220kV輸變電工程電能損耗計算方法分析

【摘 要】比較并計算電力系統中電能損耗可以反映出管理水平，確立合適的經濟運行模式，找到薄弱環節，是制定線損指標識并提出降損措施的理論基礎。本文說明了電力系統電能損耗構成和220kV輸變電工程主要損耗設備，闡述了電能損耗計算方法，并結合工程實例，介紹了應用最大負荷損耗時間法來計算220kV輸變電工程的年電能損耗，提出了主要參數的取值思路。

【關鍵詞】最大負荷損耗時間法；輸變電工程；電能損耗；計算方法

0.引言

隨著我國經濟的不斷增長，電力系統的建設和發展也越來越快，輸變電工程得到了推廣應用。但是由于輸送過程或者設備等原因，電能損耗問題一直存在，如果不對嚴重的地方進行治理，將會直接影響電力系統的運行，因此如何對電能損耗進行計算成為了工作人員需要解決的問題。下面就此進行討論分析。

1.電力系統電能損耗構成

電力系統運動過程中，發電端將電量經過各種電氣設備輸送到售電端進行消費。由于各種電氣設備元件存在著阻抗，在電流流過時會產出特定量的有功功率損耗，并以熱能的形式消散在周邊介質中。

電能損耗按產生的物理意義可分為可變損耗、固定損耗和其它損耗。

固定損耗一般情況下不隨負荷變化而改變，而與設備所接入電壓高低而發生變化，但實際電網運行過程中電壓波動不大，因此這部分損耗基本被認為固定不變。固定損耗主要包括：各類變壓器鐵損部分；高壓線路的電暈損耗；調相機、調壓器、電抗器、互感器、消弧線圈等設備的鐵損及絕緣子的損耗；電容器和電纜的介質損耗；電能表電壓線圈損耗等。

可變損耗也稱為變動損耗或短路損耗，隨著負荷變化而改變，與流過電流的I2成正比。可變損耗主要包括：各類變壓器銅損部分；輸、配電線路的銅損；調相機、調壓器、電抗器、互感器、消弧線圈等設備的銅損；接戶線的銅損；電能表電流線圈的銅損等。

其它損耗也稱為管理損耗或不明損耗，是在供、用電過程中由于偷、漏、丟等原因造成的各種電量損失。

2.220kV輸變電工程主要損耗設備

（1）站內部分。220kV變電站站內部分主要能耗包括主變壓器、站用變壓器、并聯電容器、并聯電抗器、限流電抗器損耗及站內設備用電量等。

（2）站外部分。站外部分損耗主要為高壓運行線路損耗，包括220kV及110kV線路。

（3）其它輔助生產設施。其它主要輔助生產設施為消防水泵房及消防設施等，損耗已包含在站內設備用電量內。

3.電能損耗計算方法

電網中由于運行方式經常變化，各元件通過功率也相應發生變化，要嚴格計算元件電能損耗，需根據不同功率及其相應時間逐段進行計算以求得某一時間段的電能損耗：

△A=Rdt， （1）

式（1）中：ΔA為電能損耗，kW·h；T為運行小時，h；Pt為t時間段的輸送功率，kW；Ut為t時間段的運行電壓，kV；cos?t為功率因數；Rt為導體電阻，Ω。

這種計算雖嚴格，但工作量較大，實用計算中一般采用最大負荷損耗時間法進行計算，計算公式為：

ΔA=ΔPmaxτ， （2）

式（2）中，ΔPmax為最大負荷時的功率損耗，kW·h，可通過計算流過最大負荷時相應的功率損耗求得；τ為最大負荷損耗時間，h，通常根據最大負荷利用小時數Tmax和功率因數cos?查文獻[3]表10-2取值。

各主要元件電能損耗計算方法：

3.1主變損耗

雙繞組：

△A=△PT+△Pτ， （3）

三繞組：

△A=△PT+△Pτ+△Pτ+△Pτ，（4）

式（3）、（4）中：ΔP0為變壓器空載損耗，kW；ΔPc（1、2、3為高、中、低壓側繞組）為變壓器短路損耗，kW；S及Se為變壓器通過容量及額定容量，kVA；T為變壓器運行時間，h。

3.2站用變損耗

參照主變損耗進行估算。

3.3并聯電容器及其串聯電抗器損耗

ΔA=0.003QCT+ΔPeT， （5）

式（5）中：QC為電容器容量，kW；ΔPe為電抗器額定電壓下的功率損耗，kW。

3.4并聯電抗器損耗

△A=△PeT≈△PT， （6）

3.5站內設備用電量

實際運行中，變電站站內裝有電能表，可從電能表中抄錄用電量；在輸變電工程估算時，可按50%的站用變容量與計算時段之積計算用電量。

3.6高壓運行線路

架空線路：

ΔA=ΔPyp×8760+ΔPmaxτ≈1.02ΔPmaxτ， （7）

電纜線路：

ΔA=ΔPwj×8760+ΔPmaxτ， （8）

△P=3IR=R； （9）

式（7）～（9）中：ΔPyp為架空線路年平均電暈損耗，kW，工程計算電暈損耗（包括絕緣子泄漏損失）一般取線路損耗的2%；ΔPwj為電纜介質損耗，kW，一般根據廠家提供資料取得。

4.工程算例

某市220kV輸變電工程計劃“十三五”期間建成投運，首期建設情況如下。

4.1首期工程規模

主變壓器：2×240MV·A（三繞組）；10kV并聯電容器：2×3×8016kW；10kV并聯電抗器：2×1×8016kW；站用變壓器：2×400kV·A（雙繞組）；220kV架空線路。

4.2年電能損耗估算

參數選擇對電能損耗計算很關鍵，對于技術參數，需根據理論推算或參考廠家技術資料取值；對于運行參數，如運行小時數、負載率等，建議結合所在地區電網近5a～10a運行實際取值。

本例參考廠家資料及電網運行情況，主要計算參數取值如下：

（1）主變容量比240/240/80MV·A；ΔP0=81kW；ΔPc（1、2、3）分別為479kW、245kW、1196kW；T=8760h，τ=3200h；高、中、低壓側負載率分別為50%、40%、10%。

（2）站用變2×400kV·A，ΔP0=0.9kW；ΔPc=3.6kW；T=8760h，τ=3200h；負載率為50%。

（3）10kV電容器組投入運行時間T=4000h。

（4）10kV電容器組內串聯電抗器，每臺電抗單相損耗3.73kW；T=4000h。

（5）10kV限流電抗器單相損耗26.648kW，T=8760h。

（6）10kV并聯電抗器單相損耗43.272kW，T=500h。

（7）站用負荷用電量估算，按50%的站用變容量與計算時段之積計算，T=4000h，cos?=0.9。

（8）220kV架空線路，電能損耗按新增線路長度進行估算。τ=3200h；線路流過負荷PL按某一水平年變電站所供負荷估算，如本例每回220kV線路平均流過負荷約60MW。

表1 年電能損耗估算結果表萬千瓦時

（9）110kV電纜線路，電能損耗按新增線路長度進行估算。τ=3200h；參考廠家資料，1000mm2電纜單位長度介質損耗功率取0.321W/m；本例中每回110kV線路流過負荷PL在20MW～35MW之間。

經估算本例工程年電能損耗約297.1×104kW·h，估算結果詳見上表1，按照規定需編制節能評估報告表。

5.結語

總的來說，我們用來計算電能損耗的方法有許多種，其目的都是為了提高電力系統效益。在輸變電工程項目電能損耗的計算過程中可采用最大負荷損耗時間法來進行計算，在實際應用時也要結合當地電力系統的實際情況，合理地對計算參數取值，要符合運行實際，才能得出有價值的數據。 [科]

【參考文獻】

[1]曹麗瓊，趙冬梅，于東明.電力網理論線損計算方法及案例分[J].中國電力教育，2010（1）：15-18.

[2]廣東電網公司.線損理論計算原理與應用[M].北京：中國電力出版社，2009.