《线损理论计算的基本理论综述》6100字

线损理论计算的基本理论综述目录TOC\o"1-2"\h\u1177线损理论计算的基本理论综述 1124161.1线损电量和线损率 1199431.2计算配电网线损所需数据 239791.3配电网元件参数损耗计算 2178011.1.1输电线路的参数 265291.1.2配电网输电线路的等效电路 3183541.1.3变压器的参数以及等效电路 4233001.4配电网电力元件能量损耗数学模型 4130091.4.1配电网导线电能损耗等效数学模型 4296481.4.2配电变压器绕组损耗等效数学模型 578271.4.3配电变压器铁心损耗等效数学模型 6164401.4.4并联电容器损耗等效数学模型 6296811.4.5配电网线损等效电路 7213691.5配电网理论线损计算特点 8140061.5.1条件性 8291051.5.2方案多 851471.5.3不准确 8282821.6计算配电电网理论线损的步骤 8100981.6.1明确内容和要求 8157421.6.2理论线损计算 9115071.6.3分析结果 91.1线损电量和线损率发电机产生的电能必须经过输，变电，配电设备。由于这些设备的阻抗，当电能通过时会产生电能损耗，并以热能的形式在周围介质中丢失。这种功率损耗称为线损。根据国家电力公司电力行业生产统计，通过减少供电和售电来计算线路损耗，深刻反应了电网在研究、设计上的技术水准和在运行过程中管理水平。电网中线路损耗占电网线路供电电量的百分比是线路损耗率，又称失电率。式中单位电量是kw/h，万kw/h或亿kw/h。在现实生活中，线路损耗有两种类型，一个是实际线损，另一个是理论线损。因此，线损率也有两个对应的值，即实际线损率和理论线损率。公式如下因为线损率与线损量相比是不相同的变量，它是一个相对的值，所以线损率是表示配电网络的结构安排是否合适，是否能够有效实用的运行的重要参考。1.2计算配电网线损所需数据理论线路耗损的计算一般分为两种：第一种是配电网具体结构参数，比如电力设施在运行中的详细信息；第二种是在运行过程中的详细数据。由于配电网中设备的结构参数很难发生变化，在实际运算过程中可以算作是已知量：而运行数据则是由电路电流、电路电压、电路负载等0-24小时表示的曲线，所以很难获得所有的数据。因此，除了计算精度外，还可以尝试收集运行数据，以满足计算的要求。电气设施的主要参数有：配电线路每一段落的长度，电抗的数值，电阻的数值，元件的导电率，配电线路内变压器等有关铭牌上给出的数值，电容相关的各种数值，配电网线路内第二次供电的各种参数数据以及配电网络接线部分的主接线图。运行数据主要包括：表示小型电厂，变电站，线路等在24时间内的运转状况，电流电压，功率因数，功率，电流和日负荷记录，输出，输入的功率。根据当天记录的负荷，通过数据分析，能够发现负载是不变的，可以在此基础上记录每天的负荷曲线以及电网运行方式的数值（包含走势，负荷）；负载在线路最前端的运算流程，电气设施在计算中的每一次的实际运行时间；用户专用线路；在24时的时间内，负载使用的变压器高电压和低电压方的电流和电压的大小，功率和电能的数值，功率因数的数据等。然而，必须指出的是，在电力系统线损计算中需要收集大量的运行数据。所以，我们在对线损进行计算的同时，必须想到尽量少的运用在配电线路中得到的数据，做到能够简单快捷，但要必须达到规定的要求，保持良好的精确度。1.3配电网元件参数损耗计算1.1.1输电线路的参数电力系统中有电缆和架空线路。由于埋地电缆的资本成本远高于架空线路，因此大多数电网使用架空线路，其等效电路和参数相同。下面重点分析参数和等效电路。在输电线路中，有这样几类稳态的参数：（1）单位长度下线路的阻值。输电线路中的主动电阻能量损失和功率损失是由电阻值来确定的。由于与电路中的电流息息相关，所以可以用串联参数才进行表示。公式表示为：其中r1是传输线上的每单位长度的电阻值(Ω/km)，ρ是所选材料的电阻率(Ωmm2/km)，s是使用的导线的横截面的大小(mm2)。通过校准后，最接近实际数值的电阻率为：铝的大小为31.5，铜的大小为18.8。由于驱肤效应和使用多股扭曲线使材料略大于直流电阻。由于温度的原因，输电线路的导线阻值在不同温度时会发生改变，如果需要精准的测量，温度表示为t时的值可按以上公式修改：α是温度系数，不同材料的温度系数是不同的，铝的温度系数为0.0037，铜的温度系数为0.00381。（2）单位长度的线路的电抗。当交流电流在线路中通过导线时，有交变磁场包裹在通电线路四周，所以会产生电抗以及电感，它们的参数属于同一类型。根据电磁理论，在一个时间周期内，电抗可以改变，公式表示为：其中x1是输电线路在单位长度所产生的电抗（Ω/km），Dm是三相输电线路在几何意义上的距离的平均值（m）。对于铜和铝以外的金属丝，公式中的0.0156应写成0156μr，μr是材料的相对渗透率。传输导线在电压非常高的情况下能够降低电晕在单位长度下的损耗，并且可以降低电抗的大小。所以随着导线的截面半径的增加。导线的电抗的大小会越来越小。n指每相的分裂数。通常n>4后，x1的减少不那么显著，因此通常取2到4；req是分裂导体的等效半径。（3）单位长度下线路的电导。在电网线路中，电导指的是绝缘体的表层在线路电压很高的条件下的漏电损失和电晕损耗，我们通常用g1来表示，单位S/km。称为电导纳。它的计算方法为：通过对公式的分析可知，当电压的级别发生改变时，几何平均距离也会随之产生很大的改变，因为电抗根据比例长度和导纳值随Dm/r的增加而增加。此外，因为在数学上呈现出对数的关联，小x1和b1在不同的线路中的改变程度很小，通常是0.4/km、2.8×10S/km。1.1.2配电网输电线路的等效电路配电网在线路的布局上的有着很强的特征性，通过对电网的分析，在数学理论上建立了一个较为精准的模型，这个模型就是配电线路的分布参数数学模型。但在实际计算中，不一定要求精确的配电恒电路，通常精度不同，但根据线路的具体情况，采用不同精度的等效电路，具体如下：当架空线路长度小于300千米，电缆长度小于100千米时，我们通常应用集总参数的电路。如果导线长度为l，那么线路中导线经过串联得到的总阻抗Z，并联得到的总电导Y都可以确定为集中参数，有Z=R+jX，Y=Z+GB当架空线路的传输长度满足在100千米到1000千米之间时，依据电路在输电线路中近似分布的模型，将相应集总参数下的等效输出模型相结合分布参数决定表示，当电网线路总体的长度超过1000公里，电缆超过300公里时，可建立精确的配电参数电路。,1.1.3变压器的参数以及等效电路在一个完整的配电线路中，电力变压器的连接方式并不是一定的，对于参数的计算并没有像要求中那么精准。所以，绕组变压器参数计算的公式有一套具体的理论。绕组的电阻，线路的漏阻，电导和电纳。可以根据变压器铭牌给出的数据进行粗略计算。首先要考虑绕组上的损耗，所以电阻R可以通过短路来计算上述公式中的每一单位名称表示：PS-kw、UN-kv、SN-MVA。由于漏抗的数据远大于绕组电阻的值，因此短路电压可视为漏抗的压降，可计算变压器漏抗的X。变压器空闲时，其损耗多为铁损，即导纳上的功率损耗，故变压器的电导可得Gm。励磁电流主要通过导纳支路，可计算Bm,与电Bm相比，电导Gm大得多。1.4配电网电力元件能量损耗数学模型整个配电网络每一个部位的功率消耗相加的和被称之为电能损耗。为了获得输电过程中消耗的电能，必须了解系统配电网络内每一个成分在物理学方面的特征，才能得到这些部件的数学模型。电压的级别较低时，比如l0kV或者之下的系统，电气设施的量是很多的。而且，电路器件在运行的过程中具有很强的随机性。由于在配电网络的系统内，每一个元件的特征和线路损耗产生的原因都不相同，各部件的损耗可分为：室外绝缘子漏损；介质损耗（包括电缆的导线，电路中处于并联状态的电容）；配电线路内导线的电阻由于发热产生的消耗；变压器的铁芯产生的电能损失；架空线路中由于电晕产生的电能消耗。线路的二次回路包含信号，控制，测量，保护和监控系统。这些损耗和整体损耗相比，所占有的比例系数较小，因此可以忽视。在使用高压和低压过程中以及变电站的变压器二次侧的电能损失都会计入使用者的电量和变电站电表里。1.4.1配电网导线电能损耗等效数学模型在配电网络中，数学模型经常反映为有关参数特征的等效电路。由于10kV以及级别之下的配电电路，其电压大小较低，受电纳和电导的影响很小，因此可以从这个方面对等效电路进行化简处理，如图3-1所示图3-1配电电路等效电路假设某条配电线路上的电流I在一定条件下是常数，则在这一段时间中发生的能量损耗为：其中，T是小时数，I是在T时间内流经导线的的电流，R是经过线路的阻值。假设在所有的配电线路中，都是由很多组导线构成，并且导线的参数各不相同，那么在计算时段里，发生的输电线路功率损耗可以表达为：式中：T是计算小时数，Ii是在时段T期间流经第i段段路的电流，Ri是导线的电阻值，mi是线路段路的总和。如果配电线路上有功和无功功率事先已知，可以改写上式为：Ii是在T期间流过第i段传输线路的电流，Pi是在T时段里i段传输线路上产生的有功功率的数值，Qi是在T期间i段传输线路上产生的无功功率的数值，ri是导体(在选定的i传输线路上)的电阻值，mi是线路段路的总和，ui是在选定的输电线路上平均线电压，T是计算期间的小时数。1.4.2配电变压器绕组损耗等效数学模型在配电网络，我们通常理论上使用双绕组的变压器，它的等值电路由等效的电组、等效的电抗以及等效的电导组成，如图所示：图3-2变压器的型“Γ”等效电路如果流经变压器的绕组的电流ITi稳定且不发生改变，则双绕组的变压器发生的功率损耗ΔATcui在计算周期可以表示为：ΔPKi是第i个变压器短路时产生的耗损功率值(kW)，INi是流经第i个变压器的额定电流值，ITi是流经第i个变压器的实际绕组电流。1.4.3配电变压器铁心损耗等效数学模型双绕组变压器的铁心损耗会受到使用过程中电压的影响。据此，在计算期内，配电变压器ΔAtfe的核心传输线的功率损耗表示：其中UN1是第i个变压器的在线路中产生的额定电压(kV)，ΔPOi是第i个变压器在空载时产生的功率损耗(kW)，Uavl是第i个变压器在工作时的平均线电压(kV)。1.4.4并联电容器损耗等效数学模型我们将并联电容器的等效数学模型想作是电阻和理想中无损耗电容器原器件相并联构建的网络，如图3-3所示：图3-3并联电容器等值电路通过电容器的实际电流由有功功率部分和无功部分构成。流过介质的电流的损耗角一般用下式来表示：电容器有功功率是：电容器在时间T中的损耗ΔAC表示：其中，QK是电容器投切的值，tgδ是电容损耗角正切的数值。1.4.5配电网线损等效电路上述列出的设备损耗运行模型可以计算所有电力系统的线损。但配电网络中电力设施的总量相对很多，不同设备运行数据不一致，难以采集设备运行数据。因此，在进行配电网线路损耗的计算过程中应该尽可能少的采集数据。如图3-4所示，在变电站l0kV那一方有两处馈线。馈线的最前端通过高压降压的变压器接入配电网络，导线的末端通过低压降压的变压器接入使用低电压的用户。每条线路就像一棵树，一般一个辐射网络会连接到很多个变压器件上，但除了在网络的最前端与经过高压输电线路的母线相互连接，电线之间没有其他电气连接。相对于大型电力系统，导线中的负载波动可以忽略不计，因此通常默认导线在根节点处的电压值是一定的。由于配电网络的这些特征，整个电路网络系统不再是用线路损耗计算作为基础单元，其基础单元是每条线路的馈线。依凭指定馈线在根节点处电压大小和线路每一个负荷节点的负载情况，从而判断不一样馈线的压降和能量的损失，计算出每一处段落在一定的时段里的功率损耗。因此，在计算电力系统线损时，需要采集线路各段的节点负荷，但配电网节点较多，不同时间段的电力负荷变化不同。操作数据无法全面采集。在对电力网络中线路损耗计算精确程度没有很大影响的前提下，尽量减少运行数据的采集。在此过程中，我们可以假定条件，最前端的负载曲线和每一个负载节点载曲线几乎完全相同，最前端的功率因数等于负载每一个节点处的功率因数，忽略电压损耗对线损的影响。并且应该满足电路中变压器的负载系数大致一致。图3-4配电网示意图1.5配电网理论线损计算特点配电网理论线损计算的定义是根据配电网结构参数和运行数据对配电线路进行理论上线路损耗计算，因此它的研究对象是具有基本固定网络结构和实时负荷变化的配电网。因此，其特征如下：1.5.1条件性在传统的配电线路中，由于配电网结构复杂，各节点没有监测设备，所以在进行理论上的计算时，必须对已知的某些条件进行规定和化简，在假定特定条件成立上，确定计算模型。因为使用了假定的条件信息，所以得到的最终值与实际值相比有较大的差异，精确值有时比实际大，有时则会变小。然而这假定条件是有意义的，它不是没有依据的假设，而是基于一定的科学理论，是必要的。1.5.2方案多因为配电线路理论线路损耗中，我们在收集数据的过程中存在着很多相似性，假定的条件不同，计算方式也有所不同。所以在我们进行线路损耗的计算时，可以了解配电线路的结构特征，负载状态，参数条件等，在对同一个线路可以采用不一样的方案和不一样的模型。1.5.3不准确因为配电线路构成复杂程度高，电荷能量性质种类较多，负荷能量的实时变化以及外部条件具有很强的不确定性，配电线路理论线路损耗的计算是不可能完整、精确无误的。不管采取何种计算方式或数学模型，理论上的运行情况都尽量靠近实际值，得到的最终结果也尽量精准。1.6计算配电电网理论线损的步骤1.6.1明确内容和要求计算配电网理论线损时，我们必须知道在理论线路损耗计算中，配电网络，分线，分区，分压，了解配电网线损计算范围及计算要求。（1）收集和分析操作参数配电网络理论上线路损耗计算的主要要求是收集数据信息以及计算线路损耗的大部分数据。对于配电网接线图尽量收集结构参数，运转状态参数等。我们需要对采集的电力数据进行处理研究，并且详细选择应用数据，提高其准确性。配电网信息的准确性和完整性是与理论线损计算相关的主要因素，所以对采集到的输电线路的数据，例如配电网运转状态，电路各个部位的参