變損和線損的計(jì)算

1、變損和線損的計(jì)算變損和線損的計(jì)算、變損: 變壓器損耗計(jì)算公式(1) 有功損耗：P = P0+KTB2PK (1)(2) 無(wú)功損耗：Q = Q0+KTB2QK (2)(3) 綜合功率損耗：PZ = AP + KQAQ -(3)Q0I0%SN，QKUK%SN式中：Q0空載無(wú)功損耗(kvaP0 空載損耗(kW)PK 額疋負(fù)載損耗(kW)SN變壓器額定容量 (kVA)10%變壓器空載電流百分比。UK%短路電壓百分比3平均負(fù)載系數(shù)KT 負(fù)載波動(dòng)損耗系數(shù)QK額疋負(fù)載漏磁功率(kvarKQ無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量(kW/kva上式計(jì)算時(shí)各參數(shù)的選擇條件：(1) 取KT=1 . 0 5;(2) 對(duì)城市電網(wǎng)和工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)的

2、6kV1 0kV降壓變壓器取 系統(tǒng)最小負(fù)荷時(shí)，其無(wú)功當(dāng)量KQ=0.1kW/kvar;對(duì)于(3) 變壓器平均負(fù)載系數(shù)，對(duì)于農(nóng)用變壓器可取3 = 20%;工業(yè)企業(yè)，實(shí)行三班制，可取3 = 75%;(4) 變壓器運(yùn)行小時(shí)數(shù)T= 8 7 6 0 h，最大負(fù)載損耗小時(shí)數(shù)：t= 5 5 0 0 h;(5) 變壓器空載損耗 P0、額定負(fù)載損耗PK、I0%、UK%， 見(jiàn)產(chǎn)品資料所示。變壓器損耗的特征P0空載損耗，主要是鐵損，包括磁滯損耗和渦流損耗；磁滯損耗與頻率成正比；與最大磁通密度的磁滯系數(shù)的次方成正比。渦流損耗與頻率、最大磁通密度、矽鋼片的厚度三者的積成正比。PC負(fù)載損耗，主要是負(fù)載電流通過(guò)繞組時(shí)在電阻上

3、的損耗，一般 稱銅損。其大小隨負(fù)載電流而變化，與負(fù)載電流的平方成正比；(并用標(biāo) 準(zhǔn)線圈溫度換算值來(lái)表示)。負(fù)載損耗還受變壓器溫度的影響，同時(shí)負(fù)載電流引起的漏磁通會(huì)在繞 組內(nèi)產(chǎn)生渦流損耗，并在繞組外的金屬部分產(chǎn)生雜散損耗。變壓器的全損耗 4P = PO P C變壓器的損耗比=P C/ PO變壓器的效率=PZ / (PZ AP)，以百分比表示；其中PZ為變壓 器二次側(cè)輸出功率。變壓器節(jié)能技術(shù)推廣1)推廣使用低損耗變壓器；(1) 鐵芯損耗的控制變壓器損耗中的空載損耗，即鐵損，主要發(fā)生在變壓器鐵芯疊片內(nèi)， 主要是因交變的磁力線通過(guò)鐵芯產(chǎn)生磁滯及渦流而帶來(lái)的損耗。最早用于變壓器鐵芯的材料是易于磁化和退磁

4、的軟熟鐵，為了克服磁 回路中由周期性磁化所產(chǎn)生的磁阻損失和鐵芯由于受交變磁通切割而產(chǎn)生 的渦流，變壓器鐵芯是由鐵線束制成，而不是由整塊鐵構(gòu)成。19OO年左右，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在鐵中加入少量的硅或鋁可大大降低磁 路損耗，增大導(dǎo)磁率，且使電阻率增大，渦流損耗降低。經(jīng)多次改進(jìn)，用 O.35mm厚的硅鋼片來(lái)代替鐵線制作變壓器鐵芯。近年來(lái)世界各國(guó)都在積極研究生產(chǎn)節(jié)能材料，變壓器的鐵芯材料已發(fā) 展到現(xiàn)在最新的節(jié)能材料一一非晶態(tài)磁性材料如2 6O5S2，非晶合金 鐵芯變壓器便應(yīng)運(yùn)而生。使用2 6O5S2制作的變壓器，其鐵損僅為硅 鋼變壓器的1/5，鐵損大幅度降低。(2 )變壓器系列的節(jié)能效果上述非晶合金鐵芯變壓器

5、，具有低噪音、低損耗等特點(diǎn)，其空載損耗 僅為常規(guī)產(chǎn)品的1/5，且全密封免維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用極低。我國(guó)S7系列變壓器是1 9 8O年后推出的變壓器，其效率較SJ、 SJL、SL、SL1系列的變壓器高，其負(fù)載損耗也較高。8 0年代中期又設(shè)計(jì)生產(chǎn)出S9系列變壓器，其價(jià)格較S7系列平均 高出2 0%，空載損耗較S7系列平均降低8%,負(fù)載損耗平均降低24%,并且國(guó)家已明令在1 9 9 8年底前淘汰S7、SL7系列，推廣應(yīng) 用S9系列。S11是目前推廣應(yīng)用的低損耗變壓器。S11型變壓器卷鐵心改變了傳統(tǒng)的疊片式鐵心結(jié)構(gòu)。硅鋼片連續(xù)卷制，鐵心無(wú)接縫，大大減少了磁阻，空 載電流減少了 6080，提高了功率因數(shù)，降低

6、了電網(wǎng)線損，改善了電網(wǎng)的 供電品質(zhì)。連續(xù)卷繞充分利用了硅鋼片的取向性，空載損耗降低2035運(yùn)行時(shí)的噪音水平降低到3045dB，保護(hù)了環(huán)境。非晶合金鐵心的 S11系列配電變壓器系列的空載損耗較S9系列降低7 5%左右，但其價(jià)格僅比S9系列平均高出30%，其負(fù)載損耗與S9 系列變壓器相等。2）選擇與負(fù)載曲線相匹配的變壓器案例分析：配電變壓器的容量選擇A、按變壓器效率最高時(shí)的負(fù)荷率BM來(lái)選擇容量當(dāng)建筑物的計(jì)算負(fù)荷確定后，配電變壓器的總裝機(jī)容量為：S= Pjs/ B bx cos 2（KVA）（1）?式中Pjs?建筑物的有功計(jì)算負(fù)荷KWcos 2補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)，不小于0.9 ;B b變壓器的負(fù)荷

7、率。因此，變壓器容量的最終確定就在于選定變壓器的負(fù)荷率B b。我們知道，當(dāng)變壓器的負(fù)荷率為：B b=B m=（ 1/R） 1/2 時(shí)效率最高。（2）R=PKH/Po （即變壓器損耗比）式中Po變壓器的空載損耗；PKH變壓器的額定負(fù)載損耗，或稱銅損、短路損耗。以國(guó)產(chǎn)SGL型電力變壓器為例，其最佳負(fù)荷率計(jì)算如下：表國(guó)產(chǎn)SGL型電力變壓器最佳負(fù)荷率Bm容量（千伏安）500630800100012501600空載損耗（瓦）185021002400280033503950負(fù)載損耗（瓦）48505650750092001100013300損耗比R2.622.693.133.203.283.37最佳負(fù)荷率

8、B m61.861.056.655.255.254.5由表可見(jiàn)，如果以 Bm來(lái)計(jì)算變壓器容量，必將造成容量過(guò)大，使用 戶初期投資大量增加。其原因Pjs是30分鐘平均最大負(fù)荷 P30的統(tǒng)計(jì)值，例如民用建筑的用電大部分時(shí)間實(shí)際負(fù)荷均小于計(jì)算負(fù)荷Pjs，如果按Bm計(jì)算變壓器容量則不可能使變壓器運(yùn)行在最高效率Bm上，這樣不僅不能節(jié)約電能且運(yùn)行在低B值上，則消耗更多的電能，因此按變壓器的最佳負(fù)荷率Bm來(lái)計(jì)算變壓器的容量是不合理的。？B、按變壓器的年有功電能損耗率最小時(shí)的節(jié)能負(fù)荷率Bj計(jì)算容量？由于實(shí)際負(fù)荷總在變化，無(wú)法精確計(jì)算出變壓器的電能損耗。然而對(duì)于某類電力用戶，它的 最大負(fù)荷利用小時(shí) 數(shù)，最大負(fù)荷

9、損耗小時(shí)數(shù)可依據(jù) 同類用戶統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)近似計(jì)算。？變壓器的年有功電能損耗可按下式估算？ Wb PoTb PKH(Sjs/S2e)² t = PoTb PKFf ² t (3)式中B計(jì)算負(fù)荷率，等于變壓器的計(jì)算視在容量Sjs與額定容量Seb之比Tb變壓器年投運(yùn)時(shí)間t年最大負(fù)荷損耗時(shí)間，可由年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)Tm查Tm-T關(guān)系曲線。用戶電力負(fù)荷消耗的年有功能為：W=B Sebcos Tm則變壓器的年有功電能消耗率為： Wb/W( PoTb PKH3 & sup2; T)/ B Sebcos Tm(5)令 dA WcB= 0求出變壓器年有功電能損耗率最小時(shí)的節(jié)能負(fù)荷率B j ；B

10、j =( PoTb/PKHt)1/2 =( Tb/ t) 1/2* B M(6)即配電變壓器按照節(jié)能負(fù)荷率 Bj計(jì)算容量時(shí)，其年有功電能損耗率最小。由式(6)可見(jiàn)，變壓器的節(jié)能負(fù)荷率與年最大負(fù)荷損耗時(shí)間有關(guān)，T越低Bj越高。然而由于 Tm值及Tm值所對(duì)應(yīng)的 t值，對(duì)于 高層民用建筑 還 沒(méi)有這方面的統(tǒng)計(jì)資料，可參考工業(yè)企業(yè)的類似資料。Tb按7500h，而根據(jù)高層民用建筑的不同功能，t 值在2300-4500范圍內(nèi)選取，因此 B j=(1.3 - 1.8) B M從表(1)干式變壓器的最佳負(fù)荷率BM值，可求出節(jié)能負(fù)荷率B j。對(duì)于高層寫(xiě)字樓，由于五天工作制，且晚上下班后的其余時(shí)間均處于 輕載，其

11、電力負(fù)荷的運(yùn)行特點(diǎn)，相當(dāng)于工業(yè)企業(yè)的單班制生產(chǎn)，變壓器的 節(jié)能負(fù)荷率 B j=0.85 -0.98 ;對(duì)于高層賓館及高層建筑中以商業(yè)為主的大廈，其相當(dāng)于工業(yè)企業(yè)的 兩班制生產(chǎn)，變壓器的節(jié)能負(fù)荷率B j=0.71 -0.85。由此可見(jiàn)，按節(jié)能負(fù)荷率計(jì)算變壓器的容量，要小于按最佳負(fù)荷率所 計(jì)算的變壓器的容量，這樣不但年電能損耗小且一次性投資省。二、線路：1 單相供電線路(1) 一個(gè)負(fù)荷在線路末端時(shí):(2) 多個(gè)負(fù)荷時(shí)，并假設(shè)均勻分布：2 . 3X3供電線路(1) 一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)在線路末端(2) 多個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，假設(shè)均勻分布且無(wú)大分支線3. 3X4相供電線路(1) A、B、C三相負(fù)載平衡時(shí)，零線電流10=0

12、，計(jì)算方法同3X3相線路。由表6-2可見(jiàn)，當(dāng)負(fù)載不平衡度較小時(shí)，a值接近1,電能損失與平衡線路接近, 可用平衡線路的計(jì)算方法計(jì)算。4 .各參數(shù)取值說(shuō)明(1) 電阻R為線路總長(zhǎng)電阻值。(2) 電流為線路首端總電流。可取平均電流和均方根電流。取平均電流時(shí)，需 要用修正系數(shù)K進(jìn)行修正。平均電流可實(shí)測(cè)或用電能表所計(jì)電量求得。(3) 在電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，平均電流用配電變壓器二次側(cè)額定值，計(jì)算最大損耗值， 這時(shí)K=1 o(4) 修正系數(shù)K隨電流變化而變化，變化越大，K越大；反之就小。它與負(fù)載 的性質(zhì)有關(guān)。復(fù)雜線路的損失計(jì)算0. 4kV線路一般結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。在三相四線線路中單相、三相負(fù)荷交叉混合， 有較多的分支和

13、下戶線，在一個(gè)臺(tái)區(qū)中又有多路出線。為便于簡(jiǎn)化，先對(duì)幾種 情況進(jìn)行分析。1 .分支對(duì)總損失的影響假設(shè)一條主干線有n條相同分支線，每條分支線負(fù)荷均勻分布。主干線長(zhǎng)度為I則主干電阻Rm=roL 分支電阻Rb=ro i總電流為I,分支總電流為lb=l/n(1) 主干總損失 Pm(2) 各分支總損失 Pb(3) 線路全部損失(4) 分支與主干損失比也即，分支線損失占主干線的損失比例為i /nL 一般分支線小于主干長(zhǎng)度，iv 1/n2 多分支線路損失計(jì)算3 等值損失電阻Re4 .損失功率5 多線路損失計(jì)算配變臺(tái)區(qū)有多路出線(或僅一路出線，在出口處出現(xiàn)多個(gè)大分支)的損失計(jì)算 設(shè)有m路出線，每路負(fù)載電流為I1

14、，I2，Im每路損失等值電阻為 Re1，Re2，Rem P=A P1 + P2+ Pm=3 （l21Re1+l22Re2+l2mRem ）如果各出線結(jié)構(gòu)相同，即I1=I2=lmRe仁Re2=二Rem6.下戶線的損失主干線到用各個(gè)用戶的線路稱為下戶線。下戶線由于線路距離短，負(fù)載電流小， 其電能損失所占比例也很小，在要求不高的情況下可忽略不計(jì)。取：下戶線平均長(zhǎng)度為|有n個(gè)下戶總長(zhǎng)為L(zhǎng),線路總電阻R=roL，每個(gè)下戶 線的負(fù)載電流相同均為I。（1）單相下戶線 P=2l2R=2l2roL（2）三相或三相四線下戶 P=3l2R=3l2roL電壓損失計(jì)算電壓質(zhì)量是供電系統(tǒng)的一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)，如果供到客戶

15、端的電壓超過(guò)其允 許范圍，就會(huì)影響到客戶用電設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成用電設(shè)備損壞， 給客戶帶來(lái)?yè)p失，所以加強(qiáng)電壓管理為客戶提供合格的電能是供電企業(yè)的一項(xiàng) 重要任務(wù)。電網(wǎng)中的電壓隨負(fù)載的變化而發(fā)生波動(dòng)。國(guó)家規(guī)定了在不同電壓等級(jí)下，電壓允許波動(dòng)范圍。國(guó)電農(nóng)（1999）652號(hào)文對(duì)農(nóng)村用電電壓做了明確 規(guī)定：（1） 配電線路電壓允許波動(dòng)范圍為標(biāo)準(zhǔn)電壓的7%。（2） 低壓線路到戶電壓允許波動(dòng)范圍為標(biāo)準(zhǔn)電壓的0%。電壓損失是指線路始端電壓與末端電壓的代數(shù)差，是由線路電阻和電抗引起的 電抗(感抗)是由于導(dǎo)線中通過(guò)交流電流，在其周圍產(chǎn)生的高變磁場(chǎng)所引起的。 各種架空線路每千米長(zhǎng)度的電抗 XO (Q/km

16、)，可通過(guò)計(jì)算或查找有關(guān)資料獲 得。表6-3給出高、低壓配電線路的XO參考值。三相線路僅在線路末端接有一集中負(fù)載的三相線路，設(shè)線路電流為I，線路電阻R,電抗為X，線路始端和末端電壓分別是 U1，U2，負(fù)載的功率因數(shù)為cos 。電壓降 = u1- u2=IZ電壓損失是U1、U2兩相量電壓的代數(shù)差 U= U1- U2由于電抗X的影響，使得u1和02的相位發(fā)生變化，一般準(zhǔn)確計(jì)算 U很復(fù)雜， 在計(jì)算時(shí)可采用以下近似算法： U=IRcos + I Xsin一般高低壓配電線路 該類線路負(fù)載多、節(jié)點(diǎn)多，不同線路計(jì)算段的電流、電壓 降均不同，為便于計(jì)算需做以下簡(jiǎn)化。1 假設(shè)條件線路中負(fù)載均勻分布，各負(fù)載的co

17、s相同，由于一般高低壓配電線路阻抗 Z的 cos Z=0 . 80. 95，負(fù)載的cos在0. 8以上，可以用 U代替 U進(jìn)行計(jì)算。2.電壓損失線路電能損失的估算線路理論計(jì)算需要大量的線路結(jié)構(gòu)和負(fù)載資料，雖然在計(jì)算方法上進(jìn)行了大量 的簡(jiǎn)化，但計(jì)算工作量還是比較大，需要具有一定專業(yè)知識(shí)的人員才能進(jìn)行。所以在資料不完善或缺少專業(yè)人員的情況下，仍不能進(jìn)行理論計(jì)算工作。下面 提供一個(gè)用測(cè)量電壓損失，估算的電能損失的方法，這種方法適用于低壓配電 線路。1 .基本原理和方法(1)線路電阻R，阻抗Z之間的關(guān)系(2)線路損失率由上式可以看出，線路損失率 與電壓損失百分?jǐn)?shù) U%成正比，U%通過(guò)測(cè)量 線路首端和末端電壓取得。k為損失率修正系數(shù)，它與負(fù)載的功率因數(shù)和線路阻 抗角有關(guān)。表6-4、表6-5分別列出了單相、三相無(wú)大分支低壓線路的 k值。在求取低壓線路損失