基于电力系统电网线损理论计算与分析

陶丽芬　刘淑琼　曾祥胜

摘 要：电力系统线损主要表现在低压配网部分，但35kV及以上复杂电网的线损理论计算，可用来进行代表日线损理论计算、全月线损估算和全年线损估算，又可用于线损预测，计算模型越精确的话，不仅考虑了电压对变压器空载损耗的影响，而且可计算辅助设备与电晕损耗，完全可满足相关规定的要求。针对线损的计算，优化负荷分配、提高电能质量有很大的参考意义。

关键词：线损；计算；预测；分析

中图分类号：U665.12 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0132-03

Abstract： The line loss of power system is mainly manifested in the low-voltage distribution network， but the theoretical calculation of line loss of 35 kV and above complex power network can be used for the theoretical calculation of representative day line loss， the estimation of full-month line loss and the estimation of annual line loss， and it can also be used for the prediction of line loss. If the calculation model is more accurate， not only the effect of voltage on transformer no-load loss is taken into account， but also auxiliary equipment and corona loss can be calculated， which can fully meet the requirements of relevant regulations. For the calculation of the line loss， it is of great reference significance to optimize the load distribution and improve the power quality.

Keywords： line loss； calculation； prediction； analysis

1 線损理论概述

线损理论计算是一项复杂的任务，特别是对于配电线路和低压线路。由于支线数量多，负荷大，数据量大，情况复杂，这项任务更加困难。线损理论计算的方法很多，每种方法都有自己的特点和不同的精度。线损率是电气中损失的电能（线损负载）的百分比网络和提供给电网的电能（电源负载），线损率主要是用于评估电力系统运行的经济性。

2 线损计算的主要影响因素

计算线损在某一角度上是很复杂的。精确很难，目前最为准确是前后装表计量，前表减后表，差值即线损。我们在运行经验的角度上，广义理论计算线损；（1）均方根电流法，（2）耗损因素法，（3）功率平均法。常见的理论计算线损公式；对称负荷△P=（P2+Q2/U2）*R×10-3=（P2/U2*COSφ2）*R×10-3=3I2R。

3 计算方法介绍

代表日线损理论计算：

对于35kV及以上电网线损理论计算两部分，第一部分对变压器，线路，电抗器，电容器和主摄像机等在电网运行损耗计算中的调整，常见有两种方法可以代表线路计算每日功率损耗：（1）幂律；（2）幂法则，但其本质上原理都是采用均方根电流法，（1）电力法；（2）电量法是计算用的两种方法可供选择：下面分别介绍。

电力法：

（1）电力法

随着电网调度自动化水平的提高，地区电网都具有SCADA功能，相应具备24小时电网运行参数。为了最大限度反映电网发电出力及负荷曲线的变化对线损电量的影响，考虑代表日每小时内负荷及发电出力基本不变，代表日损耗电量为：

式中：ΔAd-代表日线损电量（kWh）；n-电网线路及变压器支路条数；k-电网变压器台数，以及其他并联元件接地支路数；Rti-第j条支路t时电阻，不考虑温度变化时，基本为常数（欧姆）；Gmj-第j台变压器铁芯损耗或并联电抗器、电容器的等值电导（西门）；Iti-第j条支路t时电流（安）；Vtj-第j个节点t时电压（伏）；Iti、Vtj等运行参数通过潮流计算，用牛顿法求解节点及功率方程得到。

代表日线损率：ΔAd%=（ΔAd/Ad）×100%

（2）元件参数计算

线路：

在潮流计算中线路等值模型中电阻：

Rti=r0·l/n=？籽·l/（n ·s）

式中r0-导线每公里电阻 （Ω/km）。l-线路长度（km）。n-每相分裂导线数。ρ-导线的计算电阻率（Ω·mm2/km）。s-导线的标称截面（mm2）。

考虑温度效应时电阻Rti的计算公式如下：

Rti=R20[1+？琢×（Tpj-20）]（Ω）

式中：Tpj-代表日（或计算期）的平均气温（℃）；α-电阻温度系数；R20-导线在20℃时的电阻值（Ω）。

由于正常情况下流过线路的均方根电流远小于导线的持续允许电流，所以由于发热使导线温度升高导致的导线电阻增加的那部分电阻值很小，故在此忽略不计。

电抗：

X=x0·l=[0.1445·1g（Dgh/r ）+0.0157/n]·l（Ω）

式中：x0-线路每公里电抗；rdx-每相导线的等效半径 （cm）；Dgh-三相导线的几何均距（cm）。

Dgh=

DAB、DBC、DCA-三相导线之间的距离（cm）。

电纳：

B=b0·l=[7.58lg（D /r ）]·10-6l（S）

kr=1- x0b0l2

式中，b0-线路每相每公里的电纳 （S/km）。其他同电抗公式说明。当线路电压在35kV及以下时，B可忽略不计。若线路长度超过300公里，并在1000公里以内时，R、X、B应自乘一修正系数kr、kx、kb。

kx=1- （x0b0-r ）

kb=1+x0b0

4 電晕与调相机辅机损耗计算

电晕损耗计算方法：

在线损理论计算中，对于110kV以上电压等级的架空输电线路，还要计算电晕损失电量。电晕损失的大小，与地理环境、气候条件有关，目前尚没有精确的计算模型。本软件中，我们利用有关实测曲线，采用二元四点插值法计算代表日的电晕损耗。

根据我国大部分地区的气象条件，可把天气条件划分为以下四类：（1）冰雪天-包括雾淞、雨淞、湿雪、干雪天气。（2）雨天-包括毛毛雨和各种雨强的天气。（3）雾天-包括各种大小雾天、下霜天和结露天。（4）好天-除了以上三种天气以外，都属于好天。

电力部电科院及高压研究所，根据导线放电的物理特点，以及在海子头、清河两个实验站实测的数据，绘制了各种天气情况下的电晕损耗功率ΔPc（千瓦）的计算曲线：

ΔPc/n∽（Em/δ，δ·r）

其中，r为每根导线计算半径（cm），n为每相导线的分裂根数，δ为空气的相对密度，Em为导线表面的最大电场强度（kV/cm）。软件包中，在某种天气的计算曲线上，选取一定数量的点，按格式（δ·rEm/δΔPc/n），存入数据文件中，四个天气数据文件分别为：VERGOOD.DAT、VERFOG.DAT、VERRAIN.DAT、VERSNOW.DAT。为了得到较准确的计算结果，对于每一种天气都取了足够数量的点。

二元四点插值法说明：

设给定矩形域上的n×m个结点在两个方向上的坐标分别为：

x0

相应的函数值为：

zij=z（xi，yj） i=0，1···n-1；j=0，1···m-1

选取最靠近插值点（u，v）的16个结点，其在两个方向上的坐标分别为：

xp

然后用二元四点插值公式：

计算插值点（u，v）处的函数近似值。

线损计算时段T内（以好天为例）架空线路每公里的电晕损耗计算步骤如下：

计算A相线路每公里的电晕损耗：

（1）求出空气的相对密度δ及导线表面的最大电场强度Em。

δ=0.386P/（273+t）

式中，P为大气压（mm汞柱），t为平均气温（℃）。

对于单根导线的输电线路：

Em=0.0147CU/r （kV/cm）

对于分裂导线的输电线路：

Em=λ×0.0147CU/r （kV/cm）

式中：U-线路的实际运行电压（kV）；C-各相导线的工作电容（pF/M）；λ-计算分裂导线表面最大电场强度的系数；当分裂导线成正多边形排列时：

λ=1+

其中a为分裂导线间的几何均距（cm）。

计算线路各相导线的工作电容Ca、Cb、Cc：

三相换位架空输电线路的平均电容Cav：

Cav= （pF/M）

式中，Dm为三相导线的几何均距（单位：cm）。

req为每根导线的等效半径（cm）。

req=（r×an-1）1/n

其中n、r及a的定义与上同。

对导线水平排列的三相线路，考虑大地和架空线路的影响后，在三相对称运行时，边相导线工作电容Ca≈1.03Cav，Ca=Cc，中相导线工作电容Cb≈1.1Cav，当三相导线成对称三角形排列时，每相导线工作电容可近似认为相等，等于Cav。

然后求出δ·r和Em/δ的值。取u=δ·r，v=Em/δ。

（2）利用二元插值法求u=δ·r，v=Em/δ时的电晕损耗ΔPc/n从好天电晕损耗数据文件VERGOOD.DAT中按格式（δ·rEm/δΔPc/n）找出最接近（u，v）处的16个点，然后利用二元四点插值法求出ΔPci/n。

5 结束语

如何有效的去降低线损，如何有效去规划电力设计，有效的去减少电网的运行成本，对电力网节能降损工作提出了更高的要求，降低线损有着很长远的路要走，要尽可能的找到更多的好的办法，好的途径去解决。

参考文献：

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[3]赵毅，孙文瑶，许傲然.分布式电源并网对配电网的影响和研究[J].沈阳工程学院学报，2012，1.