2.3 供电系统的功率损耗与电能损耗

当电流流过线路和变压器时，就要产生有功功率和无功功率的损耗。因此在确定全厂的计算负荷时，应将这部分功率损耗计入。各个供电线路及变压器的首端和末端计算负荷的差别就是线路上及变压器的功率损耗。用计算负荷求出的功率损耗，显然不是实际的功率损耗，计算它的意义在于，在同等条件下对供电系统进行技术、经济比较，以确定方案的可行性。

2.3.1 线路的功率损耗

三相供电线路的最大有功功率损耗ΔP_WL和三相无功功率损耗ΔQ_WL为

式中，R_WL、X_WL分别为线路每相电阻、电抗（Ω）；I₃₀为线路计算负荷电流（A）。

若计算负荷电流用计算功率表示时，则式（2-29）变为

式中，P₃₀、Q₃₀、S₃₀分别为线路的有功、无功及视在计算负荷（kW、kvar、kV·A）；U_N为系统的额定电压（kV）。

由于工矿企业供电系统的线路一般不长，且多采用电缆供电，阻抗较小，所以在进行负荷统计和技术经济比较时，线路上的功率损耗往往忽略不计。

2.3.2 电力变压器的功率损耗

变压器的功率损耗分为铁损和铜损两部分。

1.铁损

铁心中的功率损耗简称“铁损”。当变压器的外加电压不变时，铁损为一常数，与变压器的负荷无关，通常用变压器的空载实验确定。变压器空载时有功损耗和无功损耗分别用ΔP_0T和ΔQ_0T表示。

2.铜损

变压器铜损是变压器负荷电流在其绕组中产生的有功损耗和无功损耗，它与负荷电流（或功率）成正比，可由变压器短路实验测定。

3.变压器的功率损耗

有功损耗

无功损耗

式中，ΔP_0T、ΔQ_0T分别为变压器空载时的有功及无功损耗（kW、kvar）；ΔP_NT、ΔQ_NT分别为变压器额定负载时的有功及无功损耗（kW、kvar）；S_NT为变压器的额定容量（kV·A）；S₃₀为计算负荷的视在容量（kV·A）；β为变压器的负荷率。

由于变压器的空载电流百分数I_0T为

则。

又变压器的短路电压百分数ΔU_k%为

则。

因此

式中，I_0T%、ΔU_k%、ΔP_0T、ΔP_NT均可在产品目录中查到。

在电力负荷计算中，电力变压器的功率损耗通常采用下列简化公式估算：

2.3.3 线路及变压器的电能损耗

在供配电设计中，对设计方案进行技术、经济比较时，需要考虑不同方案的电能损耗。

1.线路的电能损耗

由于在供电设计中通常求得的负荷为计算负荷，也就是半小时最大负荷。因此设计时利用最大负荷损耗时间近似地决定电能损耗是可供计算的主要方法。

最大负荷损耗时间τ的定义：线路输送相当于最大负荷的电流I₃₀，在τ时间内产生的电能损耗，恰好等于线路中全年的实际电能损耗，即

式中，I₃₀为计算负荷电流（kA）；R_WL为每相导线电阻（Ω）；τ为最大负荷年损耗小时数（h）。τ与年最大负荷年利用小时数T_max的关系如图2-8所示。

2.变压器的电能损耗

变压器的电能损耗包括铁损和铜损两部分，因此变压器的年电能损耗可以按照下式计算：

式中，T_W为变压器年投入工作时数（h）。若变压器长年连续工作，则T_W=8760h。