交流输电系统(FACTS)技术，其电压、无功管理己转化为设备运行完好率的技术管理。 电网的商业化营运，使得各电力公司在电网的规划、改造和运行中，自觉的保证电压质 量维护合乎用户要求的电压水平.电网大量引进先进的设备和软件，以增加对电力生产和 电力销售的控制，提高运行可靠性。 我国现在正在进行大区域电网互联，电网建设在向大电网、超高压、远距离输电方 向发展，同时，现有的电力系统正在承担着越来越重的负荷需要，发、输电设施使用的 强度日益接近其极限值，随着电力系统联网容量的增大和输电电压的普遍提高，输电功 和高压线路投切都将引起很大的无功功率变化，系统对无功功率和电网电压的调节、控 制能力要求越来越高。 我国的农网无功补偿始于 20 世纪 80 年代初，经过 30 年的工作已具备了一定的规模。 东北林业大学毕业设计 4 随着农村经济的快速稳定发展，农村用电负荷在迅速增长，对无功的需求也在不断加大。 对农网进行合理地无功补偿不仅可以解决无功不足的问题，而且也是提高电压质量和可 靠性、降低线损的主要措施。 (1)电压质量水平较低。随着农村经济的持续发展和用电负荷快速增长，一些地区的电 压调控能力和电压质量水平难以满足需要，供电半径不合理的高低压线路普遍存在，电 压合格率的总体水平仍然较低。 (2)经济运行水平较低.县级电网开展电压无功管理的力度较弱，仅有不足 20%的县 级供电企业开展了无功优化计算和控制。部分农网变电所、配电变压器二次功率因数和 高低压线路的功率因数较低，农网 0.4kV 线路三相负荷不平衡现象较为普遍。 (3)无功补偿容量不足。县级电网的低压电网无功补偿容量配置匾乏，能够根据无功需 求进行自动跟踪补偿的无功容量较少。由于电压波动、谐波及无功设备维护不及时等原 因，造成农网无功补偿设备实际可投运率和投入率较低。用户侧无功补偿容量不足，低 压用户使用的电动机等电器很少进行随器无功补偿，其无功补偿工作亟待加强。 (4)电压无功管理缺乏高效技术手段。县级电网电压无功管理未建立起统一的信息管理 平台，所需监测数据的代表性不够，统计数据上传不及时、不准确，难以满足管理需要。 (5)电网谐波监测和治理工作亟待加强。随着电弧炉、轧机、电焊机、硅整流设备等冲 击性负荷和非线性负荷的增长，县级电网电压闪变和谐波的问题日显突出，监督缺乏有 效手段，管理缺乏配套政策。 东北林业大学毕业设计 5 2 配电系统网损的理论分析及计算 2.1 电力网电力损耗基本概念 电力系统由发电、输电，变电、配电和用电五部分组成。电力网的电能损耗率简称 线损率，是电网生产经营企业综合性技术经济指标，也是表征电力系统规划设计水平和 经营管理水平的一项综合性技术经济指标。电力网电能损耗，是指一定时间内电流流经 电网中各电力设备时所产生的电力和电能损耗，即电网经营企业在电能传输和营销过程 中自发电厂出线起至客户电能表止所产生的电能消耗和损失，包括电网整个供电生产和 营销过程中发生的送、配、变电设备的生产消耗和不明损失，简称“线损” 。根据有关资 料的估算:从发、供、用电的整个过程中，电力系统中的各种电气设备电能消耗约占发电 量的 30%。这对全国来说一年就有 3500 亿 kWh 的电能损耗在运行的电气设备中，相当 于 10 个中等用电量省的用电量之和。这说明电力系统自身电能损耗是相当大的，要真正 达到降损节能必须从电力系统本身出发，为保证国民经济高速稳定发展，要寻求一条不 用物资投资或少量投资，依靠高新技术就能节电的途径具有重大意义，只有技术降损才 能提高经济。 母线 R1 I1 R2 I2 R3 I3 R4 I4 I5R5 图图 2-1 配电网示意图配电网示意图 2.1.1 电网运行中的电能损耗 在电力网的运行中，电能的损耗主要是输配电线路及配电变压器等输配电设备上的 有功和无功损耗。 东北林业大学毕业设计 6 从电网的组成可以看出.电网电能损耗的主要元件是输电线路和变压器，其有功功率 损耗主要有两部分组成。一部分为线路和变压器阻抗回路上流过电流时产生的损耗，即 IR2称为可变损耗；另一部分则发生在变压器、电抗器、电容器等设备上的不变损耗，如 铁损等，称为固定损耗。 1.变压器电能损耗 电力系统要把电能从发电站送到用户.至少要经过 4 到 5 级变压器方可输送电能到低 压用电设备(380V/220V)。虽然变压器本身效率很高，但因其数量多、容量大，总损耗仍 很大。据估计，我国变压器的总损耗占系统总发电量的 10%左右。如损耗每降低 1%.每年 可节约上百亿度电，因此降低变压器损耗是势在必行的节能措施。 变压器电能损耗包括空载损耗、负载损耗和杂散损耗。空载损耗(铁损)是指发生在变 压器铁心片内，因周期性变化的磁力线通过材料时材料的磁滞和涡流产生的损耗，其大 小与运行电压和分接头电压有关。负载损耗(铜损)是由变压器绕组中的电阻引起，是由流 过绕组中的负载电流产生的。另外，有一个重要的附加损耗即涡流损耗，因绕组中涡流 是由切割绕组的交变漏磁通和导线中的负载电流相垂直而产生的。由于它随频率的平方 而变化，所以在负载电流中存在任何谐波分量时，将产生明显的附加涡流换耗，另外还 有杂散损耗，它是指发生在引线和外壳以及其他结构性的金属零件上的损耗，它的大小 与负载有关。 2.输电线路损耗 虽然我国新建发电机组的技术水平和环保水平己与发达国家基本持平，但物电线损 率比国际先进电力公司高 2%到 2.5%，相当于一年多损失电量 450 亿千瓦时，相当于我国 中部地区一个省全年的用电量。 在输配电环节中，配电变压器(尤其是 10kv 以下的中小型配电变压器)作为电力传输 系统的重要设备，由于高能耗变压器使用量大。运行时间长，具有很大的节能潜力。据 测算，一些已获得节能认证的高效变压器比普通变压器降低约 30%的损耗。此外.电网中 超高压输电线路比重偏低，变电站布局不够合理，部分电网容载比不足，同杆并架、串 联电容补偿、紧凑型线路等先进技术应用面不广等问越的存在，致使网损或线损居高不 下。 3.其他设备损耗 电容器损耗：电容器在运行中将有一定的有功损耗，使介质发热。电抗器损耗:电抗 器通过电流时，导线电阻损耗和铁心磁滞损耗与涡流损耗（铁心电抗器)，介质损耗因数， 是介质有功电流分量和无功电流分量的比值，即 （2-1）tan5 R C I I 东北林业大学毕业设计 7 它是衡量电气设备绝缘性能的一项指标。因为任何绝缘(电介质)都可以看成电阻 R 和 电容 C 并联的等值电路。IR的存在表明了电介质在交流电压的作用下有电荷运动.因而有 能量消耗，这项能耗称为介质损耗。损耗的能量 P=U。 R I 2.2 降损节能的技术措施 电网经济运行就是一项实用性很强的节能技术，这项技术是在保证技术安全、经济 合理的条件下，充分利用现有的设备、元件，不投资或有较少的投资，通过相关技术论 证，选取最佳运行方式、调整负荷，提高功率因数、调整或更换变压器、电网改造等， 在传输相同电全的基础上，以达到减少系统损耗，从而达到提高经济效益的目的。 电网企业在进行电力网的规划建设时，应遵照国家颁布的有关规定，完善网络结构. 降低技术线损，不断提高电网的经济运行水平。要采取各种行之有效的降损措施，重点 抓好电网规划、升压改造等工作。要简化电压等级，缩短供电半径，减少迂回供电，合 理选择导线截面和变压器规格、容量，制订防窃电措施，淘汰高能耗变压器。降低线损 率是一项艰巨而复杂的工作。设备状况、电网结构、运行方式和管理水平都对它有直接 的影响。因此。电力企业应在调查研究的基础上制订本地区的降低线损规划，进行综合 治理，才能取得成效。 降低线损率的方法很多，降低线损的技术措施一般分为两大类：一类是对电力网实施 改造，通过改善电网结构，增强供电能力，搞好无功补偿等，通过投入一定的资金来实 现降损的目的。另一类措施不需要投资费用，只要求改进电网运行管理，即可达到降损 的目的。电网经营企业应制定年度节能降损的技术措施计划，分别纳入大修、技改等工 程项目安排实施。 2.2.1 加强电网的建设和改造 由于电网的线损主要是由变压器损耗和电力线路损耗所组成，所以电网改造的节电 降耗，也就是对电网中的所有变压器和电力线路进行择优选择和优化组合.组建成“安全经 济型电网”，要加强城市电网和农村电网的建设和改造。由于城市电网消耗约 75%以上的 电能，而且用电负荷不断增长。在大城市负荷密度已 60000200000MV/km，而且有继 续增长的趋势。我国现有城市电网建设因投资不足设备陈旧，受电和配电能力差。加强 城市电网的建设和改造对于提高供电能力，确保供电和降低电网损耗都具有重要意义。 l 建设安全、可准、经济，合理的网架结构 电网发展过程中，电网结构总是由弱联系向强联系发展，由单回线向多回线发展， 由没有环向有环和多环发展。由较低电压向更高一级电压发展。加强电网结构，是保证 东北林业大学毕业设计 8 大电网安全经济运行的重要基础。虽然为加强电网结构要增加输变配电投资。但相对于 电网的安全和经济运行来讲是完全值得的。 2 增建线路回路 更换大截面导线，或改变线路迂回供电以减小网络中的等值电损增大导线的截面，即 用大截面的导线更换原来的小截面导线。由欧姆定理可知，导线的电阻与其截面积成反 比，因而导线的电阻随其截面积的增大而减小。 3 淘汰高耗能变压器，积极使用节能变压器 变压器的电能损耗由两个部分组成，其一是与运行电压有关的变压器铁心中的磁滞和 涡流扳耗，由于实际电网运行过程中电压变化很小，因此这一部分损耗传统上称为不变 舰耗；其二是与变压器负荷有关的损耗，又称为铜损，这部分损耗随负荷变化而变化， 因此传统上称之为可变损耗(此处不包括输电线路电阻中的损耗)。可变损耗的大小取决于 变压器所带的负荷。而不变损耗的大小则取决于变压器铁心材料的特性，节能变压器正 是从变压器铁心材料着手，通过减小铁心损耗而降损节能的。 变压器技术改造是指对在运行的老式高损耗变压器运用新技术，新材料进行改造。使 之达到和接近 s7、s9 系列低损耗变压器水平。日前我国在役的高损耗变压器总容量大约 120 的万千伏安，若全部改造为低损耗变压器，可节约电力 37.6 万千瓦，一年节约电能 约 24 亿千瓦时。 低损耗非晶合金配变压器是八十年代初期在美国发展起来的一种新型节能型变压器。 所谓“非晶合金”就是使溶化的合金材料急剧冷却。在它还未来得及结晶时就己固化。 这种合金材料像玻璃那样呈不规则原子排列，没有金属衰征的晶体结构，是一种与传统 硅钢片结构完全不同的材料，该种合金含铁 80%，含硅 20%，具有异常的强度、硬度， 韧性和较强的耐蚀性以及独特性，如低铁损、高导磁率、高电阻率等当磁密度相同时， 非晶合金变压器铁芯损耗只有传统硅钢片变压器损耗的 25%35%。 4 对电力网进行开压改造，简化电压等级。减少重复的变电级次 在负荷功率不变的条件下，把电网电压提高，则通过电网元件的电流相应减小，负 载损失也随之降低。电力线路的损失率与其输送电压密切相关，一般情况下电压越高， 其线损率越低，反之则越高。在条件允许时，应积极发展高等级电压电网。尤其是特高 压电网，特高压电网具有物电容大、送电距离长，线路损耗低、工程投资省、走廊效率 高和联网能力强的六大优势，它有利于构建较大地域电网网架，有利于发挥大电网时空 错峰调剂效益，引导电源合理布局，促进电源集约化开发。根据国外经验，建设一条 1000km 长的交流 1000kV 高压输电线路的输送容量，相当于建设同距离 5-6 条交流 500kV 超高压输电线路的输送容量。发展特高压电网，既能节省土地资深，又能降低输电 成本 10%-15%还可以促进电网时空错峰调剂的优化，这对于电力工业的节能降耗工作具 东北林业大学毕业设计 9 有十分重要的意义。 东北林业大学毕业设计 10 3 电力系统的节能意义和一般措施 3.1 电力系统的节能意义 节约资源、保护环境、计划生育是我国的三大基本国策。上个世纪 70 年代,我们认识 到如果不加召人口控制.深入落实计划生育，那么国家要富强、人民要摆脱贫困就十分渺 茫。21 世纪的中国，如果不实施节能、节电、节约资源的有效措施，而仍然延续以往的 资源无价，资源产品低价、资源消耗无止境膨胀的话，我们的子孙后代将面临资源枯竭、 环境恶化的境地，我们的现代化建设和经济社会的持续发展将不可能实现。 电能是一种使用方便、容易转换和控制，无污染的能源。它是将一次能源(如煤、水、 石油、天然气、铀等)在发电厂经加工转换而成，所以称之为二次能源.是人民生活和工农 业生产必不可少的能源。 由于我国国民经济高速发展和人民生活水平的不断提高，用电设备的增长速度超过发 电设备的增长速度，造成我国目前的电能短缺，电力供需矛盾十分突出。因此.我们必须 坚持能源开发和节约并重的方针，即一手抓能源开发。一手抓能源节约，使社会上形成 一个节约能源、合理利用能源的良好风尚。 节约能源的含义是节约资源。即节约煤炭、水力、石油、天然气和电力等能源.就是 指通过合理利用、科学管理、技术改造和调整产业结构等途径，以最经济的能源消耗取 得最大的经济效益。 电力节能降耗就是科学地、合理的使用电能，充分发挥每度电的功能和最大的经济效 益。也就是通过采取技术上可行.经济上合理，并对环境保护无妨碍的一切措施，消除在 用电过程中的不合理现象，提高电能的有效利用以节约电能门。 电力节能的意义： (1)电力节能降耗可以缓和电力供需矛盾。开展节电工作可以节约煤炭、水力、石油等 一次能源，使整个能源资源得到合理使用、缓和电力供需矛盾，并能减轻能游部门和交 通运物部门的紧张程度。 (2)电力节能降耗可以节约国家的基建投资。开展节电工作可以节约国家用于发电、输 变电及用电设备所需要的投资。有利于国民经济的发展。 (3)电力节能降耗可以提高企业和用户的经济效益。开展节电工作，减少了企业和用户 的电费开支，降低生产成本，提高经济效益。 (4)电力节能降耗可以推动企业用电合理化。开展节电工作，可以推动企业采用新技术、 新材料、新设备，新工艺，加速设备改造和工艺改革，从而提高企业的经营管理水平， 东北林业大学毕业设计 11 促进企业生产水平的不断发展和提高。 总之，电力节能降耗工作是一项投资小、见效快、经济效益高的工作，对于加快国民 经济的发展具有重要的意义。 3.2 电力系统节能的一般措施 电网经济运行就是一项实用性很强的节能技术。这项技术是在保证技术安全、经济 合理的条件下，充分利用现有的设备、元件，不投资或有较少的投资，通过相关技术论 证，选取最佳运行方式、调整负荷、提高功率因数、调整或更换变压偿、电网改造等， 在传输相同电量的基础上，以达到减少系统损耗，从而达到提高经济效益的目的。 电网企业在进行电力网的规划建设时，应遵照国家颁布的有关规定，完善网络结构， 降低技术线损，不断提高电网的经济运行水平.要采取各种行之有效的降损措施，重点抓 好电网规划、升压改造等工作。要简化电压等级，缩短供电半径，减少迂回供电合理选 择导线截面和变压器规格、容量制定防窃电措施，淘汰高能耗变压器。降低线损率是一 项艰巨而复杂的工作。设备状况、电网结构，运行方式和管理水平部对它有直接的影响。 因此，电力企业应在调查研究的基础上制订本地区的降低线损规划，进行综合治理，才 能取得成效。降低线损串的方法很多，降低线损的技术措施一般分为两大类：一类是对 电力网实施改造，通过改善电网结构增强供电能力，搞好无功补偿等。通过投入一定的 资金来实现降损的目的。另一类措施不需要投资费用，只要求改进电网运行管理，即可 达到降损的目的。电网经营企业应制定年度节能降损的技术措施计划.分别纳入大修、技 改等工程项目安排实施。 东北林业大学毕业设计 12 4 电力系统各设备的经济运行 在电力网的运行中，电能的损耗主要是输配电线路及配电电压器等输配电设备上的 有功和无功损耗。从电网的组成可以看出，电网电能损耗的主要元件是输电线路和变压 器，其有功功率损耗主要有两部分组成，一部分为线路和变压器阻抗回路上流过电流时 产生的损耗，即 IR.称为可变损耗；另一部分则发生在变压器、电抗器、电容器等设备上 的不变损耗，如铁损等，称为固定损耗。 4.1 加强电网的设计和改造 由于电网的线损主要是由变压器损耗和电力线路损耗所组成，所以电网改造的节电降 耗，也就是对电网中的所有变压器和电力线路进行择优选择和优化组合，组建成“安全 经济型电网” ，要加强城市电网和农村电网的建设和改造。由于城市电网消耗约 75%以上 的电能，且用电负荷不断增长，在大坡市负荷密度已达 60000-200000MV/km，而且有继 续增长的趋势。我国现有城市电网建设因投资不足设备陈旧，受电和配电能力差。加强 城市电网的建设和改造对于提高供电能力，确保可命供电和阳氏电网损耗都具有重要意 义。 l.建设安全、可准、经济，合理的网架结构 电网发展过程中，电网结构总是由弱联系向强联系发展，由单回线向多回线发展，由 没有环向有环和多环发展。由较低电压向更高一级电压发展。加强电网结构，是保证大 电网安全经济运行的重要基础。虽然为加强电网结构要增加输变配电投资。但相对于电 网的安全和经济运行来讲是完全值得的。 2.增建线路回路 更换大截面导线，或