DL∕T 686-2018 电力网电能损耗计算导则

DL/T686—20182018-12-25发布2019-05-01实施国家能源局发布I找标准就到麦田学社 Ⅱ引言 Ⅲ1范围 2规范性引用文件 2 3 7 7电力网理论电能损耗汇总 20附录A(规范性附录)均方根电流、平均电流法和最大电流法 2附录B(规范性附录)电阻温度修正 25附录C(资料性附录)交流电力网元件参数计算 26附录D(资料性附录)电晕损耗计算方法 附录E(资料性附录)相关计算方法推荐的计算数据 附录F(资料性附录)高压直流输电系统及其损耗 附录G(规范性附录)降损措施节能效果计算 Ⅱ找标准就到麦田学社——修改、拓展了原标准的“范围”(见第1章，1999年版第1章);——增加了含有小电源并网的10(6、20)kV中压配电网损耗计算的等效电(容)量法(见——增加了适用于信息化程度较高的10(6、20)kV中压配电网损耗计算的前推回代潮流法(见及节能效果计算方法(见8.6、附录G,1999年版第4章);Ⅲ找标准就到麦田学社编工作。在总结电能损耗理论计算与节能措施管理经验、多形式调研、1找标准就到麦田学社GB/T2900.1—2008电工术语基本术语GB/T2900.50—2008电工术语发电、输电及配电通用术语GB/T3048.11电线电缆电性能试验方法第11部分：介质损耗角正切试验2找标准就到麦田学社DL/T1365—2014名词术语电力节能—元件(电力网)component(powergrid)3找标准就到麦田学社理论线损率theoreticallinelossrate根据电网设备参数、运行方式、潮流分布以及负荷情况等计算得出的线损率，是理论线损电量占供电量的百分比。注：理论线损率宜按照“四分”线损率的统计原则进行计算和汇总。代表日(月)typicalworkingdays(months)能够反映一定时期内电网及其设备典型运行工况的自然日(月)。根据电力系统网络拓扑、元件参数和电源、负荷等运行条件，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。4交流电力网元件电能损耗计算4.1三相架空线电能损耗计算4.1.1损耗构成三相架空线电能损耗包括电阻损耗和电晕损耗。4.1.2电阻损耗电阻损耗的计算公式为 (1)或 △A——架空线电阻的电能损耗，kWh;i(t)——通过导线电流的瞬时值，A;1——导线的均方根电流(其计算方法见附录A.2),A。电晕损耗计算涉及的因素很多，与地理环境、气候条件、导线结构及实际运行情况有关，影响输电线路电晕放电的主要因素包括：导体表面起晕场强，导线表面状况，导线附近的质点，导线上的水滴，空气温度、湿度等。4找标准就到麦田学社根据我国大部分地区的气象条件，可把天气条件划分b)冰雪天——包括雾凇、雨凇、湿雪、干雪天气；c)雾天——包括各种大小雾天、下霜天、雾霾天、沙尘暴天和结露天；d)其他——除了以上三种天气以外的天气，包括晴天、阴天、多云、少云天气。110kV及以上电压等级线损理论计算时，宜考虑电晕损耗。500kV及以上电压等级架空线路电晕损耗估算方法参见附录D;110kV~330kV电压等级架空线路电晕损耗可按其线路电阻损耗的0.3%~2.0%估算，恶劣天气取大值，其他天气取小值。4.2三相电缆电能损耗计算C——电缆每相的工作电容，参见附录C.2,μF/km;tanδ——介质损耗角的正切值，参见附录C.2,或按GB/T3048.11规定的方法实测；T——运行时间，h;4.3变压器电能损耗计算变压器电能损耗包括负载损耗(可变损耗)和空载损耗(固定损耗)。a)变压器电能损耗的计算公式为b)负载电能损耗计算公式为5找标准就到麦田学社式中符号同式(4)。其中，空载损耗计算同式(6),负载电能损耗计算公式为P、P₂、P₃——变压器高、中、低压绕组的额定负载损耗(计算公式见附录C.3.3.1),kW;I、IN₂、I₃——变压器高、中、其他符号同式(5)。其电能损耗的计算与三绕组变压器相同，可按式(7)、式(8)计算。6找标准就到麦田学社辅机的电能损耗计算按代表日(月)调相机辅机电能表的抄其他符号同式(10)。P——电抗器额定损耗(三相),kW;7找标准就到麦田学社1——通过串联电抗器的均方根电流，A;IN——串联电抗器的额定电流，A;T——电抗器运行时间，h。4.7辅助元件电能损耗辅助元件包括电流互感器、电压互感器、电能表等，其中：电流互感器、电压互感器的电能损耗可按照其额定损耗限值计算；电能表的月损耗电量按单相表1kWh/只、三相三线表2kWh/只、三相四4.8变电站站用电量变电站站用电量取代表日(月)电能表的抄见电量。5高压直流输电系统电能损耗计算5.1损耗构成高压直流输电(HVDC)系统(参见附录F.1)产生电能损耗的主要元件有：直流线路、接地极及5.2直流线路损耗计算△A——直流线路的电能损耗，kWh;I——流过直流线路的电流，A;R——直流线路的电阻，Ω;T——线路运行时间，h。高压直流输电线路在实际应用中宜考虑温升影响和电晕损耗，温升影响计算方法见附录B,计及温升影响后的直流电阻为R',考虑温升后的直流线路损耗为 (15)直流线路电晕损耗近似计算公式为 式(15)和式(16)中：8找标准就到麦田学社当直流系统运行在单极金属回线方式下时，金属回线损耗计算公式为5.4换流站损耗计算换流站主要由换流变压器、换流阀(晶闸管阀)、交流滤波器、平波电抗器、直流滤波器、并联电容器、并联电抗器以及其他附属设备组成。换流站损耗主要来源于换流变压器和换流阀的损耗，典型在额定频率状态下，换流变压器电能损耗计算方法与变压器元件一样。但由于换流站产生高次谐空载损耗的计算同式(6)。…9找标准就到麦田学社I——变压器额定电流，A。换流阀的损耗主要由阀导通损耗、阀阻尼损耗和阀电抗器损耗组成。其中，阀导通损耗和阀阻尼损耗约占换流阀损耗的85%～95%。……(23)找标准就到麦田学社公共耦合点之间的电感(H),换流变压器网侧绕组端部与交流谐波滤波器连接点之间的间的电感(H),阀电抗器的饱和电感应包括在L₂中；阀电抗器损耗计算阀电抗器电能损耗为Pb——阀电抗器负载损耗，kW;I——流过阀电抗器的电流，A;IN——阀电抗器的额定电流，A;P——阀电抗器的额定损耗，kW。换流阀损耗计算单个换流阀在运行时间T内的电能损耗为其他符号同式(22)、式(23)、式(24)。5.4.4交流滤波器损耗计算交流滤波器损耗近似计算交流滤波器由滤波电容器、滤波电抗器和滤波电阻器组成。一般交流滤波器整体投入或退出，滤波电容器、滤波电抗器和滤波电阻器并不单独运行。若交流滤波器共有N组，每组的额定损耗为△P,则交流滤波器损耗计算的近似公式为N——交流滤波器组数；k₁——投切系数，第i组投运，则k₁=1,第i组退出，则k₁=0;P₁——第i组交流滤波器的额定损耗，kW;T——交流滤波器的运行时间，h。交流滤波器组件损耗计算当交流滤波器安装有足够的测量装置，能够获得滤波器各组件损耗计算所需要的状态量时，可采用以下方法计算滤波器的损耗。a)滤波电容器损耗的计算公式为找标准就到麦田学社b)滤波电抗器损耗的计算公式为I,——流经电抗器第n次谐波的电流有效值，X——电抗器的n次谐波电抗，X=nX,Ω;0.——电抗器在第n次谐波下的品质因数；T——交流滤波器的运行时间，h。c)滤波电阻器损耗的计算公式为Ik——通过滤波电阻电流的有效值，A;T——交流滤波器的运行时间，h。式中符号同式(26)～式(29)。流经平波电抗器的电流是叠加有谐波分量的直流电流，故而平波电抗器电能损耗包括直流损耗和n——谐波次数，当换流器为六脉动换流器时，n=6k,k=1,2,3,…;T——平波电抗器的运行时间，h。直流滤波器的损耗包括滤波电容器损耗、滤波电抗器损耗和滤波电阻器损耗三部分。直流滤波器的简化计算方法和交流滤波器一致。在精确计算中，除滤波电容器损耗外，滤波电抗器和滤波电阻器找标准就到麦田学社直流滤波器中电容器损耗包括直流均压电阻损耗和谐波损耗，谐波损耗一般忽略不计，电阻损耗式中符号同式(28)、式(29)、式(32)。并联电容器损耗计算公式见式(10)。并联电抗器损耗计算公式见式(12)。直流换流站站用电量取代表日(月)电能表的抄见电量。6交流电力网电能损耗计算方法6.135kV及以上电力网电能损耗计算35kV及以上电力网的电能损耗计算应采用潮流法，潮流法可分为电力法和电量法。对于在线潮流数据质量能满足电能损耗计算需要的情况，可采用在线潮流法校核电力法和电量法计算结果。计算35kV及以上电力网电能损耗推荐的计算数据参见附录E.1。电力法是根据代表日24h电源点、负荷点的有功功率和无功功率，结合网络拓扑进行潮流计算，电量法是根据代表日电源点、负荷点的日出力曲线及负荷曲线将24h有功电量和无功电量折算成24h功率，结合网络拓扑进行潮流计算，统计得到分元件损耗和电力网损耗电量。随着电网企业信息化和智能化程度普遍提高，电网量测数据可以实现在线采集、在线处理，并形找标准就到麦田学社小电源接入该电压等级的电力网，宜采用等效电(容)量法；对用前推回代潮流法；对网架结构复杂的电力网，宜采用潮流法；计与首端相同，各负荷节点的功率因数均与首端相等，k²——负荷曲线形状系数的平方值，见附录A;找标准就到麦田学社配电网全部配电变压器绕组等值电阻的计算公式为U——配电变压器高压侧额定电压，kV;其他符号同式(36)。如果配电网各负荷节点供电量未能采集，可按各节点配电变压器的负载系数相等计算，即各变压器供电量正比于其额定容量。配电网线路等值电阻和全部配电变压器绕组等值电阻计算公式为其他符号同式(36)。…符号同式(36)、式(38)。对于配电网多分段线路，按各线路段的有功电量确定流经各线路段的平均电流，计算公式为…Io)——配电网线路首端的平均电流，A;其他符号同式(36)。如果配电网各负荷节点有功电量未能采集，可按各节点配电变压器的负载系数相等计算，即采用各配电变压器额定容量替代式(40)中相应节点负荷的有功电量。等效电(容)量法由于小电源连接变压器存在潮流上网或者下网双向流动的情况，宜分时段计算含小电源的配电网电能损耗，确保每个时段内所计算配电网内的小电源潮流流向基本不变。在等值电阻法的基础上，采用等效电(容)量法计算含小电源的配电网电能损耗公式为找标准就到麦田学社其他符号同式(45)。对网络结构复杂、计量装置完善、基础数据齐全的配电网，宜采用潮流法进行理论线损计算。6.30.4kV低压电力网电能损耗计算0.4kV低压电力网的电能损耗计算宜采用等值电阻法、分相等值电阻法和台区损失率法；对具备信息化采集条件的电网，可采用分相潮流计算法。计算0.4kV低压电力网电能损耗推荐的计算数据参0.4kV低压电力网与10(6、20)kV中压配电网的特点相似，宜采用等值电阻法计算其损耗，即应用10(6、20)kV中压配电网等值电阻法的数学计算模型，结合0.4kV低压电力网的特殊性，利用配电变压器低压侧总表的有功、无功电量替代10(6、20)kV中压配电网的首端电量；利用各用户电能表的有功、无功电量计算出一个等效容量，并以此替代10(6、20)kV线路中配电变压器的容量。0.4kV低压电力网等值电阻法电能损耗计算宜以台区为单元开展计算。三相三线制和三相四线制的低压网线损理论计算公式为N——电力网结构系数，单相供电取2,三相三线制时取3,三相四线制时取3.5;k——形状系数，见附录A;找标准就到麦田学社…N,——第j段线段的电力网结构系数；A.z——第j计算线段供电的用户电能表抄见电量之和，kWh;N——配电变压器低压出口电力网结构系数；分相等值电阻法可计算出三相负荷不平衡时的损耗，计算公式为△4——三相负荷不平衡时低压线路的线损电量，kWh;其他符号同式(47)。a)三相负荷一相重，一相轻，一相平均：K₀=1+2e² (51) (52)e——三相负荷电流不平衡度，%。 (53)找标准就到麦田学社计量装置完善、基础数据齐全的台区可采用分相潮流法或前推回代潮流法进行理论线损计算。根据台区负荷水平将低压台区划分为若干类，每类合理选取典型代表台区，以实测线损值作为基础，基于各类台区配变容量汇总计算分析，用于整体评将0.4kV低压网按负荷水平分为重负荷、中负荷、轻负荷台区来选取若干典型台区。选取的典型台区应符合供电负荷正常、计量齐全、电能表运行正常、无窃电0.4kV低压网电能损耗的计算公式为△AM中负荷典型台区的单位配电变压器容量的电能损耗，kWh/kVA;式(54)中△Ae、△AwM、△At计算公式分别为——重负荷、中负荷、轻负荷典型台区的个数；7电力网理论电能损耗汇总7.1基于实际供电量折算理论线损电量及线损率根据全月供电量及代表日实测供电量，折算出全月的电能损耗及线损率。月线损率计算公式为找标准就到麦田学社△4.%——全月线损率；A——全月的供电量，kWh;ZAA₀——代表日全网的固定电能损耗，包括变压器空载损耗、并联无功补偿设备、调相机、互Z△Ap——代表日全网的可变电能损耗，包括架空线路、电缆线路的电能损耗、变压器负载损A.——代表日供电量，kWh;D——全月日历天数。7.2理论电能损耗统计汇总电力网电能损耗汇总采用自下而上逐级汇总的形式，应以县、市、省、区域关口为分界，完成从0.4kV～1000kV的全网理论线损计算。汇总主要包括：全网分区线损率汇总、全网分压线损率汇总、全网220kV及以上电压等级线损率汇总、全网220kV及以下电压等级线损率汇总、全网110kV及以分区汇总采用供电区域线损管理划分，即按照不同供电区域进行理论线损汇总。常见的分区模式若干区域供电量汇总时，电厂上网电量可直接进行汇总，外网送入电量和向外网送出电量汇总后分压汇总采用分层线损管理划分，即按照不同电压等级进行线损统计汇总。直流电网分为±800、±660、±500、±400kV等；交流电网分为1000、750、500、330、220、110、66、35、10(6、20)、0.4kV等各电压等级。也可以根据需要，对某几个电压等级进行汇总计算。各电压等级输入电量为本网该电压等级发电厂上网电量、本网其他电压等级转入电量与外网送入找标准就到麦田学社若干电网同一电压等级进行汇总时，该电压等级的上网电量和其他电不宜低于30%。找标准就到麦田学社2)应用大截面耐热导线、节能导线(含节能线夹)或增加并列线路，合理控制负载率。4)高损变压器节能改造，应用节能型(含非晶合金)变压器，降低其固定损耗功率；1)定期检定(含现场检验)、轮换计量装置，改造二次压降超标的计量回路，提高计量准2)设计选用高精度、低损耗的电能计量装置，包括电流、电压互感器，二次回路，电能找标准就到麦田学社(规范性附录)均方根电流、平均电流法和最大电流法为满足不同技术条件下的电力网电阻损耗计算，依托均方根电流，引入形状系数、损失因数，形成平均电流法、最大电流法。A.2均方根电流N——计算周期所确定的电流测点数，i为测点电流序号；若计算代表日24个整点电流(每小时一个测点)的均方根电流时，则式(A.1)变为其他符号同式(A.1)。A.3形状系数及平均电流法A.3.1形状系数(k)….…找标准就到麦田学社找标准就到麦田学社(规范性附录)B.1温度修正系数(k₀)由于GB/T3956给出的导线电阻值是在空气温度为20℃时的测量值，因此，在实际工作中，应考虑负荷电流引起导线的温升及周围空气温度或a——导线电阻的温度系数，对铜、铝、铝合金、钢芯铝绞线，a≈0.004(1/℃);tav——代表日(或计算期)的平均气温，℃。B.2由不同型号导线构成的线路电阻修正计算由多种型号导线构成的线路总电阻R的计算公式为找标准就到麦田学社(资料性附录)交流电力网元件参数计算C.1架空线路的参数计算架空线路的等值电路如图C.1所示。图C.1架空线路的等值电路C.1.2架空线路的电阻p—导线材料的电阻率，20℃时铝导线的电阻率为31.5Ω·mm²km,铜导线的电阻率为18.8Ω·mm²/km,铝合金导线的电阻率为28.735(软线)、28.976(硬线)、31.347(高强度耐热线)Q·mm²/kmC.1.3架空线路的电抗架空线路的电抗由导线外电感(互感)和内电感(自感)电抗两部分组成，计算公式为X——线路每相导线的电抗，Ω;…(C.3)表C.1分裂系数值n23456a11找标准就到麦田学社表C.2常用电缆绝缘材料的e和tanδ值电缆形式E44聚氯乙烯绝缘电缆8聚乙烯电缆C.3变压器的参数计算C.3.1变压器的等值电路变压器的等值电路如图C.2和图C.3所示，其参数有电阻、电抗、空载损耗和空载时电源侧的励磁功率。图C.2双绕组变压器的等值电路图C.3三绕组变压器的等值电路C.3.2双绕组变压器参数双绕组变压器主要参数计算公式为…R——变压器绕组的电阻，Ω;P——变压器的额定负载损耗，kW;UN——归算侧变压器的额定电压，kV;S——变压器的额定容量，kVA;找标准就到麦田学社找标准就到麦田学社其中Ux(-2%、Ux₀-3%、Uk₂-3)%——变压器额定容量下的高-中、高-低、中-低绕组的短路阻抗百其他符号同式(C.10)。自耦变压器的等值电路及参数计算与双绕组、三绕组变压器相同，但各绕组间的额定负载损耗和短路阻抗百分数必须先归算到同一基准容量(额定全容量)。额定负载损耗归算方法和三绕组变压器相同，阻抗电压百分数按式(C.14)归算：其他符号同式(C.12)、式(C.13)。对50Hz电网，串联电容器的电能损耗计算公式为式中符号同式(11)。其中找标准就到麦田学社找标准就到麦田学社电晕损耗计算方法式中：找标准就到麦田学社N节点系统，节点i的功率方程为不考虑电晕损耗时，节点有功方程没有右边第二项，无功方程不变。找标准就到麦田学社(1)35kV及以上电网拓扑结构，线路参数，变压器参数，无功补(2)35kV及以上电网24h每整点时刻(或每15min)电源点、负荷点的有功功率(kW)、无功功率(kvar)、电压(kV)和电流(A),无功补偿实际投入容量(kvar)。(3)环境温度(℃)(1)35kV及以上电网拓扑结构，线路参数，变压器参数，无功补(2)35kV及以上电网24h每整点时刻(或每15min)电源点、负荷点的有功功率(kW)、无功功率(kvar)、电压(kV)和电流(A),无功补偿实际投入容量(kvar)。(3)35kV及以上电网24h中每1h(或15min)内电源点、负荷点的有功电量(kWh)和无功电量(kvarh)。(4)环境温度(℃)(1)35kV及以上电网拓扑结构，线路参数，变压器铭牌参数，无功补(2)电网在线潮流的数据，包括各节点电压(kV)、支路电流(A)、电源点和负荷点有功功率(3)环境温度(℃)计算10(6、20)kV中压配电网电能损耗推荐的计算数据见表E.2。表E.2计算10(6、20)kV中压配电网电能损耗推荐的计算数据电阻法(1)配电网拓扑结构，线路参数，变压器参数和有功电量(kWh),无功补偿设备参数(2)配电网首端负荷曲线、有功电量(kWh)和无功电量(kvarh)。(3)配电网首端计算时段内电流(A)、电压((4)含新能源、小水电或小火电机组，需要采集其有功电量(kWh)、无功电量(kvarh),电流(A)、电压(kV)曲线。(5)环境温度(℃)电阻法(1)配电网拓扑结构，线路参数、变压器参数，无功补偿设备参数(2)配电网首端负荷曲线、有功电量(kWh)和无功电量(kvarh)。(3)配电网首端计算时段内电流(A)、电压((4)含新能源、小水电或小火电机组，需要采集其有功电量(kWh)、无功电量(kvarh),电流(A)、电压(kV)曲线。(5)环境温度(℃)前推回(1)配电网拓扑结构，线路参数、变压器参数，无功补偿设备参数(2)配电变压器的有功负荷(kW)以及无功负荷(kvar)。(3)小电源的有功出力(kW)、无功出力(kvar)以及电压(kV)。(4)环境温度(℃)(2)低压网首端有功电量(kWh)、无功电量(kvarh)或有功电量(kWh(5)用户抄见有功电量(kWh)、无功电量(kvarh)或有功电量(kWh)(6)环境温度(℃)电阻法(2)低压网首端有功电量(kWh)、无功电量(kvarh)或有功电量(kWh)、功率因数(5)用户抄见有功电量(kWh)、无功电量(kvarh)或有功电量(kWh)(6)环境温度(℃)(4)低压网24h用户抄见有功电量(kWh)、无功电量(kvarh)或有功电量(kWh)、功率因数。(5)环境温度(℃)找标准就到麦田学社F.1高压直流输电系统示意图典型的高压直流(HVDC)一个换流站的设备(不含辅助设备)如图F.2所示。换流站设备的典型损耗占比见表F.1。表F.1换流站设备的典型损耗占比正常运行条件下的典型损耗占比%晶闸管阀并联电容器(如使用)并联电抗器(如使用)注：数据主要来源于GB/T20989—2017。直流系统的谐波与电阻系数见表F.2。电阻系数k电阻系数k1357找标准就到麦田学社(规范性附录)降损措施节能效果计算G.1缩短供电距离的节能效果计算G.1.1缩短供电距离的降损电量估算△P——缩短供电距离前的功率损耗，kW;T——运行时间，h。△P%——缩短供电距离前的损耗率；其他符号同式(G1)。G.2截面增加后的节能效果计算△P——截面增加前的功率损耗，kW;G.2.2截面增加后的损耗率降低估算找标准就到麦田学社G.3.1计算原则G.3.2依据功率因数变化的降损电量估算…m——接元件数量(i表示串接元件序号);△A——补偿点之前(一般至上一级电压母线处)各串接元件损耗电量，kWh;%、λ(2)——各串接元件补偿前、后的功率因数；tanδ——电容器的介质损耗角正切值，一般为0.0035;为了简化计算，串接元件只考虑到上一级电压母线，无功经济当量计算公式为补偿装置的无功经济当量是该点以前无功潮流流经的各串接元件的无功经济当量的总和。其计算………………(G7)Ko——补偿装置安装点(x点)的无功经济当量，kW/kvar;找标准就到麦田学社G.4调整电压或升压改造后的节能效果计算调整电压是指通过调整变压器分接头，或在母线上投切电容器及调相机，在保证电能质量的基础上对电压做小幅度的调整。当电网可变损耗(铜损)占主导时，提高电压运行有利于降损；当电网固定损耗(铁损)占主导时，降低电压运