配电网线损分析
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1.2 线损的产生原因、分类与组成

1.2.1 电网线损产生的原因

电网中产生线损(电能损耗)的原因归纳起来,主要有以下几个方面:电阻和电感/感抗的作用、磁场的作用、管理方面的因素及其他方面的因素,如电晕作用等。

1.电阻和电感/感抗的作用

电网中的负载绕组及连接的导线具有电阻性能,需要吸取消耗有功功率;绕组又具有电感性能,需要吸取消耗无功功率。有功和无功功率引起电能在电网中的传输,电流在导体中的流通,不仅电阻对其有阻碍作用,而且电感在交流电的作用下产生自感电动势,对电流的流通也产生阻碍作用。而有功功率和无功功率在导体中传输,电流必须克服电阻作用而流通,必然引起导体或负载温度升高或发热,即电能转换为热能,并以热能的形式散失于导体周围的介质中,即产生了有功损耗即线损。因为这种损耗是由导体电阻对电流的阻碍作用而产生的,故称为电阻损耗。这种损耗随着导体中通过的电流或有功功率、无功功率的大小而变化,故又称为可变损耗。

2.磁场的作用

在交流电路中,电流通过电气设备建立并维持磁场,电气设备才能正常运转,带上负载而做功。如电动机需要建立并维持旋转磁场,才能正常运转,带动机械负荷做功。又如变压器需要建立并维持交变磁场,才能起到升压或降压的作用,把电能输送到远方,而后又把电能变压为便于用户使用的电能。众所周知,在交流电路系统中,电流通过电气设备,电气设备从系统电源吸取无功功率,并按周期不断地与其交换,从而建立并维持磁场,这一过程即为电磁转换过程(电生磁)。在此过程中,由于磁场的作用,在电气设备的铁心中产生磁滞和涡流现象,使电气设备的铁心温度升高和发热,从而产生了电能损耗。因这种损耗是由交流电在电气设备铁心中建立和维持磁场的作用而产生的,故称为励磁损耗(其中以磁滞损耗为主,涡流损耗极小)。这种损耗与电气设备通过的电流大小无关,而与设备接入的电网电压等级有关,即电网电压等级固定,这种损耗亦固定,故又称为固定损耗。

3.管理方面的因素

有极少数电业管理部门,由于其管理水平相对落后,制度不够健全,致使工作中出现一些问题。例如,用户违章用电和窃电,造成电量丢失;电网绝缘水平差,造成漏电;计量表计配备不合理、修校调换不及时,造成误差损失;营业管理松弛,造成抄核收工作的差错损失;电网及设备发生事故或故障造成的电量损失。由于这种损失没有一定的规律,不能运用表计和计算方法测算取得,只能由最后的统计数据确定,而且其数值也不能够确切预知,故称为不明损耗。这种损失是由电业管理部门的管理方面因素(或在营业过程中)造成的,故又称为管理线损(或营业损耗)。管理线损的确定如下:

4.其他方面的因素

其他方面比如电晕作用,即在高压和超高压架空输电线路导线表面周围存在一个电场,当其电场强度超过导线表面周围空气分子的游离强度(一般为20~30kV/cm)时,导线表面周围空气薄层就被击穿电离为带电的离子,这个过程为不完全自励放电过程,其间会发出“嗤、嗤……”放电声,在夜间沿线可看见一条长长的紫蓝色的荧光,这种现象即为“电晕”。电晕放电与导线表面的电场强度、光洁程度、导线所处地理环境、天气情况以及导线的直径、每相导线数等因素有关。电晕放电必将产生线路的有功功率损耗(同时还产生无线电干扰和高频干扰,还可能引起导线舞动及损伤)。