【正文】 的損耗 [9] 根據(jù)前幾節(jié)的內(nèi)容可知，變壓器的損耗包括負(fù)載損耗（可變損耗）和空載損耗（不變損耗），正常運(yùn)行情況下變壓器的運(yùn)行電壓基本不變，空載損耗就基本為一個(gè)常量，而負(fù)載損耗則與負(fù)荷電流的平方成正比，在三相負(fù)荷不平衡的情況下，變壓器的負(fù)載 損耗可看成是三只單相變壓器的負(fù)載損耗之和。變壓器的損耗的表達(dá)式為： KAP + KBP + KCP ? 3 ? ?? ?? ?2223A B CI R I R I R （ 222） 當(dāng) AI = BI = CI = I 時(shí) ， 即 三 相 負(fù) 荷 達(dá) 到 平 衡 時(shí) ， 變 壓 器 的 損 耗 最 小 為 KAP + KBP + KCP =3 2IR。 通過(guò)比較，可看出，變壓器運(yùn)行于最大不平衡時(shí)的負(fù)荷損耗是平衡狀態(tài)時(shí)的 3 倍。這樣零序磁通就會(huì)在這些部件中產(chǎn) 生磁滯損耗和渦流損耗，引起油箱壁局部過(guò)熱，溫度升高，絕緣材料受到高溫的影響，絕緣老化加快，同時(shí)變壓器油過(guò)熱，引起油質(zhì)劣化，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致變壓器燒毀 [3]。 17 某三相四線制線路，當(dāng)負(fù)荷平衡時(shí)，各相的電流為 I ,中線無(wú)電流 ，線路的有功損耗為1P? =3 2IR。 可見最大不平衡時(shí)的電能損耗將是平衡時(shí)的 6 倍，并且實(shí)際上中性線的電阻都是遠(yuǎn)大于相線電阻的，至少為其 2倍，這樣三相負(fù)荷不平衡增加的功率損耗會(huì)更大。 在嚴(yán)重最大不平衡時(shí)，重負(fù)荷相的電流過(guò)大，增大為正常運(yùn)行時(shí)的 3 倍，超載過(guò)多。由于中線的電阻更大， 中線燒斷的幾率將更大。 [3] （ 1）三相負(fù)載的不平衡引起了三相電壓的不平衡，通過(guò)對(duì)稱分量法可將不對(duì)稱電壓分解為三個(gè)對(duì)稱分量，即零序、正序、負(fù)序。 （ 2）根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)序等效電路如圖 25 所示，其中 39。 1r 1x39。2xmrmx1U??Z ? 圖 25 三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)序等效電路 三相負(fù) 荷不平衡，必將增大線路中的電壓降，降低電能質(zhì)量，影響用戶電器的正常使用輕則帶來(lái)不便，重則帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失，中線燒斷還可能造成用戶大量低壓電器被燒毀的事故。許多 10kv 線路長(zhǎng)期處于過(guò)載或滿載的狀況。 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜冗長(zhǎng)，電壓等級(jí)過(guò)多并且偏低，導(dǎo)致負(fù)載損耗較大。實(shí)際中的電網(wǎng)因建設(shè)水平和地方電力需求不平衡而使空載損耗與負(fù)載損耗不相等，有的電網(wǎng)的用電負(fù)荷上升快而電網(wǎng)建設(shè)速度慢，有的電網(wǎng)建設(shè)速度超前。 管理線損的成因 隨著電力事業(yè)的發(fā)展，用電負(fù)荷的不斷增加，電力企業(yè)的營(yíng)業(yè)管理跟不上使得偷電漏電現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；計(jì)量設(shè)備不準(zhǔn)確嚴(yán)重影響到線損計(jì)算的準(zhǔn)確 性；工作人員業(yè)務(wù)水平低，責(zé)任心差使抄錯(cuò)、漏抄的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，等等這些因素使的管理線損明顯上升。如計(jì)量設(shè)備產(chǎn)品不合格，計(jì)量方式不當(dāng)，有高供低計(jì)的現(xiàn)象發(fā)生；互感器的誤差變比較大；電能表性能不好，負(fù)向誤差大；計(jì)量二次回路配置不當(dāng)，倍率錯(cuò)誤等原因均會(huì)不同程度地造成線損的升高。相當(dāng)一部分電力企業(yè)對(duì)線損計(jì)算的重要性認(rèn)識(shí)不夠，線損計(jì)算的水平也比較低，基 本上是人工手算，即使有線損計(jì)算程序，也只是將其結(jié)果作為參考或根本不用。同時(shí)對(duì)計(jì)算結(jié)果分析的深度也不夠。 管理上存在漏洞 由于在抄收工作方面存在少抄、漏抄、抄表不到位等現(xiàn)象，造成售電量減少，線損增加。 3 降低線損的措施 技術(shù)降損 降低電力網(wǎng)損耗是供電企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益最根本、最直接的手段，而技術(shù)降損又是最明顯、最有成效的。 改 善網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功功率分布，設(shè)法提高功率因數(shù) 減少線路中傳輸?shù)臒o(wú)功功率，設(shè)法提高功率因數(shù)既能降低電力網(wǎng)損耗，又能改善電壓質(zhì)量提高電網(wǎng)運(yùn)行水平。 ，以降低線路 和變壓器的功率損耗 （ 1）根據(jù)輸電線路的年電能損耗 A? 的計(jì)算公式（ 213）知，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，提高功率因數(shù) cos? 可以降低年電能損耗 A? ，將功率因數(shù)由 1cos? 提高到 2cos? 時(shí)，線路中的損耗下降量為： P? %=[1 212coscos????????] 100%? （ 31） （ 2）根據(jù)變壓器的年電能損耗 A? 的計(jì)算公式（ 219）： A? = 2m a x0 K NSn P t n P nS ???? ????= 2m a x0 2K NSnP t P nS ??（ kwh） 已經(jīng)知道最大負(fù)荷損耗小時(shí) ? 與視在功率負(fù)荷曲線有關(guān)，亦即與負(fù)荷的功率因數(shù) cos? 19 有關(guān)， cos? 越大時(shí)，說(shuō)明無(wú)功負(fù)荷曲線越低平，總的視在功率越小，相應(yīng)的 ? 值就越小，所以提高功率因數(shù) cos? 可以降低變壓器的年電能損耗 A? 。當(dāng)線路安裝容量為 CQ 的并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置后，線路的電壓降落總分量變?yōu)椋? U? 39。 （ 33） 可以看出：采取無(wú)功補(bǔ)償后，線路傳輸?shù)臒o(wú)功功率變小，相應(yīng)的減少了線路的電壓降落，提高了電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。無(wú)功補(bǔ)償主要有集中補(bǔ)償、分散補(bǔ)償、個(gè)別補(bǔ)償三種方式。無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t一般是集中與分散相結(jié)合，優(yōu)先采用分散補(bǔ)償。 實(shí)際補(bǔ)償過(guò)程中，補(bǔ)償容量的選擇是一個(gè)十分重要的問(wèn)題，如果我們選擇的容量過(guò)小，則起不到很好的補(bǔ)償作用；如果容量選擇過(guò)大，供電回路電流的相位將超前于電壓，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)補(bǔ)償，引起變壓器二次側(cè)電壓升高，導(dǎo)致電力線路及電容器自身的損耗增加。 （ 2）減少電力負(fù)荷的無(wú)功需要量 電力系統(tǒng)中的無(wú)功負(fù)荷主要是三相異步電動(dòng)機(jī)， 60%的無(wú)功功率都是由它消耗的，所以必須要使電 動(dòng)機(jī)運(yùn)行在合理狀態(tài)，以減少其消耗的無(wú)功功率，以提高功率因數(shù)?？蛰d時(shí)，轉(zhuǎn)子電流 2I? =0, 1I? = 0I? ,定子電流為勵(lì)磁性質(zhì)的勵(lì)磁電流，其主要成分為無(wú)功性質(zhì)的磁化電流，功率因數(shù)很低，約為 ；輕載時(shí)輸出的有功功率很小，定子電流中的有功成分很 少，主要是無(wú)功性質(zhì)的勵(lì)磁電流，所以功率因數(shù)也較低。 ② 利用同步電動(dòng)機(jī)來(lái)代替異步電動(dòng)機(jī)。 實(shí)現(xiàn) 電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 變壓器在電力系統(tǒng)中的作用不言而喻，在運(yùn)行中其鐵心要產(chǎn)生磁滯損耗和渦流 損耗，簡(jiǎn)稱鐵心損耗或空載損耗，其繞組電阻上要產(chǎn)生銅損或稱負(fù)載損耗，他們?cè)谡麄€(gè)電網(wǎng)的有功損耗中占有很大的比例；同時(shí)，變壓器上的無(wú)功損耗是電力系統(tǒng)中繼異步電動(dòng)機(jī)之后另一個(gè)較大的無(wú)功功率消耗者。 依據(jù)《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，變壓器容量要根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇，對(duì)平穩(wěn)負(fù)荷供電的單臺(tái)變壓器，負(fù)荷率一般取 85%左右，按此設(shè)計(jì)只是考慮到變壓器的利用率，但卻不一定能做到減少損耗，有可能會(huì)加劇損耗。 1．單臺(tái)主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 [11] 前面已提到變壓器的有功功率損耗 P? 和有功功率損耗率 P? %，計(jì)算公式為： 2200KK NSP P P P P S???? ? ? ? ? ???? %P? 2020c o s KNKPPS P P?? ? ??? ?? 通過(guò)求導(dǎo)，不難得到 當(dāng)負(fù)載損耗（可變損耗）和空載損耗（不變損耗）相等時(shí)，即 2kP? =0P變壓器的損耗最小，效率最高。 2．兩臺(tái)主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 [8] 電力變壓器的 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析，在裝有兩臺(tái)主變壓器的變電站中，其正常運(yùn)行方式有兩種：一臺(tái)變壓器運(yùn)行，另一臺(tái)變壓器停用；兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。兩臺(tái)主變獨(dú)立運(yùn)行的最佳效益負(fù)荷 S 分別為： 011 1N KPSSP? （ 37） 022 2N KPSSP? （ 38） ① 從兩臺(tái)中選擇一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí) 當(dāng) 01P 02P 、 1KP 2KP 時(shí)， 1 號(hào)主變壓器在任何時(shí)候損耗都小于 2 號(hào)主變壓器，所以單臺(tái)運(yùn)行時(shí)盡可能選用 1 號(hào)主變壓器運(yùn)行。結(jié)合兩變壓器的負(fù)載系數(shù) — 損耗變化曲線圖如圖 32 所示，必然存在一個(gè) KS ，當(dāng) S = KS 時(shí)，兩主變的有功損耗相同。 ②兩變壓器并列運(yùn)行時(shí) 當(dāng)一臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)所帶負(fù)荷大于其最佳效益負(fù)荷，即 S 1S 或 S 2S 時(shí)，隨著 S 的繼續(xù)增大，損耗也會(huì)增大，需要由單臺(tái)主變運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳_(tái)主變并列運(yùn)行，這樣必然存在一個(gè) 臨界并列負(fù)荷 BS ，來(lái)決定是否采取兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行的方案。 23 同單臺(tái)變壓器運(yùn)行一樣，兩臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器也有一個(gè) 最佳效益負(fù)荷 S ,即此負(fù)荷下變壓器的損耗最小，效率最高，根據(jù)此時(shí)兩變壓器的總空載損耗 =總負(fù)荷損耗，即： 220 1 0 2 1 222KKNNSSP P P P? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (313) 解得：最佳效益負(fù)荷： S = 01 02122 NKKPPS PP?? （ 314） 特別得當(dāng) 01P = 02P 、 1KP = 2KP 時(shí)，以上兩式簡(jiǎn)化為： 臨 界 并 列 負(fù) 荷 ， 一 般 地 n 和 n 1 臺(tái) 變 壓 器 的 臨 界 并 列 負(fù) 荷 為 ： 最 佳 效 益 負(fù) 荷02BNKPSSP? 02 NKPP? 0( 1 )BNKn n PSSP??（ 315） （ 2）兩臺(tái)變壓器容量不相等時(shí) ① 從兩 臺(tái)中選擇一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí) 當(dāng) 12NNSS? 、 01P 02P 、 1KP 2KP 時(shí)，根據(jù) 12PP? ?? ，即： 201 1 1K NSPP S??? ????= 202 2 2K NSPP S??? ???? （ 316） 可解得兩容量不相等的變壓器的 臨界經(jīng)濟(jì)負(fù)荷： KS = 0 2 0 121 21 2 2N KKPPKS P K P? ? （ 317） 其中 22 1NNSK S?。 由上述分析計(jì)算可見，在選用變壓器時(shí)，要改變單純根據(jù)變壓器容量的利用率來(lái)選取變壓器容量或所帶負(fù)荷容量的做法，應(yīng)通過(guò)分析計(jì)算，按變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件來(lái)考慮變壓器容量或所帶負(fù)荷。同時(shí)輸電線路上的電能損耗與其電阻成正比，改變線路上的等效電阻也是行之有效的降損方法。因此，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的變化對(duì)母 線電壓適時(shí)調(diào)整，使負(fù)載載損耗和空載損耗的差距適當(dāng)變小或盡量相等，從而使電網(wǎng)運(yùn)行在更經(jīng)濟(jì)的情況下，降低電網(wǎng)的電能損耗。但如果負(fù)荷很小，即電網(wǎng)的空載損耗可能大于負(fù)載損耗時(shí)，提高電網(wǎng)電壓會(huì)使損耗增加，因?yàn)榇罅康淖儔浩骱蛶в需F心的線圈的鐵心損耗與電壓平方成正比，致使損耗大大增加，所以要根據(jù)實(shí)際情況分析后再采取措施。 電網(wǎng)升壓后，可降低電網(wǎng)的電能損耗如表 31 所示： 原 電 壓 等 級(jí) （ K V ）1 02 03 0升 壓 后 的 電 壓 等 級(jí) （ K V ）2 03 51 1 0降 低 線 損 率 （ % ）7 59 29 0表 3 1 電 網(wǎng) 升 壓 后 的 電 能 損 耗 提高電網(wǎng)運(yùn)行電壓的措施有 [5]： ① 提高發(fā)電機(jī)的端電壓 調(diào)整發(fā)電機(jī)的端電壓來(lái)控制發(fā)電廠母線電壓，這種方法主要是通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的直流勵(lì)磁電流，相關(guān)理論參考電機(jī)學(xué) [3]。 A 以下的變壓器，有三個(gè)分接頭，分別為 NU 、 NU （ 1 5%? ），可調(diào)電壓范圍為 5%? 。圖 33 所示的電力線路中，設(shè)由節(jié)點(diǎn) 1 傳送至節(jié)點(diǎn) 2 的功率為 P jQ? ,一般首末端的電壓相位差很小，所以常常忽略電壓降落的橫分量，而只考慮總分量 U? ,不難得到： 25 U? =2PR QXU? （ 320） R jX?1? 2U?P jQ?1 2 圖 33 線路上的無(wú)功功率傳輸 由12 2PR QXUU U???,高壓線路 XR?? ,只計(jì) X ,可以得出傳輸至 2端的無(wú)功功率： Q = ? ?212U UUX ?。這樣，負(fù)荷端的無(wú)功不足時(shí)（說(shuō)明需要傳輸更多的無(wú)功功率給負(fù)荷），其端電壓會(huì) 降低；無(wú)功過(guò)剩時(shí)（負(fù)荷需要的無(wú)功功率較少），其端電壓會(huì)上升。 （ 2）電力線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 [7] 在同一點(diǎn)電源點(diǎn)至同一受電點(diǎn)電流不變的情況下，減小電源點(diǎn)至受電點(diǎn)之間的線路等效電阻將大大減小線損。 ①采用雙回供電 假