1          綜述…………………………………………………………………………… 1

1.1        問題的提出及其重要性 …………………………………………………1

1.2        研究重點…………………………………………………………………1

2          電網的無功補償和功率因數分析  …………………………………………8

2.1        無功補償和提高電網功率因數的意義…………………………………8

2.2        無功補償和改善功率因數的效益分析方法……………………………9

2.3        確定無功補償容量的一般方法…………………………………………12

2.4        低壓電網無功補償的實用方法…………………………………………14

3          解決方法和效益分析  ………………………………………………………16

4          總結與展望 ……………………………………………………………………18

5  致謝  …………………………………………………………………………19

6  參考文獻  ……………………………………………………………………20

 

配電網節能降損研究

 

摘   要

 

本文首先對電力系統中配電網的節能降損的重要性和必要性進行了介紹；然后通過總結出的一些技術上的措施與管理上的措施，進行節能降損的研究；最后結合當地的具體情況，講述了一些行之有效的節能降損辦法。

關鍵詞：節能降損  配電網  線損率  理論線損 無功補償  功率因數

 

1         綜述

1.1問題的提出及其重要性

安全經濟，多供少損是供電企業一個永恒的主題。電力網電能損耗（簡稱線損），是電網經營企業在電能傳輸和營銷過程中自發電廠出線起至客戶電度表止所產生的電能消耗和損失。線損率是衡量線損高低的指標，它綜合反映和體現了電力系統規劃設計、生產運行和經營管理的水平，是電網經營企業的一項重要經濟技術指標。

線損率的組成可以分為兩個部分，一部分是技術線損（即完全由當時特定的電網負荷和供電設備的參數所決定，這部分損失電量，通過理論計算便可以得出，所以被稱為理論線損電量）；另一部分管理線損（即損失的電量取決于人為因素，與企業的管理密切相關）。

售電量的大小和線損率的高低是供電企業效益高低的決定性因素，售電量的大小很大程度上受社會經濟發展的制約，而線損率的高低卻是電力企業規劃設計水平、生產技術水平和管理水平的綜合反映。并且線損工作又是一項系統地工程，它涉及到供電企業的多個部門，從設計、基建、生產、調度、變電運行、線路維護到每月進行的抄、核、收工作，每個環節都與線損有著密切地聯系。所以如何能切實有效地做到安全經濟﹑多供少損，這一直是擺在我們每個農電工作者面前的重要課題。

1.1.1  縣局現狀

安塞縣電力局以創建一流縣級供電企業為契機，以安全生產為基礎，以降損增效為目標，以優質服務為宗旨，肩負著全縣318個行政村和縣城區的供電任務。

近幾年來的網改工程以小容量、密布點、短半徑為原則，對全縣電網的布局和結構進行了全面規劃和改造，新建35kV變電站2座、并改造原有舊變電站3座，消除了供電半徑不合理，迂回供電的線路?，F全縣共有一座110kV變電站和5座35kV變電站，35kV線路全長121.4 km，10kV線路全長約800多公里，改造0.4/0.22kV線路約900多公里。廣泛使用S9系列節能變壓器，更換高耗能配電變壓器200多臺。增加補償電容器3000 kvar，功率因數提高到0.9以上。

1.2  研究重點

前一章我們已經說到降損的措施從大的方面可以分為兩類：技術措施與管理措施。這兩種方法就實際情況而言，采取技術措施降低線損是線損管理工作的基礎，針對電網電能損失的規律和特點采取相應的技術措施，就能以少的投資取得最大節電效果，實現多供少損，提高電網經濟效益的目的。電網降損的技術措施涉及電網的各個方面，這里我結合安塞縣局的實際情況，談談自己的淺見。

1.2.1 降損的技術措施

a合理規劃，認真組織實施：以小容量、密布點、短半徑為原則，對全縣電網的布局和結構進行了全面規劃和改造，新建2座35kV變電站，消除了供電半徑不合理，迂回供電的線路?，F在全縣共有1座110kV變電站，5座35kV變電站，35kV線路輸電距離不超過25km，10kV線路供電控制在10km范圍內，形成了一個布局合理、運行經濟的供電網絡，促進了地方經濟的發展，更有利于降損節能。

b改造線路及采用節能新產品: 合理選擇導線截面.增加導線截面會降低導線電阻，減少電能損耗和線路壓降。導線截面積與電能損耗成反比關系，但增加導線截面會增加投資，在增加導線截面時，要綜合考慮投入與降損的關系。一般來講，線路中電能損失大部分集中在主干線部分，在主干線中又集中在路首端到末端，從主干線到分支線由大到小的順序選擇階梯型導線截面，同時要考慮今后的發展和電壓降的要求。另外，積極推廣應用節能新產品，在各聯接節流點的施工中，采用導電膏，采用安全節能型的安普線夾。采用這些新產品，既減小了載流體各連接點的接觸電阻，降低了能耗。同時又有效地防止了因連接點接觸不良而引發的事故。確保了設備安全運行。在這次農網改造中，對運行時間長，線徑細、損耗高的線路進行改造，更換大截面的導線和電壓等級高的絕緣子，以減小線路電阻和泄漏電流，降低線路損耗。新建、改造35kV線路6條共70km，10kV線路36條，合計420km；利用變電站的剩余出線間隔，對6條負荷大、損耗高的10kV線路進行分流改造，對全縣318個行政村的低壓線路進行了全面的規劃設計，共建設改造0.4/0.22kV線路900km多，徹底解決了農村低壓電網陳舊、布局不合理、電能損耗高的問題，供電狀況得到了根本改善。

說起降低線路損耗，我們不能不提一下超導技術。

電是依靠導體來傳送的，所有的金屬都能導電，但實際用來作導線的只有銅、鋁、鐵等為數不多的金屬。另外，電解液以及電離狀態的空氣也能導電。由于電阻的存在，電在導體內流通會產生損耗，引起發熱，這就限制了導體通電的能力。

1911年初，有人在-269℃的環境溫度下，測量汞的電阻值時，發現電阻指示值為零，當時還以為測量儀表發生了故障，但經各種儀表校核，確證汞確實消失了電阻。以后人們又陸續地發現一些金屬在一定的溫度下，電阻也會突然消失。金屬電阻完全消失這一特殊現象，稱為超導電性，具有超導電性的金屬、合金和化合物為超導體。80年代中期以來，超導的研究進展得相當快，許多國家都集中人力、投入重金，力爭在超導研究的國際競爭中取勝，超導成了科技界的熱門話題。

超導技術的應用將使電力工業產生根本性的變革。利用常規導線作為輸電線，電能的損耗極為嚴重，為了提高送電效率，只能向超高壓輸電方向發展，但損耗仍然很大。由于超導體幾乎可以無損耗地輸送直流電，而且目前對超導材料的研究已經可以使交流電損耗降到很低的水平，所以利用超導體制作的電纜將節省大量能源，而且可以實現遠距離送電，建設跨國、跨洲的大電網。

目前，電力生產只能是需要多少生產多少，無法儲存，超導體的出現將解決這一難題。由于超導體能使電流無限通過，因此利用超導體制成線圈可以大量儲存電能。這種儲能裝置既可以用作特殊電源，也可以用來調節電力系統的負荷，以充分利用發電設備。

超導材料還可用于電機制造。普通發電機由于各種限制，單機最大輸出功率不能超過150萬千瓦，而超導材料由于無電阻而且載流能力大，用來制造電機可使功率損失減少到普通發電機的一半以下，并能簡化普通發電機龐大而復雜的冷卻系統。

超導技術的應用將會給產業界帶來一場革命。超導材料可廣泛應用于交通、醫學、計算機、精密儀器、軍事、機械制造等各個領域，對能源工業也將產生巨大沖擊。人類將最終解決能源問題的希望寄托在實現核聚變，而核聚變要達到實用化，必須依靠超導體。目前國際能源機構正在組織應用超導體實現核聚變的國際合作，一旦人類掌握了這一技術，將徹底擺脫能源危機的困擾。

(1)對某條10kV線路進行理論線損的計算，根據最佳理論線損計算公式：

式中  ——— 最佳理論線損率

         ——— 負荷曲線形狀系數，應接近于1

       ——— 額定電壓（10kv）

             ——— 該條線路的功率因數

——— 配電變壓器的空載損耗（kw）

——— 線路的等值電阻。為變壓器的等值電阻與導線的等值電阻之和（ ）

即：

通過收集10kV線路的結構參數和運行參數，然后運用上面的計算公式進行計算，得出一個最佳理論線損率，能夠找出存在的薄弱環節，可以為開展線損的定性、定量分析及采取相對應的技術措施，提供科學的理論依據。

c增加無功補償，提高負荷功率因數: 補償無功可以減少在線路和變壓器中傳遞的無功功率，提高功率因數降低電能損耗。按照"分級補償，就地平衡"的原則，采取集中與分散相結合的補償方法，對新建變電所配足補償電容器，對無功不足的變電所增補電容器，進行集中補償，累計增加補償電容器6000kvar；對功率因數低、無功負荷大的10kV線路在適當地點安裝補償電容器，進行分散補償，共安裝電容器3000kvar；在配電變壓器低壓JP柜中裝設補償電容器，進行隨器補償，累計安裝電容器1800kvar。采取以上補償措施后，功率因數提高到了0.9以上，降低了線路損耗。在國家電力公司國電農[1999]652號文件中的《供電所線損管理辦法》中規定：農村生活和農業線路功率因數不小于0.85；工業、農副業專用線路功率因數不小于0.90。為了鼓勵用電單位提高功率因數，國家規定了功率因數調整電費的方法。變壓器容量在3151EVA及以上容量的工業客戶的功率因數標準為0.90。變壓器容量在100~315kVA的工業客戶功率因數標準為0.85。變壓器容量在100kVA及以上的農業客戶功率因數標準為0.80。

d合理選擇變壓器容量和安裝位置：合理選擇配電變壓器的容量是變壓器經濟運行的要求。變壓器容量太小，會引起過負荷運行，過載損耗增加；變壓器容量太大，出現"大馬拉小車"現象，變壓器不能充分利用，空載損耗增加。因此，根據實際負荷情況確定配電變壓器的容量，使變壓器處于經濟運行狀態，損耗降到最小。同時合理選擇變壓器的安裝位置，安裝于用電負荷中心，并認真分配各相負荷，三相負荷盡可能平衡，使中性線的電流最小。在這次農網改造中，我局新增加配變200多臺，調整移動90多臺，通過10kV線路的延伸，全部安裝于用電負荷中心，使低壓線路供電半徑不超過0.5km，既提高了供電質量，又降低了線路損耗。

(1) 選用節能型變壓器:根據國家經貿委電力［2002］112號文通知，S11型卷鐵心變壓器具有繞制工藝簡單、重量輕、體積小、空載損耗比S9降低25%～30%、維護方便、運行費用節省，節能效果明顯等優點，比較適合我國農村電網的負荷特性和技術要求，農村電網建設和改造工程中應積極推廣使用這一產品。S9系列10kV的電力變壓器是我國目前生產的低損耗產品，其損耗值與S7系列對比，空載損耗可降低10%，負載損耗可降低10%，節能效果較為顯著，是目前農網改造的通用產品。而非晶合金鐵心變壓器是當前損耗最少的節能變壓器，空載損耗可比同容量的S9變壓器平均下降75%，比S7變壓器降低78%，但價格高于S9系列變壓器，但兩種變壓器的價差，可在5～7年內由所降低損耗少付的電費來抵償，所以有條件的地方應優先考慮。

(2) 及時調整變壓器三相平衡度: 根據規程規定，一般要求配電變壓器出口處的電流不平衡度不大于10%，干線及分支線首端的不平衡度不大于20%，中性線的電流不超過額定電流的25%，這是因為在配電系統中，有的相電流較小，有的相電流接近甚至超過額定電流，這種情況下，不僅影響變壓器的安全經濟運行，影響供電質量，而且會成倍增加線損。若一條公用配電線路等值電阻為R，通過最大電流為IA＝IB＝IC＝I，則在三相電流平衡時的有功功率損失ΔP＝ 。在三相電流不平衡時，有負序和零序電流分量，以平衡時的正序電流即I＝IA＝I1為標準，這時的有功功率損失為：

式中 ﹑ ﹑ ——正序﹑負序﹑等值電阻，且

，一般大于4

， ，負序和零序電流的不平衡系數

ε2＝I2／I1，ε0＝I0／I1，負序和零序電流的不平衡系數。從式中可見，三相電流不平衡程度越大，有功功率損失也越多，所以必須定期地進行三相負荷測定和調整工作，使變壓器三相電流力求平衡，盡可能降低線損。

e搞好輸、配電線路維護管理，減少泄漏電：主要是清掃絕緣子，更換不合格的絕緣子，修剪樹枝，經常測量接頭電阻，發現問題及時檢修，并盡可能采用帶電作業。合理安排設備檢修，減少停電時間。設備采用狀態檢修，對設備檢修做到有計劃，減少臨時檢修，盡可能做到供、用電設備同時檢修試驗，以減少停電時間和次數。

f更新提高計量裝置的準確度：農網改造前，我縣農村用戶的電能表大都運行了10年以上，靈敏度低、誤差大，是造成低壓線損居高不下的重要因素，對運行的DD28系列電能表，使用期限超過10年的必須更換；運行時間不超過10年，經過校驗合格的可以繼續運行，不合格的必須退出運行。新裝和更換的電能表禁止使用DD28系列，推廣使用86系列寬負荷電能表，以提高計量的準確性。

g經濟調度，優化運行：根據電網的潮流變化，調整系統運行方式，使主變處于經濟運行狀態；及時投切補償電容器，做好無功平衡；充分發揮變電所有載調壓變壓器的作用，進行經濟調壓，使農網線損管理與調度管理密切結合，實現電網的最大經濟效益。

1.2.2             降損的管理措施

a加強組織領導，健全線損管理網：建立由相關部室有關人員組成的線損管理領導小組，由分管局長任組長，負責領導線損工作；客戶中心設專職線損管理員，各供電所設專(兼)職線損管理員，形成自上而下的管理網絡。建立線損管理責任制，制定"線損管理制度"、"線損獎懲辦法"及"線損管理實施細則"，發生的問題，做到責任明確，獎罰分明。 

    b搞好理論計算及線損統計工作：線損理論計算是線損管理的基礎，通過計算能使我們定量地認識到電網經濟運行的薄弱環節，從而有針對性地制定降損措施；每月進行一次線損統計、分析工作，每季進行一次全面總結，分析線損升降原因，統計指標完成情況。 

     c搞好線損指標管理：為了打破"吃大鍋飯"的弊端，公司依據每條線路的理論計算值，結合往年實際完成情況，分線、分臺區下達線損指標，與供電所、稽查科簽訂承包合同，每月一核算、每季一考核、年終按"線損獎懲辦法"兌現。 

    d加強抄核收管理，做好降損工作：完善抄表制度。為了線損統計的準確性，公司專門下達了抄表管理制度，要求抄表人員嚴格按照規定日期完成抄收工作，杜絕抄表不同步、漏抄、估抄或不抄現象。 加強抄收人員的職業道德教育，提高抄收人員的思相素質，堅決禁止在抄收過程中用電能這種特殊商品做人情、拉關系、搞交換。 加強崗位培訓，提高抄表人員的業務技術水平。鄉村電管部、客戶中心，每年都組織裝、抄表人員集中學習，極大地減少了在抄收過程中由于抄錯數、錯算倍率、抄錯小數點等造成的錯計損失，以及由于漏抄電表、漏乘倍率等造成的漏計損失。 

     e開展營業普查工作：營業普查是供電企業加強經營管理工作的重要內容，公司重點以查偷漏、查帳卡、查倍率、查電表及接線為主，做到"情況明、計量準、按時抄、全部收、服務好"，把由于管理不善偷掉一點、業務不熟錯掉一點，表計失靈跑掉一點、責任心不強漏掉一點，人情關系送掉一點的電量補回來，提高了抄收準確性和計量準確性。 

     f依法治電，深化反竊電工作：企業內部大力開展《電力法》及相關《條例》的宣傳教育活動，印制"開展電力市場整頓和優質服務年活動"服務手冊送到客戶，組織人員在城區及鄉村、集市等公共場合向群眾進行依法用電宣傳教育。 組織技術尖子成立用電稽查大隊，配備交通通訊及現場檢查鑒定的工器具和儀表，深入開展反竊電工作，認真分析可能竊電的手段、時間，并結合線路的損失情況有計劃、有目標進行突擊檢查，不定期進行24h的用電監察，使竊電分子無可乘之機，竊電現象日漸減少。成立了公安值班室，聘請公安干警，依法嚴厲打擊竊電行為。 加強業務培訓，不定期地舉辦《電力法》、《電能計量裝置管理規程》、《用電檢查管理辦法》、《供用電監督管理辦法》學習班，提高用電稽查人員檢查、發現、處理違章用電的能力。 

     g加強裝置管理：客戶中心嚴格按照《電能計量裝置管理規程》及其它有關規程做好工作。合理計量配置，對供、售電表計和計量用互感器，做到配置合理、齊全、校準。正確計量接線，對計量表計的接線要正確，尤其對配有電壓、電流互感器的二次接線一定要連接正確可靠，端頭螺絲擰緊。計量裝置的定期檢驗和巡檢，經常組織人員到現場巡視檢查，發現問題及時處理。 

     h加大計量裝置的防竊電改造：電能表集中安裝于表箱或專用計量柜。低壓用戶全部安裝漏電保護開關。高供高計用戶采用高壓計量箱并配裝磁卡表。做到電能表及接線安裝牢固，并認真做好鉗封。使用具有防竊電功能的電能表。

 

 

2 電網的無功補償和功率因數分析

電網無功電源不足會使網絡功率因數和電壓質量下降；致使電氣設備容量得不到充分利用；導致電網傳輸能力下降，損耗增加。因此，解決好電網的無功補償問題，對網絡降損節能有極為重要。節能是我國的一項重要經濟政策,低壓電網的節能措施是多種多樣的,無功功率自動補償裝置對電網進行無功功率補償是降低線損,節約電能,改善電網電壓質量,充分發揮設備出力的最經濟最普遍的方法之一。多年來,國內以靜態補償裝置為無功功率補償的唯一產品,由于受電力電容器承受涌流能力及次數、放電時間及電力電容器單臺容量等諸多因素的限制,這類產品只能采用有級的、延時的控制方法,由于是有級補償故其補償精度較差,節能效果不理想,而其延時性使電網無功率補償在時間上得不到完全滿足,跟隨性不好(最快只能為1Os),從而影響其補償效果。如當負荷變化快,波動大時,這類靜態補償裝置補不上去,有時為了滿足一定的跟隨性,又使電容器的投切開關-交流接觸器過于頻繁動作,造成接觸器和電容器過早損壞。為了解決上述靜態無功功率補償的缺陷,國外在低壓電網采用晶閘管開斷電容器的動態補償裝置(TSC-Thyristor SwitchingCapacitor)。這種設備解決了靜態補償裝置的延時投切方法,其跟蹤時間可減小到20ms,且電容器投入時無涌流、無過壓、無噪聲,是一種免維護性的動態補償裝置?；赥SC裝置的配電線路無功補償系統整體解決方案。通過該系統建設能有效地改善電網電壓質量，實現降損節能，提高供電可靠性和供電企業的經濟效益。

2.1 無功補償和提高電網功率因數的意義

電網除了要擔負用電負荷的有功功率P，還要負擔負荷的無功功率Q。有功功率P、無功功率Q和視在功率S之間存在以下關系，即

   

而

被定義為電力網的功率因數，其物理意義是線路的視在功率S供給有功功率的消耗所占百分數。在電網運行中，我們希望電網的功率因數越大越好，如能做到這一點，則視在功率將大部分用來供給有功功率，減小無功功率的消耗。用戶功率因數的高低，對于電力系統發、供、用電設備的充分利用，有著顯著的影響。適當提高用戶的功率因數，不但可以充分的發揮發、供電設備的生產能力、減少線路損失、改善電壓質量，而且可以提高用戶用電設備的工作效率和為用戶本身節約電能。因此，對于全國廣大供電企業、特別是對現階段全國性的一些改造后的農村電網來說，若能有效的搞好低壓補償，不但可以減輕上一級電網補償的壓力，改善提高用戶功率因數，而且能夠有效地降低電能損失，減少用戶電費。其社會效益及經濟效益都會是非常顯著的。提高功率因數有以下重要意義：

2.1.1  改善設備的利用率

功率因數還可以寫成 。

可見，在一定的電壓和電流下，功率因數越大，設備輸出的有功功率越大。因此，改善功率因數是充分發揮設備潛力，提高設備的利用率的有效方法。

注：主要提高發、供電設備（電網指線路和配電變壓器）的利用率。

2.1.2  減少線路有功損耗

當線路通過電流I時，其有功損耗

    可見，線路有功損失 與 成反比， 越高，線路有功損失 越小。

注：在配電變低壓進行無功補償，主要減少上一級電網和配電變的有功損耗。

2.1.3  減小電壓損失

電網電壓損失可寫成: 。

可以看出，影響電壓損失ΔU的因素有四個：線路的有功功率P、無功功率Q、電阻R和電抗X。如果無功補償裝置補償無功為QC,則線路電壓損失為:

。

故采用無功補償電容之后，電網電壓損失ΔU將減少，可改善電壓質量。

2.1.4  提高電網的傳輸能力

電網有功功率P與視在功率S關系可寫成

可見，在傳輸一定有功功率P的條件下， 越高，所需視在功率S越小。

2.2  無功補償和改善功率因數的效益分析方法

為用戶供電需要一定的投資。用戶用電設備除了消耗有功功率之外，還需要消耗一定的無功功率，以維持用電設備建立磁場和電場所需要的能量。由于提高用戶功率因數不僅可以充分發揮發、供電設備的生產能量，減少線路損失，改善電壓質量，而且可以提高用戶用電設備的工作效率和節約電能。為合理地使用國家的能量資源，充分發揮發、供電設備的生產能力，我國現行電價包括基本電費、電量電費和功率因數調整電費三部分。因此，無功補償的經濟效益分析需要考慮這些相關費用問題。

2.2.1  改善功率因數用戶的效益分析計算方法

這是要討論改善功率因數后會給用戶帶來的經濟效益。現不計功率因數調整電費，通過幾個實例來說明提高功率因數給用戶帶來的經濟效益。

例：某用戶原來功率因數COSφ＝0.75，補償前視在功率為S＝800KVA，年用電時間為T＝3000小時，試計算：

(1)欲使功率因數提高到0.95，需裝設的補償容量。

(2)補償前用戶需要支付的年費用。

(3)若補償裝置每kvar投資為200元，投資按每年10％回收，無功補償裝置的本身損失為3％。求安裝補償裝置后企業所獲得的年效益。

解：已知COSφ＝0.75，sinφ＝0.6613, S＝800KVA，則補償前

P1＝S COSφ1＝800×0.75＝600  （kw）

Q1＝S sinφ1＝800×0.6613＝529.04  （kvar）

（1）設所裝電容器為x，經補償后的無功功率為529.04－x＝Q2，這時用戶的有功功率為P2＝600＋0.03x。若要使功率因數提高到0.95，可求tgφ2＝0.3287，于是有

可求補償容量x＝329≈330  （kvar）

（2）補償前用戶需要支付的年費用

基本電費：按最大負荷收取，設每KVAR收取值為180元/年，故

FJ1＝180×800＝144000  （元）

電量電費：設每KWh為0.3元，故

FD1＝0.3×600×3000＝540000  （元）

補償前年費用：

FZ1＝FJ1+ FD1＝144000+540000＝684000  （元）

（3）補償后用戶需要支付的年費用

補償后的視在功率和基本電費：

  （kvar）

FJ2＝180×642＝115560  （元）

電量電費：

FD2＝0.3×(600+0.03×330)×3000＝548910  （元）

補償裝置折舊費：

Ff＝200×330×10％＝6600  （元）

補償后年費用：FZ2＝FJ2+ FD2+ Ff＝115560+548910+6600＝671070  （元）

（4）安裝補償裝置后企業所獲得的年效益

△F＝FZ1 －FZ2＝684000－671070＝12930  （元）

以上是僅從用戶角度分析的加裝無功補償，提高功率因數的效益計算方法，還沒有考慮功率因數調整電費和降低網損的費用，以及提高設備利用率、節約電網建設投資和改善電壓質量等方面的綜合效益。如果考慮這些因素經濟效益更加可觀。

2.2.2  改善功率因數電網的收益分析計算方法

通過無功補償改善電網功率因數的效益分析和計算方法，可采用計算補償前后網損的方法進行分析。相關分析公式如下：

補償前線路有功損耗：

補償后線路有功損耗：

可見，通過在用戶端補償無功，可減少從線路傳輸的無功功率，從而減少無功傳輸在線路電阻上的有功功率損耗，提高電網運行的經濟性。但由于配電網負荷沿線路分布，在補償系統設計中用上述公式計算配電網線損有一定困難。在實際中計算技術線損的一般方法有：均方根電流法、最大負荷損耗小時數法、節點等效功率法等等。

對于通過無功補償，提高負荷功率因數降損電量的計算，可采用節點等效功率法進行估算，具體估算方法如下：

設T時段內通過配電線路的平均功率因數為COSφar，用節點等效功率法配電線路損失的電量△WT可以表示為

△WT＝T×10－3R K2（P2ar+Q2ar）/U2ar

＝T×10－3R K2 P2ar[1+(1- COS2φar)/ COS2φar]/U2 ar

＝T×10－3R K2 P2ar /( COS2φar U2 ar)   （KWh）              *式

式中  Par 和Qar―－通過線路的平均有功功率和無功功率值，平均功率可通過準確級別高的電能表讀數求取，即Par＝Wd /T和Qar ＝Wrd /T；

K――－負荷曲線的形狀系數，在實用計算中K值可按下面公式計算

當平均負荷率βar＝Par/Pmax> 0.5時

K2＝4[βmin +(1-βmin)2/3]/ (1+βmin)2

當平均負荷率βar＝Par/Pmax< 0.5時

K2＝[βar(1+βmin)-βmin]/ β2ar ；這兩式中βmin為最小負荷率。

R和U2 ar――分別為電網電阻（包括線路和配電變）和線路端電壓有效值。

對*式利用微分公式，可求通過無功補償使負荷平均功率因數增大以后，線路在T時段內減少的損失電量

Δ（ΔWT）＝2ΔWT （COSφar2 -COSφar1）/ COSφar1 （KWh）  **式

式中  COSφar2――為通過無功補償使負荷平均功率因數增大以后的值。

按上述方法，可詳細計算通過無功補償使負荷平均功率因數增大以后減少的損失電量，但由于10KV配電線路所接配電變非常多，詳細計算無功補償前、后配電網的損失電量，其計算工作量非常之大。如果已知配電網的損失電量ΔWT ，可用**式估算通過無功補償配電網減少的損失電量，這種估算是工程上的實用方法，能滿足工程經濟分析計算要求。

2.2.3  改善功率因數電網的綜合效益分析

通過無功補償改善電網功率因數，不僅可為用戶節約電費和降低電網的運行費用。另外，可提高用戶和電力系統設備的利用率，增加電網的輸電能力，延緩電網建設的投入和節約電網建設投資。通過實現電網動態無功補償能改善電網電壓質量?？紤]這些因素無功補償的經濟效益和社會效益巨大。

2.3  確定無功補償容量的一般方法

確定補償容量的方法是多種多樣的，但其目的都是要提高配電網的某種運行指標。下面對幾種確定補償容量的方法進行一下介紹。

2.3.1  從提高功率因數需要確定補償容量

如果電力網最大負荷日的平均有功功率為Par,補償前的平均功率因數為COSφar1,補償后的平均功率因數為COSφar2，則補償容量可用下述公式計算：

。

或寫成 。

有時需要將功率因數提高到大于COSφar2 ，小于COSφar3，則補償容量應滿足下述不等式關系

≤QC≤

≤QC≤

COSφar1應采用最大負荷日平均功率因數，COSφar2確定必須適當。通常，將功率因數從0.9提高到1所需的補償容量，與將功率因數從0.72提高到0.9所需補償容量相當。而在高功率因數下進行補償其效益將顯著下降。這是因為在高功率因數下，COSφ曲線的上升率變小，因此提高功率因數所需的補償容量要相應增加。

2.3.2  從降低線損需要確定補償容量

由于加裝補償電容器后，并不改變補償前后的線路上的有功功率（即補償前后線路有功大容量電流I1R＝I2R=IR），故可按補償前后無功功率的差值確定補償容量

。

可見，從降損需要確定的補償容量與提高功率因數需要確定的補償容量，其結果是完全一致的，即兩者可以兼顧。

2.3.3  從提高運行電壓需要確定補償容量

在配電線路的末端，運行電壓較低，特別負荷重、細導線的線路。加裝補償電容器之后，可以提高運行電壓。這就產生了如何按提高電壓確定補償容量；選擇多大的補償電容是合理的；以及在電壓正常的線路中，加裝補償電容器保證網絡電壓不越限等問題。這些問題可以一一進行計算，但按提高運行電壓需要確定補償容量，不是從電網運行的經濟性來考慮的，故這種確定補償容量的方法不詳細介紹。

以上重點介紹了按提高功率因數需要和按降損需要確定補償容量的計算方法，這兩種方法的結論是一致的，是確定配電網無功補償容量的常用計算方法。

2.4  低壓電網無功補償的實用方法

低壓電網處于電網的最末端。因此，補償低壓電網無功負荷是城網和農網無功補償的關鍵。搞好低壓電網無功補償，不僅可以減輕上一級電網補償的壓力，而且可以提高用戶配電變的利用率，改善用戶與電網功率因數，提高電網電壓質量，并能有效地降低電能損失，減少用戶電費。進行低壓電網無功補償對用戶和供電部門都有益。

低壓無功補償的目標是實現無功的就地平衡，通常采用的補償方式有三種：隨機補償、隨器補償和跟蹤補償。下面簡單介紹這三種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。

2.4.1  隨機補償

隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補勵磁無功為主，此種方式可較好地限制農網無功峰荷。

隨機補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活，維護簡單、事故率低等。為防止電動機退出運行時產生自激過電壓，補償容量一般不應大于電動機的空載無功功率，即 ，通常推薦

2.4.2  隨器補償

隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是農網無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加，不利于電費的同網同價。

隨器補償的優點：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農網無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網損，具有較高的經濟性，是目前補償無功最有效的手段之一。

在城網公用變和農網配電變中，很多變壓器存在負荷輕、“大馬拉小車”的現象，在負荷低谷時接近空載。隨器補償則主要補償配電變的空

載無功，屬于固定補償方式，不能補償變壓器的負載無功。因此，隨器補償是目前35～220KV變電所10KV側常用的補償方式，在配電變的低壓側一般推薦采用跟蹤補償方式。

2.4.3  跟蹤補償

低壓跟蹤補償是指用無功補償投切裝置作為控制、保護裝置，將低壓電容器組接在配電變0.4KV母線上的補償方式。由于用戶負荷都有一定的波動性，補償裝置需要具有自動跟蹤投切功能。采用無功補償自動投切裝置可較好地跟蹤無功負荷變化，比隨機、隨器補償能獲得更好的補償效果。跟蹤補償的優點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜、首期投資相對較大。跟蹤補償適用于100KVA以上的專用變和公用變用戶，可以代替隨機、隨器兩種補償方式。跟蹤補償方式補償效果好，而且電容器組可得到比隨機、隨器補償更可靠的保護，當這三種補償方式的經濟性接近時，應優先選用跟蹤補償方式。

綜上所述，知道了影響電力系統功率因數的一些主要因素，因此我們要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網功率因數提高的一些實用方法，使低壓網能夠實現無功的就地平衡，達到降損節能的效果。

 

3解決方法和效益分析

3.1無功補償的經濟分析

　以一家普通工業用電戶為例，配變容量：S=100kVA；有功功率：P=70kW；功率因數：cosφ=0.7；每日(按10小時)用電量為：A=700kW·h

該用戶未安裝無功補償裝置時，根據電價手冊規定，普通工業用電的功率因數為0.7時，應增收7.5%的功率因數調節電費。如果電能電費按年平均值0.54元/kW·h，則該用戶每天增加的功率因數調節電費為：0.54×700×7.5%=28.35(元)；

即供電部門對該用戶加收的功率因數調節電費為28.35元。

如果該用戶安裝無功補償裝置，功率損耗將明顯減少。

有功或無功電能都是靠各電壓等級的線路輸送的，在輸送電能的過程中，線路上都有功率損耗。為簡化計算程序，采用無功補償經濟當量來計算無功補償的經濟效益，即每安裝1kvar的補償電容，相當于降低了多少kW的有功損耗。查有關資料知，各種電壓等級的無功補償經濟當量和該用戶補償后的降損功率如表1所示。

表1　各電壓等級下的無功補償經濟當量和補償后的功率損耗

電壓(kV)

0.38

10

35

經濟當量(kW/kvar)

0.15

0.06

0.017

補償后降損功率(kW)

4.25

1.70

0.48

從以上數據可知，該用戶每天在35、10、0.38kV線路上減少的有功功率損耗總和為： △P=4.25+1.70+0.48=6.43kW；

每天減少的損耗電量為： △A=6.43×10=64.30kW·h；

每天減少損耗電費為： 0.54×64.30=34.72元。

該用戶每天減少損耗的有功電量占每天供電量的比例為：64.30÷(700+64.30)=0.0841=8.41%

該用戶如果按規定，將現有的用電功率因數從0.7提高到0.85，需安裝電容0.4kvar/kW，70kW共需安裝電容容量應為：0.4×70=28.00kvar。

按目前市場上價格，55元/1kvar計，購28.00kvar的電容投資為1540.00元。

3.2　無功補償的經濟效益比較

經無功補償的經濟分析后，對該用戶作如下經濟效益比較： 安裝補償電容后，線損下降了8.41%； 安裝補償電容器后，供電部門的經濟效益損失可減少： 每天：34.72－28.35=6.37元 //每月：按22天計，6.37×22=140.14元// 每年：按264天計，6.37×264=1681.68元

安裝補償電容后，用戶的經濟損失可減少： 每天：28.35元// 每月：按22天計，28.35×22=623.70元 //每年：按264天計28.35×264=7484.40元用戶購買28kvar電容器的投資1540.00元，僅需兩個半月即可收回成本。

據計算，安裝補償電容后，可提高2.83%的低壓末端電壓。增加了配變15kW的有功出力。

3.3　結論

從以上的分析和經濟效益比較，當用戶的用電功率因數未達到規定值時，應就地安裝電容補償無功，既可減少供電部門的經濟損失，又可減少用戶的經濟損失，還可以提高線路末端電壓和配變出力，是降損增效的好措施。對企業來說，電容補償更是降低企業成本、提高企業經濟效益的好辦法，是上策。

而不裝設電容補償，采用增加功率因數調節電費的辦法，不僅供電部門在經濟上受到損失，且用戶受到更大的經濟損失，是下策。

建議裝機在5kW及以上的動力用戶，安裝電容補償無功，減少經濟損失。

動力用戶在購買電容時，請與供電部門的專業人員聯系，計算最佳的補償容量。

 

 

4總結與展望

節能降損是一項綜合性工作，需要從技術和管理倆方面抓，技術改造是降損的基礎，經營管理是降損的關鍵。通過采取以上的降損措施，農村電網的線損就會很好地控制在最小的范圍之內，從而帶動整個線損管理工作上一個更高的臺階。

隨著社會事業不斷的發展，科學技術的不斷進步，廣大勤勞﹑智慧的電力工作者也不會局限于現狀，他們將會有更多﹑更好的節能新產品問世，更多合理﹑可行的節能降損措施實行。這使得電力企業將會得到更大的社會效益和經濟效益。

 

 

5致謝

本文已接近尾聲，能夠圓滿完成此次論文，這里首先要衷心感謝作者的導師張利軍老師，他不辭勞苦地細心指導，循循善誘的幫助作者解決遇到的疑難問題，時時關心著論文的進度，使得作者在其中收益非淺。最后再對作者的領導劉玉伯局長及同事張月﹑范曉妮﹑邵剛同志表示衷心感謝，他們在作者寫論文期間提供給作者報表﹑數據﹑材料等理論依據，給予了大量的幫助。在此作者表示再次感謝。