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2.3 供電系統的功率損耗與電能損耗

當電流流過線路和變壓器時,就要產生有功功率和無功功率的損耗。因此在確定全廠的計算負荷時,應將這部分功率損耗計入。各個供電線路及變壓器的首端和末端計算負荷的差別就是線路上及變壓器的功率損耗。用計算負荷求出的功率損耗,顯然不是實際的功率損耗,計算它的意義在于,在同等條件下對供電系統進行技術、經濟比較,以確定方案的可行性。

2.3.1 線路的功率損耗

三相供電線路的最大有功功率損耗ΔPWL和三相無功功率損耗ΔQWL

式中,RWL、XWL分別為線路每相電阻、電抗(Ω);I30為線路計算負荷電流(A)。

若計算負荷電流用計算功率表示時,則式(2-29)變為

式中,P30、Q30、S30分別為線路的有功、無功及視在計算負荷(kW、kvar、kV·A);UN為系統的額定電壓(kV)。

由于工礦企業供電系統的線路一般不長,且多采用電纜供電,阻抗較小,所以在進行負荷統計和技術經濟比較時,線路上的功率損耗往往忽略不計。

2.3.2 電力變壓器的功率損耗

變壓器的功率損耗分為鐵損和銅損兩部分。

1.鐵損

鐵心中的功率損耗簡稱“鐵損”。當變壓器的外加電壓不變時,鐵損為一常數,與變壓器的負荷無關,通常用變壓器的空載實驗確定。變壓器空載時有功損耗和無功損耗分別用ΔP0T和ΔQ0T表示。

2.銅損

變壓器銅損是變壓器負荷電流在其繞組中產生的有功損耗和無功損耗,它與負荷電流(或功率)成正比,可由變壓器短路實驗測定。

3.變壓器的功率損耗

有功損耗

無功損耗

式中,ΔP0T、ΔQ0T分別為變壓器空載時的有功及無功損耗(kW、kvar);ΔPNT、ΔQNT分別為變壓器額定負載時的有功及無功損耗(kW、kvar);SNT為變壓器的額定容量(kV·A);S30為計算負荷的視在容量(kV·A);β為變壓器的負荷率。

由于變壓器的空載電流百分數I0T

。

又變壓器的短路電壓百分數ΔUk%為

因此

式中,I0T%、ΔUk%、ΔP0T、ΔPNT均可在產品目錄中查到。

在電力負荷計算中,電力變壓器的功率損耗通常采用下列簡化公式估算:

2.3.3 線路及變壓器的電能損耗

在供配電設計中,對設計方案進行技術、經濟比較時,需要考慮不同方案的電能損耗。

1.線路的電能損耗

由于在供電設計中通常求得的負荷為計算負荷,也就是半小時最大負荷。因此設計時利用最大負荷損耗時間近似地決定電能損耗是可供計算的主要方法。

最大負荷損耗時間τ的定義:線路輸送相當于最大負荷的電流I30,在τ時間內產生的電能損耗,恰好等于線路中全年的實際電能損耗,即

式中,I30為計算負荷電流(kA);RWL為每相導線電阻(Ω);τ為最大負荷年損耗小時數(h)。τ與年最大負荷年利用小時數Tmax的關系如圖2-8所示。

圖2-8 τ=fTmax)曲線

2.變壓器的電能損耗

變壓器的電能損耗包括鐵損和銅損兩部分,因此變壓器的年電能損耗可以按照下式計算:

式中,TW為變壓器年投入工作時數(h)。若變壓器長年連續工作,則TW=8760h。

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