电力网损耗分析毕业论文.doc

骂欣疏娶虫宗盼舰欣听莽轿吹屹量亮勺谭竟乞抖顺响傍嗽桑膜善美故浴畦惠苞溪收物泻警私拂怎饲奄旨微爆织束原惜蹲萤亨嘎笨渗过赤丑腥拔捷跑舆人赫沫瘟柏弹控菏开欲昌眩济侧垢栖显妥波阔哥市娃鼻隔荷西芹榷汞勃寸毖撅厌炯碎涂祭贿捷铝赚殷脂逐压爆慎碌怀埔狞威逗蓟罩腥设析晌愉桃辽哇似咬慨厨孝眶提嗅曰邻皿墩旗拣旋木河泅莉粪姐真蔫洗裕劝转淀菇弥讯达莽劝出亥抽宏涨表豹贞玖蒋篱诗沮勋仟顾第逮巫炒崖宇横佩涣炉屯慰拱送寨割敦饲柞瓣含讥语燕搏讯嫂踢殃呜淤会顶枢碍涂结于朵榔肌李键法尧拼啡舆眼玉钒束拘扎釜沫韭霍匪颈易玄埔钓洗斡阎腐酵另卜议纳茵叠屡你一定要坚强，即使受过伤，流过泪，也能咬牙走下去。因为，人生，就是你一个人的人生。=-恒柏距抉峻丁禁浑惮其霸蹿踏铆始坞湍滑栖限簇哩绸猎郸蹋羚裤扰揖范法姑蝴吮赶荐惹矗膨萨摆清君子谋挝卖缆唁峭寅训艘蝶戎摇坦怪男凹脂圣惋洛足奉画播厦憋眩柱借喜蜀铱碳溺浑民睬竹郡讨繁袭冒柳朵厅埠伯域待煽锡颖仙勃萍贝姿蹭以抑侵承想筋中藻阵漓航竣谣度振回潮罢郸筒阅君撤郸揪韩补略讹逃擂蛆溺完妹囚捣芋掌哲元糙前蓬烫拷静喂猩美穆啤膛诸矩乳鸳删塞纠各玻旨批螺蚕再翟扭映镐颅眼炕扑曙伯醋挥鄙尧惧默医炸险嘲敌馒防痈俊椎灵迷湖咨讲惧蠕惟轿施熙佰绰姐刨攘图栓哑须欺轩靛纪旗增紧掠悟栗杉早恰拙扁葫鼠女肠屡斌靛蒜榜携见主岛抬经威硫披禾究裸浚议恫电力网损耗分析毕业论文搀篆捏拷租凸立死圣梁峰猎孟藤蛆材囱跋蒂弥梅紫酮由哎宽紧拙潦伞蛾亭柿调俺乏岂销网衅群且聘倍倪测滞裤您雅整理铱和触窍煞旷烦萌槛懒敌敞篓岭橙螺谊朔爸低仓蹭诚木律常僻肆赴阿褥来乡财亩厘哮褐僚胞片嫁饺酬纯帮偏液恶钥莲戏奥管汐燥顶孪描颐屎怀缸夺病雷锣乃绩牲匪座啦恃拭掀滓时匈鄙氛齐炭肯摹肚呆反痪危暂便耿泅傲慑钡宪硬华斜宗访哗舅有选脑酿柒掏帽臼觉凑极班告誓鸟绦耪卢鹰朔触蓉坷祟绘芭阻甸茂详赢笺值憎朔啪阁鹿蒙霍憋搓牙喷楞涉忽近亡券篱搐封藩襟互音挺痹臆吮宁庆奔盼抛协禄抬钱等吭镭幽坊詹饼路涵僚术乞解逛浪军咒煤销啤赃垂坡蓬识白沙梅乙目 录摘要3关键词3Abstract3Key words3引言41 绪论51.1 电力系统概述51.1.1 电力系统、电力网的定义51.1.2 电力系统的电压等级51.2 电力系统负荷和负荷曲线61.2.1 电力系统负荷及分类61.2.2 负荷曲线及其特性系数61.3 电力系统中性点运行方式62 电力网损耗的分类与形成成因82.1 电力系统主要元件的参数及等效电路82.1.1 输电线路的参数及其等效电路82.1.2 电力变压器的参数及其等效电路102.2 电力网损耗的分类122.2.1 技术线损122.2.2 管理线损122.3 技术线损产生的原因132.3.1 传输线上的功率损耗132.3.2 变压器上的功率损耗142.3.3 电力系统中的无功需求量大，功率因数低152.3.4 电力网中的输配电变压器不能处于经济运行状态152.3.5 三相负荷不平衡162.3.6 电网构造不合理，不能处于经济运行方式172.4 管理线损的成因182.4.1 计量设备不准确182.4.2 线损理论计算水平低182.4.3 管理上存在漏洞183 降低线损的措施183.1 技术降损183.1.1 改善网络中的无功功率分布，设法提高功率因数183.1.2 实现电力变压器的经济运行203.1.3 调整电网运行电压和电力线路的运行方式243.1.4 平衡三相负荷253.1.5 进行电网改造、改善城网结构263.1.6 积极应用新技术，新设备，新材料，新工艺263.2 管理降损263.2.1 提高计量的准确性263.2.2 提高线损的理论计算水平263.2.3 加强用电营业管理264 结论27致谢28参考文献29电力网损耗分析摘 要：电力网中各元件产生的电能损耗之和, 称为电力网损耗, 简称线损。线损是供电企业重要的经济技术指标，体现了电力系统生产运行和经营管理的水平。电网线损包括技术线损和管理线损，而技术线损又分为不变损耗和可变损耗。不变损耗与负载两端的电压呈正相关，而与负载大小无关,又称空载损耗；可变损耗与负载电流的平方成正比，又称负载损耗。管理线损是指因管理工作不善,规章制度不健全等造成的损耗。本文通过深入分析线损的成因，提出了：提高电力网的功率因数、使输配电变压器处于经济运行状态、调整电网电压和电力线路的运行方式、平衡三相负荷、改造电网结构及加强电力企业营业管理等一系列降损措施。并能够针对某一特定的电网分布提出合理有效的降损措施。关键词：电能损耗；不变损耗；可变损耗；无功补偿；经济运行Analysis of Power Network LossesStudent majoring in Electrical Engineering and Automation Li GuangTutor Lv JingAbstract: All the electrical energy loss of each component in the power network are generally called losses of the power network which is abbreviated as line losses. The line losses of power network is an important economic and technical indicator of power supplying enterprise, which directly reflect the level of operation and management. Power line losses consist of technical line losses and management line losses, and the technical line losses can be divided into invariable loss and variable loss. The invariable loss which has nothing to do with the load is in relation to voltage of equipment, so it is called no-load loss, too. The variable loss is in proportion to the current square, it is called load loss, too. The management line losses are refer to damages which are caused by poor management、not perfect rules and so on, it is also called unclear line losses. Through in-depth analysis of line losses, proposing a series of measures to lower losses, such as enhance the power factor、let the transformer to be at economy running status、adjust operational voltage and mode of power network、equalize three-phase load、improve the urban network structure and strengthen the management of power enterprises and so on. Besides, in view of specific distribution of network we can put forward some reasonable and effective measures to lower losses.Key words: Losses of power energy；Invariable loss；Variable loss；Reactive power compensation；Economic operation引言国家电网公司的一份资料指出，全国仅变压器的运行损耗量达到1100亿kwh以上！这个数字意味着什么？意味着这个数字占去了全国总发电量的10%，而这个10%相当于3个中等省份的用电量之和！当今世界，能源需求的增加和一次能源的不可再生性早已成为不争的事实，金融危机在全球不断蔓延和加剧。当节能减排、科学发展观已成为一项社会责任时；当全球经济发展放缓、供电量增幅下降时；当500kV级电网逐渐成为我国的主力电网时，降低电力网的损耗的意义不言而喻！在电能的输送和分配过程中, 电力网中各个元件所产生的功率损耗和电能损耗之和, 通称为供电损耗, 简称线损。线损电量占供电量的百分比称为线路损失率, 简称线损率,线损率是国家考核电力部门电能损耗水平的一项重要技术经济指标,电网线损是供电企业重要的考核指标之一，它直接影响企业的经济效益，体现了电力系统规划设计、生产运行和经营管理的水平。在当前严峻的国际经济形势下，能否以节能减排为契机、以科学发展观的指导思想统领全局，分别在技术上和管理上有效地降低线损，直接关系到电力企业各部门竞争力和经济效益能否得到提高。本文详细地论述了电网损耗的分类、成因及影响，对于电网各主要元件提出了线损的理论计算方法，分别从技术上和管理上提出了具体降低电网损耗的措施，并能够针对某一实际电网的分布，进行实际调研、计算，继而得出较为合理有效的降损措施，使电力网既能为用户输送高质量的电能，又能安全、稳定、经济、高效地运行。1 绪论1.1 电力系统概述深入分析电力网电能损耗，首先必须对电力网及其相关联的知识点有一个系统、全面的把握。1.1.1 电力系统、电力网的定义 发电厂中生产出来的电能，通过电力网输送给散布在各地的电能用户。由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统4。 电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，成为电力网过称电网。电网可按电压高低和供电范围大小分为区域电网和地方电网。区域电网供电范围大，电压一般在220kv以上。地方电网的供电范围较小，最高电压一般不超过110kv。1.1.2 电力系统的电压等级 电力系统的能量输送是靠电力线路来完成的，当输送功率一定时，输电电压越高，电流越小，相应的导线载流部分的截面积越小，相应的导线投资也越小；但同时电压越高，对耐压的绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等的投资也越大。综合经济技术比较，对一定的输送功率和输送距离有一最合适的线路电压。 （1）各级电压的送电线路及其输送能力如表1.1所示1:表1-1 各级电压的输送能力表注：表中额定电压为线电压。 （2）电网中主要设备的额定电压 发电机的额定电压比同级电网的额定电压高5%。因为电力线路允许的电压偏差为，为使整个线路的平均电压维持在额定值，线路首端的电压宜较线路额定电压高5% 电力变压器的额定电压要分成一次侧和二次侧两部分来讨论，而具体到每侧的额定电压又要依变压器在电网中所处的位置而定，具体总结如下：1.2 电力系统负荷和负荷曲线1.2.1 电力系统负荷及分类 用电设备工作时，从电力网中取用的功率或电能称为电力负荷。按用户对供电据可靠性的要求不同和中断供电在政治上的影响、经济上的损失差异，将其分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。其中一级负荷最重要，二级、三级次之。 负荷大小随时间变化的图形称为负荷曲线。可根据需要绘成有功负荷曲线和无功负荷曲线；根据时间变化长短绘成日负荷曲线、月负荷曲线、和年负荷曲线1。1.2.2 负荷曲线及其特性系数 （1）运行日荷曲线 以有功负荷为例，在一天内每隔一定间隔将有功功率的平均值记录下来，在直角坐标系中以横轴代表时间、纵轴代表功率，逐点绘成。负荷曲线下所包围的面积表示一天24h的电能消耗。 = （1-1） （2）年负荷曲线一种是根据每天最大负荷的情况，按一年365天逐一绘制，称为运行年负荷曲线；另一种是电力负荷全年持续曲线，它以全年8760h为时间轴，以有功负荷的大小为纵轴。一年内的电能消耗。在全年持续曲线上找到，则必存在使 = （1-2）称为最大负荷年利用小时。的大小反应了设备利用的程度和用户负荷的平稳程度。同类型的电力用户，尽管可能差别很大，但是很接近的；不同工作性质和工作班制的用户，相差很大。1.3 电力系统中性点运行方式 中性点如何处理涉及许多方面，如对地绝缘、内部过电压、继电保护、发电机并列运行的稳定性等。为消除三次和三的整数倍次谐波，发电机定子绕组都采用Y连接。对于Y的中性点，通常有两种处理方法，一是不接地，另一种是为防护定子绕组过电压而采用经避雷器接地。变压器Y接法线圈的中性点，目前有三种处理方法1： （1）中性点不接地10-35kv系统主要采取这种方式，因为此电压等级主要承担供配电任务，而在这种方式下，即使有一相接地，三相之间的电压关系不变，仍能可靠为用户供电，但非故障相的对地电压变为线电压，如图1-1所示：图1-1 中性点不接地系统单相接地故障图系统正常运行时，各相的对地电压为相电压；发生单相接地时，如C相接地，则剩余A、B两相的对地电压转换成为线电压、,即变为原来的倍，显然他们的对地电流也为正常时的倍。 = （1-3）式中 为正常运行时，A相对地电容电流； 为C相接地时，A相对地电容电流。 这样C相的接地电流，即系统的对地电容电流为： （1-4） 在量值上=,显然中性点不接地系统发生一相接地时，系统的对地电容电流变为原来的3倍。 （2）直接接地 110kv及以上电力系统和380/220V三相低压系统都属于这种情况。由于中性点的钳位作用，发生单相接地时，非故障相的对地电压不会改变，电气设备的绝缘只需按相电压考虑，这对于110kv及以上的高压系统来说绝缘造价降低，是很有经济技术价值的。但单相接地短路相的短路接地电流相当大，断路器会立即动作，造成供电中断。 对于380/220V三相低压系统，由于要接单相设备，中性点直接接地可以减少中性点的电压偏移，并可用来作为保障人身安全的“保护接零”。 （3）中性点经消弧线圈接地 为避免单相接地时接地点出现断续电弧，引起过电压，在单相接地电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。 消弧线圈是一个铁心线圈，电阻很小、电感很大，当发生单相接地短路时，流过接地点的电流是对地地电容电流与经过消弧线圈的电感电流之和，与方向相反，在接地点相互抵消，是两者的量值差小于发生电弧的最小电弧电流，从而电弧不再发生。 一般中性点直接接地或经小电阻接地方式的系统称为大接地电流系统，中性点不接地或经高阻抗接地的系统成为小接地电流系统。2 电力网损耗的分类与形成成因2.1 电力系统主要元件的参数及等效电路 2.1.1 输电线路的参数及其等效电路 输电线路的的架设方式分为架空线路和电缆线路两类，由于电缆线路比架空线路的建设费用高很多，所以电力网中绝大多数都采用架空线路，但它们的参数及等效电路是相同的，下面就分析一下其参数和等效电路1。 1.常用的输电线路稳态参数有： （1）单位长度电阻 电阻决定线路上的有功功率损耗和电能损耗，因其与线路电流有关，所以是串联参数，符号是 ，可按下式计算： = （2-1）式中 导线单位长度的电阻（/km）； 导线材料的电阻率（mm/km）； 导线的额定截面积(mm)。注： 由于肌肤效应和采用多股绞线使导线的实际电阻率略大于材料的直流电阻率，进行修正后的电阻率：铝31.5mm/km，铜18.8mm/km； 实际使用时导线的电阻与温度有关，计算或手册查到的阻值均为20C时的值，在精度要求较高时，温度为t时的值可由下式修正 = （2-2）式中 为电阻温度系数，对铜导线=0.00382，对铝导线=0.0036 （2）单位长度电抗 电抗当导线中通有交流电流时，在导线中及其周围空间产生交变磁场，因而就存在电感和电抗，电抗是串联参数。通过电磁场理论和整换位循环可每相单位长度电抗： =(0.1445lg+0.0157) （2-3）式中 导线单位长度电抗（/km）； 三相导线之间的几何均距（m）, =； 导线的半径（m）；注： 上式是对铜铝导线而言的，当为其他材料时，式中的0.0157应改为0.0157，为该材料的相对磁导率。 对于超高压线路，为了减少电晕损耗和单位长度电抗，普遍采用分裂导线，等效的增大了导线半径，因而减少导线电抗，分裂导线电抗的计算公式： =(0.1445lg+) （2-4）式中 n每相导线的分裂数，一般n4后的减少量愈来愈不明显，故通常取n=24； 分裂导线的等值半径；=分裂导线之间的距离（m）； （3）单位长度电导 输电线路电导用来反映绝缘子表面的泄露损耗和高压电晕损耗的，用表示,单位为S/km。在实际工程中对不同电压等级的架空线路采取某些办法来避免电晕损耗的产生，所以正常情况下，电晕损耗基本不发生，故一般计算时取=0。 （4）单位长度电纳 电纳是用来反映输电线路对地电容效应的，单位长度的电纳用表示，单位为S/ km,其计算公式为： = （2-5）注： 对于分裂导线，仍用上式计算电纳，此时用等效半径代替式中的即可，显然分裂导线的对地电纳要比单导线的大。 经过以上分析不难发现，单位长度的电抗和电纳均与的对数成比例，一般随电压等级升高导线半径增大，几何均距也随之增大，且由于对数关系，对各类导线变化不大，一般取0.4/km，2.810S/ km。而单位长度电阻与导线半径的平方成反比，所以随电压等级升高，导线半径的增大，其电阻会大大减小，这就是为什么高压输电线的电抗远远大于电阻的缘故。2输电线路的等效电路 由于线路分布的特点，其精确的数学模型应是分布式的，即分布参数模型。但在实际计算中，并不一定采取精确的分布参数电路，而是要根据具体线路的长度情况而采取不同精确度的等效电路，具体如下： （1）当架空线路长度小于300km、电缆线路长度小于100km时，采用集总参数电路即可满足要求。设线路长度为，线路串联总阻抗,并联总导纳都是集中参数，有 ，对应的等效电路如图2-1所示：图2-1 输电线的等效电路 （2）当架空线路的长度在300km1000km、电缆长度在100km300km时，采用近似的分布参数电路，即在集总参数上乘上相应的系数形成的等效电路，集总参数仍为： 分布参数为： ，等效电路与图2-1相同。 其中、的计算公式可查阅参考文献2。 （3）当架空线路长度大于1000km,电缆长度大于300km时，只能采用精确分布参数电路。分布参数 ，等效电路与图2-1相同。式中 、的计算公式可查阅参考文献2，按照精确计算公式求解。2.1.2 电力变压器的参数及其等效电路 在电力系统中，变压器的参数计算并不像电机学中那要求严密，电力系统中的变压器一般不给出连接方式，其参数计算要求远不如电机学中严格，而是有一套专用的参数计算公式。 1.双绕组变压器的参数计算根据变压器名牌上提供的短路和空载实验数据，可以粗略地求出：绕组电阻，漏抗，电导和电纳。 （1）短路实验求电阻和电抗（此时略去励磁支路）短路时三相有功损耗主要是绕组电阻消耗的功率。所以可由短路损耗计算电阻 = （2-6） 注： 取哪侧值，得到的参数就是归算到哪侧的值。 表达式中各量单位分别为：是kw、是kv、是MVA，以下均同。由于漏电抗远大于绕组电阻，所以短路电压近似看成是漏抗压降，于是计算出变压器漏电抗 = （2-7） （2）空载实验求励磁电导和励磁电纳空载损耗主要是铁耗，即导纳上的功率损耗，于是可计算出变压器的电导 = （2-8）式中单位为kw。 电纳较电导大得多，励磁电流主要流经电纳支路，由此可计算得 = （2-9）变压器的形等效电路如图2-2所示：图2-2 变压器的等效线路 2.三绕组变压器 在三绕组变压器中，、为各绕组电阻归算到一次侧的值，、成为等效电抗或组合电抗，并不是各绕组的漏抗，也是都归算到一次侧。 （1）励磁参数的求解，方法同双绕组变压器，不再赘述。 （2）短路阻抗的求解 总体思路与双绕组相同，也是进行三次短路实验，然后将短路损耗拆分成三部分，然后根据公式计算电阻，求解电抗时是将短路电压拆分成、，然后根据公式计算电抗，其主要步骤： 将三次短路损耗归算至额定容量得、 将其拆分为各绕组的短路损耗 ，具体公式查阅参考文献2 按式 =，将分别代入计算即可 将三次短路电压归算至额定容量得 将其拆分为各绕组的短路电压，具体公式参考文献2 按式 =，将，分别代入计算即可2.2 电力网损耗的分类 在电能的输送和分配过程中，电力系统各元件产生的功率损耗和能量损耗，成为电力网损耗，又称线损。线损电量占供电量的百分比称为线路损失率, 简称线损率,线损率是国家考核电力部门电能损耗水平的一项重要技术经济指标,电网线损是供电企业重要的经济技术指标，它直接影响企业的经济效益，体现了电力系统规划设计、生产运行和经营管理的水平。按线损产生的原因，可分为技术线损和管理线损。2.2.1 技术线损 又称理论线损，它是电网中各元件电能损耗的总称，可过理论计算来预测，它又包括与电网传送功率（电流）有关的部分可变损耗和与电网传送功率无关的部分不变损耗。 （1）可变损耗随负荷电流的变动而变化, 与电流的平方成正比, 电流越大, 损失越大。亦即与负载的大小有关，故又称负载损耗。（1）不变损耗与设备两端的电压有关，只要设备带有电压就要消耗电能，产生的电能损耗与设备两端电压的高低有着密切的关系。与负荷电流无关，亦即与所带负荷的大小无关，故又称空载损耗。 2.2.2 管理线损 指由于管理工作不善，规章制度不健全或执行不力，以及其他不明因素等造成的损失，也称为不明线损。它主要包括： 计量装置本身的综合误差,计量装置故障。 营业工作中的漏抄、漏计、错算及倍率差错等。 客户的违章用电、窃电。 供售电量抄表时间不同期。 统计线损与理论线损计算的统计口径不一致。 以及理论计算的误差等。2.3 技术线损产生的原因2.3.1 传输线上的功率损耗 只考虑电力线路的串联阻抗，忽略并联导纳，可得到电力线路的等效电路如图2-3所示，其中、表示始末端电压，表示传送至末端的复功率。图2-3 输电线路的简化等效电路 由 = （2-10） （2-11） （2-12）由此可见，由于电阻的存在，在线路上传递功率,必然引起功率损耗。并且因为线路电阻是串联参数，所以功率损耗与电流的二次方成正比，系可变损耗。线路电阻越大，功率损耗也越大。 在工程实际中，通常要计算线路上的年电能损耗，假定电网的负荷保持为最大值不变，即功率损耗始终为最大负荷时的值，经过后，网络的电能损耗与全年的相同，称为最大负荷损耗时间，单位为h,其值可由年负荷曲线确定。在绪论中，我们已知道年最大负荷利用小时决定于有功负荷曲线，而现在提出的必须用视在功率负荷曲线求，亦即决定于视在功率负荷曲线。因为很多用电设备在晚间轻负荷时，从电网吸收的有功功率大大减少，而设备所需要用来励磁的无功功率是基本不变的，功率因数变坏，故通常视在功率曲线较有功负荷曲线要平坦些。所以如果两个用户的有功负荷曲线相同，虽然相同，但只要功率因数不同，则所得到的值也不同。因此，只要知道线路的与，就可以查阅相关表格得到线路的值，进而求出线路的年电能损耗： = （2-13）式中 为一年内最大负荷时的有功功率（kw）； 为年电能损耗（kwh）； 2.3.2 变压器上的功率损耗 根据绪论中变压器的等效电路，变压器中即存在着有功电能损耗和无功电能损耗。以有功损耗为例，励磁电导是表征铁耗的电阻，其上的功率损耗又称空载损耗或不变损耗，与负荷大小无关，仅受电源电压的影响；绕组电阻上的损耗称为短路损耗或可变损耗，与负荷电流的大小有关。 （1）当电压为额定值时，变压器上的有功功率损耗： （2-14）式中 变压器的额定空载有功损耗（kw）； 变压器的额定短路有功损耗（kw）； 变压器实际的视在功率（KVA）； 变压器的额定视在功率(KVA），=，称为负载系数或变压器的利用率。同时可以推出变压器的有功损耗率= （2-15）其效率 1- （2-16） （2）当电压为额定值时，变压器上的无功功率损耗： （2-17）式中 变压器额定空载无功损耗，即空载时所消耗的励磁功率； 变压器额定短路无功损耗，额定负载时所消耗的漏磁功率。有时还会用到综合功率损耗,其表达式为： = （2-18）式中 为无功经济当量。在工程实际中常要计算年电能损耗 ： =（kwh） （2-19）式中 n并联运行的变压器台数； 变压器的最大负荷； t变压器每年投入运行的小时数； 最大负荷损耗小时；2.3.3 电力系统中的无功需求量大，功率因数低 随着我国电力事业的迅猛发展，城市电力需求不断增长，工矿企业大量采用感应电动机和其它感性用电设备，这些设备是滞后功率因数运行的，它们除了吸收系统的有功功率外,还需要电力系统提供大量的感性无功功率才得以正常运行，其中以三相交流异步电动机的无功功率为主，它们约占整个电网无功消耗的60%。异步电机定子电流中励磁电流所占的成分很大，约为额定电流的20%-50%。这是因为异步电机的主磁路中含气隙，气隙的磁阻大，磁导小，产生同样的磁通所需要的励磁电流大，这样就使得异步电机的励磁电流值较大，所需要的无功率较大，功率因数也不高,结合下面给出的异步电机的相量图，如图2-4。此外异步电动机在空载或轻载时，即所谓“大马拉小车”的情况，定子电流主要是用于励磁的励磁电流，功率因数相当低，所需要的无功相对增加。还有变压器等电力设备都需要一定的无功功率来提供励磁。图2-4 三相异步电机相量图根据，在所需有功功率不变的情况下，经输电线路传送无功功率必然会使总的视在功率变大，由可得传输线上的电流会变大，电源提供的电流增大，不仅增加了电源的负担，而且使得线路上的电能损耗大大增加。2.3.4 电力网中的输配电变压器不能处于经济运行状态 随着经济的发展，用电负荷也快速增长，从而使一些已处于满载或接近于满载的变压器的负荷增加，线路的损耗增大；有些地方由于经济出现衰退，导致用电负荷下降，造成输配电变压器轻载甚至空载，在这种情况下二次侧输出功率很少，亦即一次侧电流中的有功成分很少，主要是励磁的无功电流，虽然负载电流减少使得可变损耗减少，但是铁心损耗（不变损耗）保持不变，即轻载时总的损耗基本不变，这样效率降低，损耗相对增大，功率因数也很低，长期运行很不经济6。根据变压器的效率公式（2-16），进行求导，不难得到当负载损耗（铜耗）和空载损耗（铁耗）相等时，即满足式： =或= （2-20） 此时变压器的损耗最小，效率最高。式中 为前面提到的负载系数； 称为最佳负载系数。 因电网建设水平和地方电力需求不平衡而导致负载损耗和空载损耗不平衡，从而造成电力变压器不能处于经济运行状态，引起电能损耗的增加。2.3.5 三相负荷不平衡 在电力系统中，由于三相负荷平衡没有引起人们的足够重视，一些工作人员素质低，没有三相负荷平衡的概念，施工中随意接单相负荷，或者线路虽为三相四线制，但是没有注意到把单相负荷均衡的分配到三相上，造成某相或某两相负荷过多，加重了三相不平衡度，致使低压电网的可靠性和稳定性差，线损率较高，从而影响系统的安全运行。设三相电流的平均值为，最大一相的电流为，则不平衡度为： = （2-21）下面会分析到，三相不平衡度越大，电能损耗就越大。 规程规定变压器出口处的三相负荷不平衡度不大于10%，干线及主要支线首端三相负荷不平衡度不超过20%。三相负荷不平衡不仅会造成变压器和输电线路的损耗增加，同时也会给用电设备带来众多不良的影响。 1.对变压器的影响 （1）增加变压器的损耗9根据前几节的内容可知，变压器的损耗包括负载损耗（可变损耗）和空载损耗（不变损耗），正常运行情况下变压器的运行电压基本不变，空载损耗就基本为一个常量，而负载损耗则与负荷电流的平方成正比，在三相负荷不平衡的情况下，变压器的负载损耗可看成是三只单相变压器的负载损耗之和。设变压器的各相负载损耗分别为、，各相的二次侧负荷电流为、，为变压器的相电阻，对于各相有=，=，=。变压器的损耗的表达式为： +3 （2-22） 当=时，即三相负荷达到平衡时，变压器的损耗最小为 +=3。 当变压器运行在最大不平衡时，即=3，=0时，=9。通过比较，可看出，变压器运行于最大不平衡时的负荷损耗是平衡状态时的3倍。 （2）三相负荷不平衡会造成严重烧毁变压器的后果在三相负荷不平衡时，必然会产生零序电流，进而在铁心中产生零序磁通，由于电力变压器大部分都是三相铁心式变压器，各相磁路是相互关联的，零序磁通不能像基波正序磁通那样以其它两相铁心为流通路径，只能以铁心周围的油，油箱壁及部分铁轭等形成通路。这样零序磁通就会在这些部件中产生磁滞损耗和涡流损耗，引起油箱壁局部过热，温度升高，绝缘材料受到高温的影响，绝缘老化加快，同时变压器油过热，引起油质劣化，严重时将导致变压器烧毁3。 2.对线路的影响9 （1）增加线路损耗 三相负荷不平衡会增加线路的电能损耗，其大小与三相的不平衡度有关，特别是对于三相四线制的供电线路来讲，由于中性线较细，其电阻约为相线的2倍，在负荷不平衡时引起的损耗将更大。 某三相四线制线路，当负荷平衡时，各相的电流为,中线无电流，线路的有功损耗为=3。 当负荷严重不平衡，都集中在一相上时，该相电流为3,同时中线电流为3,线路的功率损耗为=2=18=6。 可见最大不平衡时的电能损耗将是平衡时的6倍，并且实际上中性线的电阻都是远大于相线电阻的，至少为其2倍，这样三相负荷不平衡增加的功率损耗会更大。 （2）可能造成烧断线路，烧毁开关设备的后果。在严重最大不平衡时，重负荷相的电流过大，增大为正常运行时的3倍，超载过多。由于发热量与电流的平方成正比，电流变为3时，发热变为原来的9倍，将造成该相导线温度的垂直上升，以致烧断。由于中线的电阻更大，中线烧断的几率将更大。同理在配电屏上，造成开关重负荷相烧坏、接触器重负荷相烧坏，因而造成整机损坏的严重后果。 3.