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【摘 要】比较并计算电力系统中电能损耗可以反映出管理水平，确立合适的经济运行模式，找到薄弱环节，是制定线损指标识并提出降损措施的理论基础。本文说明了电力系统电能损耗构成和220kV输变电工程主要损耗设备，阐述了电能损耗计算方法，并结合工程实例，介绍了应用最大负荷损耗时间法来计算220kV输变电工程的年电能损耗，提出了主要参数的取值思路。
【关键词】最大负荷损耗时间法；输变电工程；电能损耗；计算方法
0.引言
随着我国经济的不断增长，电力系统的建设和发展也越来越快，输变电工程得到了推广应用。但是由于输送过程或者设备等原因，电能损耗问题一直存在，如果不对严重的地方进行治理，将会直接影响电力系统的运行，因此如何对电能损耗进行计算成为了工作人员需要解决的问题。下面就此进行讨论分析。
1.电力系统电能损耗构成
电力系统运动过程中，发电端将电量经过各种电气设备输送到售电端进行消费。由于各种电气设备元件存在着阻抗，在电流流过时会产出特定量的有功功率损耗，并以热能的形式消散在周边介质中。
电能损耗按产生的物理意义可分为可变损耗、固定损耗和其它损耗。
固定损耗一般情况下不随负荷变化而改变，而与设备所接入电压高低而发生变化，但实际电网运行过程中电压波动不大，因此这部分损耗基本被认为固定不变。固定损耗主要包括：各类变压器铁损部分；高压线路的电晕损耗；调相机、调压器、电抗器、互感器、消弧线圈等设备的铁损及绝缘子的损耗；电容器和电缆的介质损耗；电能表电压线圈损耗等。
可变损耗也称为变动损耗或短路损耗，随着负荷变化而改变，与流过电流的I2成正比。可变损耗主要包括：各类变压器铜损部分；输、配电线路的铜损；调相机、调压器、电抗器、互感器、消弧线圈等设备的铜损；接户线的铜损；电能表电流线圈的铜损等。
其它损耗也称为管理损耗或不明损耗，是在供、用电过程中由于偷、漏、丢等原因造成的各种电量损失。
2.220kV输变电工程主要损耗设备
（1）站内部分。220kV变电站站内部分主要能耗包括主变压器、站用变压器、并联电容器、并联电抗器、限流电抗器损耗及站内设备用电量等。
（2）站外部分。站外部分损耗主要为高压运行线路损耗，包括220kV及110kV线路。
（3）其它辅助生产设施。其它主要辅助生产设施为消防水泵房及消防设施等，损耗已包含在站内设备用电量内。
3.电能损耗计算方法
电网中由于运行方式经常变化，各元件通过功率也相应发生变化，要严格计算元件电能损耗，需根据不同功率及其相应时间逐段进行计算以求得某一时间段的电能损耗：
△A=Rdt， （1）
式（1）中：ΔA为电能损耗，kW·h；T为运行小时，h；Pt为t时间段的输送功率，kW；Ut为t时间段的运行电压，kV；cos?t为功率因数；Rt为导体电阻，Ω。
这种计算虽严格，但工作量较大，实用计算中一般采用最大负荷损耗时间法进行计算，计算公式为：
ΔA=ΔPmaxτ， （2）
式（2）中，ΔPmax为最大负荷时的功率损耗，kW·h，可通过计算流过最大负荷时相应的功率损耗求得；τ为最大负荷损耗时间，h，通常根据最大负荷利用小时数Tmax和功率因数cos?查文献[3]表10-2取值。
各主要元件电能损耗计算方法：
3.1主变损耗
双绕组：
△A=△PT+△Pτ， （3）
三绕组：
△A=△PT+△Pτ+△Pτ+△Pτ，（4）
式（3）、（4）中：ΔP0为变压器空载损耗，kW；ΔPc（1、2、3为高、中、低压侧绕组）为变压器短路损耗，kW；S及Se为变压器通过容量及额定容量，kVA；T为变压器运行时间，h。
3.2站用变损耗
参照主变损耗进行估算。
3.3并联电容器及其串联电抗器损耗
ΔA=0.003QCT+ΔPeT， （5）
式（5）中：QC为电容器容量，kW；ΔPe为电抗器额定电压下的功率损耗，kW。
3.4并联电抗器损耗
△A=△PeT≈△PT， （6）
3.5站内设备用电量
实际运行中，变电站站内装有电能表，可从电能表中抄录用电量；在输变电工程估算时，可按50%的站用变容量与计算时段之积计算用电量。
3.6高压运行线路
架空线路：
ΔA=ΔPyp×8760+ΔPmaxτ≈1.02ΔPmaxτ， （7）
电缆线路：
ΔA=ΔPwj×8760+ΔPmaxτ， （8）
△P=3IR=R； （9）
式（7）～（9）中：ΔPyp为架空线路年平均电晕损耗，kW，工程计算电晕损耗（包括绝缘子泄漏损失）一般取线路损耗的2%；ΔPwj为电缆介质损耗，kW，一般根据厂家提供资料取得。
4.工程算例
某市220kV输变电工程计划“十三五”期间建成投运，首期建设情况如下。
4.1首期工程规模
主变压器：2×240MV·A（三绕组）；10kV并联电容器：2×3×8016kW；10kV并联电抗器：2×1×8016kW；站用变压器：2×400kV·A（双绕组）；220kV架空线路。
4.2年电能损耗估算
参数选择对电能损耗计算很关键，对于技术参数，需根据理论推算或参考厂家技术资料取值；对于运行参数，如运行小时数、负载率等，建议结合所在地区电网近5a～10a运行实际取值。 本例参考厂家资料及电网运行情况，主要计算参数取值如下：
（1）主变容量比240/240/80MV·A；ΔP0=81kW；ΔPc（1、2、3）分别为479kW、245kW、1196kW；T=8760h，τ=3200h；高、中、低压侧负载率分别为50%、40%、10%。
（2）站用变2×400kV·A，ΔP0=0.9kW；ΔPc=3.6kW；T=8760h，τ=3200h；负载率为50%。
（3）10kV电容器组投入运行时间T=4000h。
（4）10kV电容器组内串联电抗器，每台电抗单相损耗3.73kW；T=4000h。
（5）10kV限流电抗器单相损耗26.648kW，T=8760h。
（6）10kV并联电抗器单相损耗43.272kW，T=500h。
（7）站用负荷用电量估算，按50%的站用变容量与计算时段之积计算，T=4000h，cos?=0.9。
（8）220kV架空线路，电能损耗按新增线路长度进行估算。τ=3200h；线路流过负荷PL按某一水平年变电站所供负荷估算，如本例每回220kV线路平均流过负荷约60MW。
表1 年电能损耗估算结果表万千瓦时
（9）110kV电缆线路，电能损耗按新增线路长度进行估算。τ=3200h；参考厂家资料，1000mm2电缆单位长度介质损耗功率取0.321W/m；本例中每回110kV线路流过负荷PL在20MW～35MW之间。
经估算本例工程年电能损耗约297.1×104kW·h，估算结果详见上表1，按照规定需编制节能评估报告表。
5.结语
总的来说，我们用来计算电能损耗的方法有许多种，其目的都是为了提高电力系统效益。在输变电工程项目电能损耗的计算过程中可采用最大负荷损耗时间法来进行计算，在实际应用时也要结合当地电力系统的实际情况，合理地对计算参数取值，要符合运行实际，才能得出有价值的数据。 [科]
【参考文献】
[1]曹丽琼，赵冬梅，于东明.电力网理论线损计算方法及案例分[J].中国电力教育，2010（1）：15-18.
[2]广东电网公司.线损理论计算原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2009.
【关键词】最大负荷损耗时间法；输变电工程；电能损耗；计算方法
0.引言
随着我国经济的不断增长，电力系统的建设和发展也越来越快，输变电工程得到了推广应用。但是由于输送过程或者设备等原因，电能损耗问题一直存在，如果不对严重的地方进行治理，将会直接影响电力系统的运行，因此如何对电能损耗进行计算成为了工作人员需要解决的问题。下面就此进行讨论分析。
1.电力系统电能损耗构成
电力系统运动过程中，发电端将电量经过各种电气设备输送到售电端进行消费。由于各种电气设备元件存在着阻抗，在电流流过时会产出特定量的有功功率损耗，并以热能的形式消散在周边介质中。
电能损耗按产生的物理意义可分为可变损耗、固定损耗和其它损耗。
固定损耗一般情况下不随负荷变化而改变，而与设备所接入电压高低而发生变化，但实际电网运行过程中电压波动不大，因此这部分损耗基本被认为固定不变。固定损耗主要包括：各类变压器铁损部分；高压线路的电晕损耗；调相机、调压器、电抗器、互感器、消弧线圈等设备的铁损及绝缘子的损耗；电容器和电缆的介质损耗；电能表电压线圈损耗等。
可变损耗也称为变动损耗或短路损耗，随着负荷变化而改变，与流过电流的I2成正比。可变损耗主要包括：各类变压器铜损部分；输、配电线路的铜损；调相机、调压器、电抗器、互感器、消弧线圈等设备的铜损；接户线的铜损；电能表电流线圈的铜损等。
其它损耗也称为管理损耗或不明损耗，是在供、用电过程中由于偷、漏、丢等原因造成的各种电量损失。
2.220kV输变电工程主要损耗设备
（1）站内部分。220kV变电站站内部分主要能耗包括主变压器、站用变压器、并联电容器、并联电抗器、限流电抗器损耗及站内设备用电量等。
（2）站外部分。站外部分损耗主要为高压运行线路损耗，包括220kV及110kV线路。
（3）其它辅助生产设施。其它主要辅助生产设施为消防水泵房及消防设施等，损耗已包含在站内设备用电量内。
3.电能损耗计算方法
电网中由于运行方式经常变化，各元件通过功率也相应发生变化，要严格计算元件电能损耗，需根据不同功率及其相应时间逐段进行计算以求得某一时间段的电能损耗：
△A=Rdt， （1）
式（1）中：ΔA为电能损耗，kW·h；T为运行小时，h；Pt为t时间段的输送功率，kW；Ut为t时间段的运行电压，kV；cos?t为功率因数；Rt为导体电阻，Ω。
这种计算虽严格，但工作量较大，实用计算中一般采用最大负荷损耗时间法进行计算，计算公式为：
ΔA=ΔPmaxτ， （2）
式（2）中，ΔPmax为最大负荷时的功率损耗，kW·h，可通过计算流过最大负荷时相应的功率损耗求得；τ为最大负荷损耗时间，h，通常根据最大负荷利用小时数Tmax和功率因数cos?查文献[3]表10-2取值。
各主要元件电能损耗计算方法：
3.1主变损耗
双绕组：
△A=△PT+△Pτ， （3）
三绕组：
△A=△PT+△Pτ+△Pτ+△Pτ，（4）
式（3）、（4）中：ΔP0为变压器空载损耗，kW；ΔPc（1、2、3为高、中、低压侧绕组）为变压器短路损耗，kW；S及Se为变压器通过容量及额定容量，kVA；T为变压器运行时间，h。
3.2站用变损耗
参照主变损耗进行估算。
3.3并联电容器及其串联电抗器损耗
ΔA=0.003QCT+ΔPeT， （5）
式（5）中：QC为电容器容量，kW；ΔPe为电抗器额定电压下的功率损耗，kW。
3.4并联电抗器损耗
△A=△PeT≈△PT， （6）
3.5站内设备用电量
实际运行中，变电站站内装有电能表，可从电能表中抄录用电量；在输变电工程估算时，可按50%的站用变容量与计算时段之积计算用电量。
3.6高压运行线路
架空线路：
ΔA=ΔPyp×8760+ΔPmaxτ≈1.02ΔPmaxτ， （7）
电缆线路：
ΔA=ΔPwj×8760+ΔPmaxτ， （8）
△P=3IR=R； （9）
式（7）～（9）中：ΔPyp为架空线路年平均电晕损耗，kW，工程计算电晕损耗（包括绝缘子泄漏损失）一般取线路损耗的2%；ΔPwj为电缆介质损耗，kW，一般根据厂家提供资料取得。
4.工程算例
某市220kV输变电工程计划“十三五”期间建成投运，首期建设情况如下。
4.1首期工程规模
主变压器：2×240MV·A（三绕组）；10kV并联电容器：2×3×8016kW；10kV并联电抗器：2×1×8016kW；站用变压器：2×400kV·A（双绕组）；220kV架空线路。
4.2年电能损耗估算
参数选择对电能损耗计算很关键，对于技术参数，需根据理论推算或参考厂家技术资料取值；对于运行参数，如运行小时数、负载率等，建议结合所在地区电网近5a～10a运行实际取值。 本例参考厂家资料及电网运行情况，主要计算参数取值如下：
（1）主变容量比240/240/80MV·A；ΔP0=81kW；ΔPc（1、2、3）分别为479kW、245kW、1196kW；T=8760h，τ=3200h；高、中、低压侧负载率分别为50%、40%、10%。
（2）站用变2×400kV·A，ΔP0=0.9kW；ΔPc=3.6kW；T=8760h，τ=3200h；负载率为50%。
（3）10kV电容器组投入运行时间T=4000h。
（4）10kV电容器组内串联电抗器，每台电抗单相损耗3.73kW；T=4000h。
（5）10kV限流电抗器单相损耗26.648kW，T=8760h。
（6）10kV并联电抗器单相损耗43.272kW，T=500h。
（7）站用负荷用电量估算，按50%的站用变容量与计算时段之积计算，T=4000h，cos?=0.9。
（8）220kV架空线路，电能损耗按新增线路长度进行估算。τ=3200h；线路流过负荷PL按某一水平年变电站所供负荷估算，如本例每回220kV线路平均流过负荷约60MW。
表1 年电能损耗估算结果表万千瓦时
（9）110kV电缆线路，电能损耗按新增线路长度进行估算。τ=3200h；参考厂家资料，1000mm2电缆单位长度介质损耗功率取0.321W/m；本例中每回110kV线路流过负荷PL在20MW～35MW之间。
经估算本例工程年电能损耗约297.1×104kW·h，估算结果详见上表1，按照规定需编制节能评估报告表。
5.结语
总的来说，我们用来计算电能损耗的方法有许多种，其目的都是为了提高电力系统效益。在输变电工程项目电能损耗的计算过程中可采用最大负荷损耗时间法来进行计算，在实际应用时也要结合当地电力系统的实际情况，合理地对计算参数取值，要符合运行实际，才能得出有价值的数据。 [科]
【参考文献】
[1]曹丽琼，赵冬梅，于东明.电力网理论线损计算方法及案例分[J].中国电力教育，2010（1）：15-18.
[2]广东电网公司.线损理论计算原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2009.