配电网损耗及无功补偿

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1、配电网损耗及无功补偿长沙理工大学电气与信息工程学院第一节配电网损耗及无功补偿一、有功功率损耗的主要类型根据电磁场理论所进行的分析表明，电磁场的能量是通过电磁场所在的介质空间，由电源向负荷传输的，导线起到了引导电磁场能量的作用。进入导线内部并转化为热能的电能损耗，也是由电磁场供给的。在交流输电的情况下，应用能量流密度坡印廷（Poynting）矢量的概念，对单芯同轴电缆电路进行分析的结果表明，在介质空间中传输负荷所需功率的同时，在电缆中产生了4类有功功率损耗。（1）电阻发热损耗ΔP1。它与电流的平方成正比，即ΔP1=

2、IR（9–1）式中，I——缆芯中通过的电流，A；R——缆芯和外皮电阻之和，Ω。（2）泄漏损耗ΔP2它与电压的平方成正比，即ΔP2=UG（9-2）（9-3）式（9–2）、（9–3）中，U——缆芯和外皮之间的电压，V；G——介质的漏电导，1/Ω；r——电导率，1/（Ω·m）；l——电缆的长度，m；r1——电缆芯半径，cm；r2——电缆外皮内侧半径，cm。（3）介质磁化损耗ΔP3它与电流的平方和频率成正比，即ΔP3=IωLtgδ（9–4）式（9–4）、（9–5）中，ω——交流电角频率，rad/s；L——电缆的电感，Wb/A

3、；μ——电缆介质的磁导率，Ω·s/m；tgδ——电缆介质反复磁化损失角的正切值。（4）介质极化损耗ΔP4它与电压的平方和频率成正比，即ΔP4（W）=UωCtgδ（9–6）（9–5）（9–7）式（9–6）、（9–7）中，C——电缆的电容，F；ε——电缆介质的介电常数，F/m；tgδ——电缆介质反复极化损失角的正切值。上述4类有功功率损耗代表了电力系统有功功率损耗的基本类型。除此之外，高压线路上和高压电机中还可能产生电晕损耗，这是比较特殊的一类，是由于到体表面的电场强度过高，致使导体外部介质粒子电离所造成的有功功率损耗，

4、因而它与导体的表面场强和空气密度等因素有关。二、电能损耗计算电能损耗ΔA是一定时间内有功功率损耗对时间的积分，即（9–8）对于电阻发热损耗，式（9–8）可改写成（9–9）在时间T内，负荷电流与导体电阻都可能发生变化，所以计算电能损耗要比计算有功功率损耗复杂。当计算时段较长时，很难采用逐点平方累加的方法来计算电能损耗。若采用电流负荷曲线I（t）或有功负荷曲线P（t）的有关参数来计算电能损耗，要取得准确度令人满意的计算结果，是一个比较困难的问题，也正是研究电能损耗计算方法及其理论的重点内容。第二节影响配电网线损的因素分析

5、一、交流电阻的影响架空电力线路广泛采用裸导线，其交流电阻要比其直流电阻大，这是由于交流电的集肤效应所造成的。对钢芯铝线，由于钢芯磁化将引起铁耗，使交流电阻更加增大。集肤效应增大的电阻可进行理论计算，而钢芯磁化增大的电阻值必须通过实测来确定。计算表明，截面积为50～240mm2的铝绞线，其交流电阻比直流电阻仅增大0.02%～0.5%；截面积为25～240mm2的钢芯铝线，其交流电阻比直流电阻增大1.3%～4.6%。上述下限对应于在流量为允许值的20%，上限则对应于在流量为允许值时的情况。由此可见，当通过架空线路导线的电

6、流接近或超过允许值时，必须计及交流电阻的增大因素。在其它情况下，可直接用直流电阻来进行线损计算，这样并不会引起显著的误差。二、测计期内气温、电压变化对线损的影响由式（9–9）可见，在一个测计期内，不仅负荷在随时间变化，导线的电阻也随着气温的变化而变化。显然，要同时考虑这两个变化因素并进行积分运算是极其复杂的。为便于线损计算，可先考虑气温变化对电阻这个变量的影响。众所周知，导线电阻随气温的变化可按下式计算（9–10）式中，——导线在200C时的电阻值，Ω；——导线电阻的温度系数。对铜、铝及钢芯铝线，一般取=0.004；

7、T——空气温度，0℃。将一天24h的复合电流与气温记录数据代入式（9–10）和（9–9）可得（9–11）定义加权平均气温（9–12）则式（9–11）可改写成（9-13）（9–14）式中，——对应于加权平均气温的导线电阻。如上所示，若按加权平均气温和式（9-13）计算电能损耗，就完全计及了气温变化的影响。由式（9-12）可见，当负荷不变时，=。由于日气温变化呈单峰型，日负荷变化一般有两个不等的高峰，所以在一昼夜内或超过一昼夜的周期内，与相当接近，以代替不会产生较大负误差。根据式（9-14）进行的电阻值相对误差分析表明，

8、由于导线电阻的温度系数α值很小，所以即使用代替有一定误差，但电阻值和电能损耗的相对误差仍然很小。当测记期为一月或一年时，按平均气温计算电阻后，三相对称元件的电能损耗公式（9-9）可改写成（9–15）三、测计期内电压变化对线损的影响当实测的负荷数据不是电流，而是有功功率和无功功率时，计算线损要考虑电压的变化。如测计期为一昼夜，式（9–15）可改写