压力容器论文范文

压力容器论文篇1

关键词：压力容器；超声检验；射线检验：磁粉检验；渗透检验；

从广义上讲，凡盛装有压力介质的容器即为压力容器，也就是说，凡承受流体介质压力的密闭设备均可称为压力容器。压力容器是一种可能引起爆炸或中毒等危害性较大事故的特种设备，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾、中毒、污染环境等灾难性事故，所以压力容器比一般机械设备有更高的安全要求。

检验是压力容器安全管理的重要环节。压力容器检验的目的就是防止压力容器发生失效事故，特别是预防危害最严重的破裂事故发生。因此，压力容器检验的实质就是失效的预测和预防。现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。

一、各种无损检测方法的特点和选用原则

无损检测在承压设备上应用时，主要有以下四个特点：

(一)无损检测应与破坏性检测相结合。无损检测的最大特点是在不损伤材料、工件和结构的前提下进行检测，具有一般检测所无可比拟的优越性。但是无损检测技术自身还有局限性，不能代替破坏性检测。例如液化石油气钢瓶除了无损检测外还要进行爆破试验。

(二)正确选用实施无损检测的时间。在进行承压设备无损检测时，应根据检测目的，结合设备工况、材质和制造工艺的特点，正确选用无损检测实施时间。例如，锻件的超声波探伤，一般安排在锻造完成且进行过粗加工后，钻孔、铣槽、精磨等最终机加工前。

(三)正确选用最适当的无损检测方法。对于承压设备进行无损检测时，由于各种检测方法都具有一定的特点，不能适用于所有工件和所有缺陷，应根据实际情况，灵活地选择最合适的无损检测方法。例如，钢板的分层缺陷因其延展方向与板平行，就不适合射线检测而应选择超声波检测。

(四)综合应用各种无损检测方法。在无损检测中，任何一种无损检测方法都不是万能的。因此，在无损检测中，应尽可能多采用几种检测方法，互相取长补短，取得更多的缺陷信息，从而对实际情况有更清晰的了解。例如，超声波对裂纹缺陷探测灵敏度较高，但定性不准；而射线对缺陷的定性比较准确，两者配合使用，就能保证检测结果可靠准确。

各种无损检测方法都具有一定的特点和局限性，《承压设备无损检测》对无损检测方法的应用提出了一些原则性要求。

应在遵循承压设备安全技术法规和相关产品标准及有关技术文件和图样规定的基础上，根据承压设备结构、材质、制造方法、介质、使用条件和失效模式，选择最合适的无损检测方法。

射线和超声检测适用于检测承压设备的内部缺陷；磁粉检测适用于检测铁磁性材料制承压设备表面和近表面缺陷；渗透检侧适用于检测非多孔性金属材料和非金属材料制承压设备表面开口缺陷；涡流检测适用于检测导电金属材料制承压设备表面和近表面缺陷。

凡铁磁性材料制作的承压设备和零部件，应采用磁粉检测方法检测表面或近表面缺陷，确因结构形状等原因不能采用磁粉检测时，方可采用渗透检测。

当采用两种或两种以上的检测方法对承压设备的同一部位进行检测时，应符合各自的合格级别；如采用同种检测方法的不同检测工艺进行检测，当检测结果不一致时，应以危险度大的评定级别为准。

重要承压设备对接焊接接头应尽量采用x射线源进行透照检测。确因厚度、几何尺寸或工作场地所限无法采用x射线源时，也可采用r源进行射线透照。此时应尽可能采用高梯度噪声比(TI或T2)胶片：但对于抗拉强度大于540MPa的高强度材料对接焊接接头则必须采用高梯度噪声比的胶片。

二、压力容器制造过程中的无损检测

压力容器制造过程中的无损检测主要是控制容器焊接质量。

(一)射线检测

射线检测方法适用于压力容器壳体或接管对接焊缝内部缺陷的检测，一般x射线探伤机适于检测的钢厚度小于等于80mm，lr-192检测厚度范围为20～100mm，co—60检测厚度为40～200mm。

(二)表面检测

磁粉或渗透方法通常用于压力容器制造时钢板坡口、角焊缝和对接焊缝的表面检测，也用于大型锻件等机加工后的表面检测。

(三)超声波检测

超声检测法适用于厚度大于6mm的压力容器壳体或大口径接管与壳体的对接焊缝内部缺陷的检测。

三、在用压力容器的无损检测

在用压力容器检验的重点是压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素影响而产生的腐蚀、冲蚀、应力腐蚀开裂、疲劳开裂及材料劣化等缺陷，因此除宏观检查外需采用多种无损检测方法。

(一)表面检测

表面检测的部位为压力容器的对接焊缝、角焊缝、焊疤部位和高强螺栓等。铁磁性材料一般采用磁粉法检测，非铁磁性材料采用渗透法检测。

(二)超声检测

超声检测法主要用于检测对接焊缝内部埋藏缺陷和压力容器焊缝内表面裂纹。超声法也用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。由于超声波探伤仪体积小、重量轻，便于携带和操作，而且与射线相比对人无伤害，因此在在用压力容器检验中得到广泛使用。

(三)射线检测

x射线检测方法主要在现场用于板厚较小的压力容器对接焊缝内部埋藏缺陷的检测，对于人不能进入的压力容器以及不能采用超声检测的多层包扎压力容器和球形压力容器通常采用lr-192或Se-75等同位素进行Y射线照相。另外，射线检测也常用于在用压力容器检验中对超声检测发现缺陷的复验，以进一步确定这些缺陷的性质，为缺陷返修提供依据。

(四)涡流检测

对于在用压力容器，涡流检测主要用于换热器换热管的腐蚀状态检测和焊缝表面裂纹检测。

(五)磁记忆检测

磁记忆检测方法用于发现压力容器存在的高应力集中部位，这些部位容易产生应力腐蚀开裂和疲劳损伤，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。通常采用磁记忆检测仪器对压力容器焊缝进行快速扫查，以发现焊缝上存在的应力峰值部位，然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。

(六)红外检测

许多高温压力容器内部有一层珍珠岩等保温材料，以使压力容器壳体的温度低于材料的允许使用温度，如果内部保温层出现裂纹或部分脱落，则会使压力容器壳体超温运行而导致热损伤。采用常规红外熟成像技术可以很容易发现压力容器壳体的局部超温现象。压力容器上的高应力集中部位在经大量疲劳载荷后，如出现早期疲劳损伤，会出现热斑迹图象。压力容器壳体上疲劳热斑迹的红外热成像检测可以及早发现压力容器壳体上存在的薄弱部位，为以后的重点检测提供依据。

参考文献：

[1]强天鹏主编，压力容器检验，2005

[2]美国ASME锅炉压力容器规范第v卷中国石油设备工业协会译

[3]王晓雷，锅炉压力容器无损检测相关知识全国锅炉压力容器无损检测考委会，2001

[4]JB／T4730—2005《承压设备无损检测》，2005

压力容器论文篇2

关键词：变压器油;脱水脱气;工艺;应用

中图分类号：TM41 文献标识码：A

一、引言

由于变压器油中微水含量及氢气、乙炔气含量影响变压器油的电气及理化性能，对变压器的正常运行起着负面影响，克拉玛依油厂采取了脱水脱气工艺对微量水、氢气及乙炔气进行脱除。本文主要介绍了脱水脱气工艺的工艺过程及工艺条件，通过分析数据说明了脱水脱气工艺的可靠及稳定性

变压器油主要用于变压器、电抗器、互感器、油开关等充油电气设备中，起到绝缘和散热冷却等作用。水分对绝缘介质的电气性能和理化性能都有极大的危害。首先，水分会降低油品的击穿电压，当油中含水量为0.01%时，击穿电压约15KV，当水含量增加到0.03%时，击穿电压降到6KV左右。同时水分对介质损耗因数也有明显的影响，随油品水含量增加，介质损耗因数增加。当油中水含量为0.02%时，介质损耗因数约0.01，当油中水含量增加5倍即0.1%时，介质损耗因数会增至为0.021。此外水分还会促进有机酸对铜、铁等金属的腐蚀作用，产生的皂化物会恶化油的品质，增加油的吸潮性，对油的氧化起促进作用。一般认为受潮的油比干燥的油老化速度要快2～4倍。

变压器油在生产加工过程中就含有一定量水分，石油产品成本有一定程度吸水性，在包装运输和储存管理过程中，如果管理不妥会从大气中或与水接触时，溶解和混入一部分水，变压器油的吸水能力与其组成以及所处温度环境有关，一般来说，在20℃时变压器油溶解水能力约40μg/g，通过工业脱水装置可使变压器油含水量降到10μg/g以下，油品的吸潮性随空气相对湿度和油温呈线性增加。不同化学组成的油品，其吸水性可相差数十个μg/g，油中芳烃含量越多，相对说来油品的吸潮性越高，油内存在某些极性分子也能增加油品的吸潮性。

一般变压器油并不含乙炔等气体，但有的生产厂大气污染较重，大气中含有乙炔等气体，难免溶解在变压器油中，由于变压器油在装入变压器之前都要进行真空脱气，一般可以达到装变压器的要求。

为了控制变压器油的微水及气体含量，避免变压器油的电气及理化性能受到影响，克拉玛依油厂实施了变压器油脱水脱气工艺。

二、变压器油脱水脱油工艺过程

1.工艺流程

变压器油原料油进入容-1，进行第一次循环：容-1变压器油经换热及脱气脱水后，进入容-2，循环结束后，容-1中的变压器油脱气脱水后全部进入容-2；进入第二次循环：容-2油经换热及脱气脱水后全部进入容-1，第二次循环结束。全部过程历时48小时。

2.工艺条件

在变压器油整个脱气脱水过程中，采取了氮气密封系统，以避免大气中的水份、氧气及其他杂质进入油中，具体条件如下：

2.1氮气密封系统的投用：在整个脱水脱气过程中，氮气密封可以很好的防止水份、氧气和其它杂质的侵入，保证脱气脱水的效果。系统氮气进入脱气脱水装置后，由压力表测其压力，通过减压阀降至0.16MPa后，氮气通过压力调节阀进入容-1（或容-2），压力设定为0.015kg/cm2。当进油时，空气被压缩，压力升高，当压力大于0.02 kg/cm2时，压力调节阀自动开启，氮气外放卸压，压力低于0.02 kg/cm2时自动关闭。容-1和容-2氮气密封系统互为备用。

2.2油品的升温：当变压器油原料从罐区被输到容-1，控制油位液面在油罐上半部时，停止进油，关闭相应阀门并准备升温循环脱水。打开净油机的循环阀门及油出口阀门，启动净油机的给油泵。变压器油原料自净油机流入换热器，与壳程中的热水换热升温，换热后，油品进入容-1（或容-2）。当容-1的温度指示为55℃时，开启净油机的加热系统，准备恒温脱水。

2.3恒温脱水：恒温脱水时，净油机严格按照《TORP―Ⅵ―6型净油机使用说明书》操作。主要技术参数为：流量6吨/小时，运行温度控制在55±2℃，工作真空度控制10Pa至50Pa，当净油机主要技术参数到位12小时后，从容-1（容-2）中部取样分析，先测含水，指标要求为低于10ppm，含水分析合格后再测其它指标，含气≤1%，清洁度NAS≤6%，介损≤0.002，击穿电压≥60KV，分析合格后停止脱水。

2.4贮输：容-1（或容-2）分析合格后，可以用鹤管直接装车或贮存在容-1（或容-2）中，本系统已经预留了密闭装车氮气线。

2.5其它：经计算，处理一批油约需要48小时，处理能力为6000-7000吨/年。

3.工艺参数

变压器原料实验油量： 50吨

脱水机控制温度： 55±2℃

真空度： 脱水机两级真空全开，真空度控制在10-50Pa之间。

4.取样要求

4.1容-1循环前各点取样一次。

4.2真空泵开启后每6小时取样一次，由化验室取样进行微水及气体分析。

三、实验分析数据

分析结果可知，目标气体：氢气和乙炔气实验结束后都未检测出，从相关数据中可以看出，微水含量达到指标要求，小于10 ug/g。耐压随着工艺过程的进行逐步升高，击穿电压达到大于60KV的目标；介损随工艺过程进行呈下降趋势， 介损达到小于0.002%的目标。

随着脱气脱水的进行，目标气体：氢气和乙炔气含量都为未检测出，可以看出微水含量达到指标要求，小于10 ug/g。耐压随着工艺过程的进行逐步升高，击穿电压达到大于60KV的目标；介损随工艺过程进行呈下降趋势， 介损达到小于0.002%的目标。

四、问题与结论

1.油品中的微量水与油品保存环境有很大的关系，如环境温度、湿度、是否敞口、是否氮气保护等。

2.从分析数据得知，真空脱气对CO2、CH4、C2H6气体的脱出，有效果，不明显。

3.从分析数据可以得出，真空脱气对目标气体的脱出有明显的效果，例如：H2、C2H4、微水。

4.从两次实验结果看，目的物质都能达到目的要求，两次实验重复性较好。

5.克拉玛依油厂普通变压器油中不含有乙炔气和氢气，真空脱气脱水可以达到实验目的。

6.通过脱气脱水实验，证明通过生产厂的脱气脱水工艺的应用及氮封液袋包装可以实现客户现场装油的目标。

参考文献：

[1] 蓝毓俊,姜益民,凌颖洁.大型变压器油流带电现象的分析和处理[A]. 加入WTO和中国科技与可持续发展――挑战与机遇、责任和对策（上册）[C]. 2002

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[3] 马卫平,李绍英,程方晓,朴真三,孙天利,刘贤忠,姚丽丽.微生物对大型变压器油介损影响的研究[A]. 新世纪 新机遇 新挑战――知识创新和高新技术产业发展（下册）[C]. 2001

[4] 刘瑾,李瑞廷,杨海马.基于LabVIEW的变压器故障诊断系统的研究[A]. 第三届全国虚拟仪器大会论文集[C]. 2008

[5] 焦日升.变频式变压器风冷节能控制技术在大型变压器上的应用[A]. 高效 清洁 安全 电力发展与和谐社会建设――吉林省电机工程学会2008年学术年会论文集[C]. 2008

压力容器论文篇3

[关键词]压力容器 设计 标准 检验与验收

[中图分类号]S951.4+3

[文献标识码]A

[文章编号]1672—5158（2013）05—0139—01

1概述

压力容器投入运行之前，要经过设计、制造、检验、安装、运行监督和维修等多个环节，设计是压力容器制造和安装的依据，是一个十分重要的环节。压力容器的设计要遵照一定的标准和规范，按我国标准化法的规定，标准可分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。压力容器的规范和标准为了适应设计、制造和检验各个方面的发展，定期进行审查并做出修订。

2压力容器的设计要求

压力容器主要应用于石油、化工产业，该产业生产过程非常复杂，设备生产工艺过程中任何设备出了事故都会影响产品质，或使生产无法继续进行，甚至会危及设备和人身的安全。因此石油化工用压力容器一般需要满足以下几个方面的要求。

2.1保证完成工艺生产

石油化工压力容器必须能承担工艺过程所要求的压力、温度及具备工艺生产所要求的规格（直径、厚度、容积）和结构（开孔接管、密封等）。

2.2运行交全可靠

化工生产的物料往往具有强烈的腐蚀性、毒性，容易燃烧引起火灾，甚至发生爆炸等恶性事故压力容器工作时内部储存着一定的能量，一旦发生破坏，容器内部储存的能量将在极短的时间释放出来，具有极大的摧毁力。

2.3预定的使用寿命

影响石油化工用压力容器使用寿命的主要因素是化工物料对壳体结构材料的腐蚀，它会使容器器壁减薄甚至烂穿，因此在设计容器时必须考虑附加腐蚀裕量来保证满足使用年限的要求。

2.4制造、检验、交装、操作和维修方便

这一要求的目的，一方面是基于安全性的考虑，因为结构简单、易于制造和探伤的设备，其质量就容易得到保证，即使存在某些超标缺陷也能够准确地发现，便于及时予以消除；其次，这样做的目的也是为了满足某些特殊的使用要求，如对于顶盖需要经常装拆的试验容器，要尽量采用快拆的密封结构，避免使用笨重的主螺栓连接；又如对于有清洗、维修内件要求的容器，需设置必要的人孔或手孔；再是，这佯做自然会带来经济上的好处，可以降低容器的制造成本。

2.5经济性

压力容器的设计，要尽量结构简单、制造方便、重量：轻、节约贵重材料以降低制造成本和维修费用。

3压力容器的设计方法

3.1常规设计

常规设计的理论基础是弹性失效准则，认为容器内某一最大应力点达到屈服极限，进入塑性，丧失了纯弹性状态即为失效。在应力分析方法上，是以材料力学及板壳薄膜理论的简化计算为基础，不考虑边缘应力、局部应力以及热应力等，也不考虑交变载荷引起的疲劳问题。所有类型的应力均应采用同一的许用应力值（通常为1倍许用应力）；为了保证安全，通常采用较高的安全系数，以弥补应力分析的不足。

3.2分析设计

随着压力容器参数的增高，高强钢的采用以及近代计算与试验技术的发展采用弹性失效的观点使许多问题难于解决，常规设计的结果过于保守，设计的结构尚有很大承载潜力。为了适应现代压力容器的发展，必须采用新的失效观点来解决这些问题。分析设计放弃了传统的弹性失效准则，采用了弹塑性或塑性失效准则，合理地放松了对计算应力的过严限制，适当地提高了许用应力值，但又严格地保证了结构的安全性。

我国的分析设计的标准为JB4732-95《钢制压力容器一分析设计标准》，是以第三强度理论即最大剪应力理论为基础，认为不论材料处于何种应力状态，只要最大剪应力达到材料屈服时的最大剪应力值，材料就发生屈服破坏。对于压力容器设计所采用的失效准则，除弹性失效准则、弹塑性失效准则和塑性失效准则外，还有爆破失效、断裂失效以及可靠性设计等。

4压力容器设计中要注意的几个问题

4.1材料的选择

化工用钢材的选用必须考虑设备的设计压力、设计温度、介质特性、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理以及容器的结构外，还需要考虑经济合理性。盲目地提高钢板等级是错误的。

当设计压力较高、结构尺寸较大而使设备壳体壁厚较大时，如壳体材料仍选用碳素钢（如Q235）将导致壁厚增大、质量增加，不仅多用金属材料，而且导致制造、运输、安装、土建基础等的费用提高，因而提高了总的工程造价。一般在以强度控制为主的情况下，当壳体壁厚超过8mm时，应优先选用低合金钢。当设计压力较小、直径较大、以刚度控制或以结构设计为主时，应尽量选用普通碳素钢。

4.2制造和检验与验收

圆筒钢材厚度凡符合以下条件者：碳素钢、16MnR的厚度不小于圆筒内径Di的3%；其他低合金钢的厚度不小于圆筒内径Di的2.5%。”对此项要求，大多设计者在设备主体简体的设计中基本上都注意到了，但在接管的设计中却容易忽视。例如：设计单位对d426m m×14 m m、d 530 m m×16 m m的卷制接管不提热处理要求等。容器的简体不需要热处理时，往往会忽视了对厚度超限的卷制接管、人孔接管提热处理要求。

小直径压力容器B类焊缝无损检测比例及长度在小直径压力容器设计过程中，一般都尽量采用无缝钢管作简体，这样就省去了卷筒及纵缝无损检测的工序，且缩短了制作周期，也节省了成本。但在制造过程中，其B类焊接接头的无损检测在检测要求上只进行20%RT，如一台用d 325 mm×8 m m的无缝钢管制作的压力容器，B类焊接接头作20%RT，双臂单影透照法，其检测长度为205mm。一次透照有效长度210mm，由此可见，作20%RT只需用一张片即可，但其探伤长度却不足250mm，对d325mm以上的规格更是如此。而GB150中10.8.2.1“B类焊接接头无损检测长度不得少于各条焊接接头长度的20%，且不小于250mm"，而图样上未注明不少于250mm。

5结束语

压力容器的设计必须遵循有现行设计规范，同时设计者应在满足设计任务目标要求的前提下提出最佳的设计方案，使其满足功能需要，安全可靠，节约成本。在压力容器的设计、制造、检验过程中，经常会有一些对压力容器的法规、标准、规范理解不透彻的地方，因而会出现很多像上述例子的错误。对此，我们应不断地分析、总结、学习。同时，同行业应加强经验、技术交流，熟悉各项标准、规范，才会尽量不犯原则性的错误，业务水平才会不断提高。

参考文献

[1]高峰.压力容器的常规设计和分析设州JI.科技致富向导.2012.21

[2]莫斯，陈允中.压力容器设计手册[M].北京：中国石化出版社.2006.03

[3]李其朋.基于MATLAB的矩形截面压力容器优化设计[J]压力容器.2008 04

[4]胡志肖.分析压力容器设计方法的进步[J]_科技传播.2013.02

压力容器论文篇4

[关键词]电容式电压互感器 电容量 二次电压 故障

中图分类号：TM451 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）12-0052-01

1 引言

电容式电压互感器又称CVT，主要由电容分压器和电磁单元两大部分组成。它兼顾电压互感器和电力线路载波耦合装置中的耦合电容器两种设备的功能，同时在实际应用中又能可靠阻尼铁磁谐振，并且具备优良的瞬变响应特性[GB/T4703-1984《电容式电压互感器》[S]]，故而在电力系统中得到了广泛的应用。

在实际应用中，由于受到设计、工艺、安装及运行条件等多种因素的影响，电容式电压互感器发生故障的情况时有发生，对电网的安全稳定运行产生一定的影响。本文简述了发生在黑龙江省庆云500KV变电站的一起因CVT下节电容器（与底箱相连）上法兰漏油进水而导致的故障，从理论上对其进行了简要分析，将电容量C2在0-2%的变化范围内的数值与二次电压u2之间的对应关系以表格的形式建立起来，并最终提出了一些合理化建议。

2 故障简介

2013年3月6日，黑龙江庆云500kV变电站运行人员发现，#1主变500kV侧C相电容式电压互感器运行异常，其二次输出电压明显偏低，且下节电容器（与底箱相连）上法兰漏油，经过对此台电容式电压互感器进行的现场介质损耗因数损和电容量测试，发现部分数值严重超标。

按照状态检修试验规程规定，电容式电压互感器电容量初值差不应超过±2%、介质损失角不应超过0.25%、外观检查应无异常。

该电容式电压互感器下节电容C13和C2由于局部电容击穿造成电容量及介质损失角超过规程规定，外观有明显漏油痕迹，因此不能继续运行。

3 结构原理及故障分析

3.1 结构特点及工作原理

3.1.1CVT的结构及特点

3.1.2工作原理

3.2 故障分析

3.2.1原理分析

经返厂解体检查发现，下节电容器的上部封板U型密封圈开裂，在运行中，由于受到冰雪天气和雨水的影响，使得CVT下节电容C13和C2内部进水，致使其绝缘急剧下降，导致电容被击穿，又由于水的比重要大于电容器内绝缘油的比重，所以渗入的水大部分集中在底部，造成C2的击穿程度远大于C13，并最终导致二次电压的严重降低。

3.2.2理论计算

由于电容器为多节串联，所以有：

3.2.3电容量C2与二次电压的数据对比

一、巡视中注意设备有无渗油情况发生；

二、二次电压是否发生变化，重点是三组二次绕组所显示的电压是否出现同时变化的情况；

三、试验专业对变化设备电容量的变化要重点掌握，规程要求是2%，正常的情况下变化量不会大于1%（此类设备不需要进行电容量的温度换算）；

5 结束语

本文通过发生在庆云变电站的一起电容式电压互感器末节电容器进水事故，分析确定了事故发生原因及过程，并从理论计算的角度进一步论证了分析的合理性，同时以表格的形式建立起电容量C2的数值在0-2%的变化范围内与二次电压u2之间的对应关系，当今后有类似的情况发生时，为一次检修试验人员初步掌握电容量的变化情况提供了判断依据。

参考文献

压力容器论文篇5

【关键词】压力容器，形状偏差，安全性能，影响

中图分类号：P624.8 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

随着我国改革开放以后经济社会的不断发展，我国的工业生产技术有了巨大的提升。其中在工业生产中常见的压力容器，也从最初的来自国外进口，到现在的国产，体现了我国工业技术的不断进步。压力容器应用的普遍性，一方面要求能够量产，同时其自身较高的技术要求，也使得在进行生产时技术非常成熟。特别是在其安全性能方面，更是重中之重。本文选取了压力容器中常见的形状偏差问题作为切入点，研究其对压力容器安全性能的影响。

二、压力容器构成和尺寸设计

1.压力容器的构成

压力容器主要由筒体和封头两大部件组成，设计者需根据容器的具体结构特征，依据相应的国家标准，对筒体和封头的形状公差做出规定。在容器的加工制造过程中，由于各种原因仍会出现形状超差的情况，这其中既包括筒体或封头偏离标准形状过大，也包括容器的局部出现过大的形状偏差。当出现这种情况时，容器的设计者应能确切地掌握这些形状偏差究竟会对容器的安全性能产生多大的影响，并判断这些形状偏差是否可以接受。一般情况下压力容器的筒体和封头都具有轴对称的几何形状。

2．压力容器常规设计标准

GB150《钢制压力容器》是压力容器行业标准体系中的核心标准, 本标准规定了钢制压力容器的设计、制造、检验和验收要求。设计时考虑的厚度包括计算厚度和厚度附加量 其中计算厚度为按照有关公式采用计算压力得到的厚度 厚度附加量由钢材的厚度负偏差 和腐蚀裕量 组成， 应按相应钢材标准的规定选取，腐蚀裕量一般可以根据钢材在介质中的均匀腐蚀速率和容器的设计寿命确定随着原材料制造技术 过程装备制造水平及过程装备使用过程控制手段的提高，材料的力学性能参数 壳体的几何参数为随机变量的压力容器的可靠性设计越来越受到人们的重视 从目前公开发表的来看，对内压圆筒体的可靠性设计大都以弹性失效的中径公式作为极限状态函数来研究，强度极限大都以屈服极限作为参考 ，据此求得在某一确定失效概率下筒体的计算壁厚 然而对于筒体的确定失效概率如何选取，以及在可靠性设计基础上腐蚀量如何取值的问题则很少有文献探讨 文献 对压力容器和管道的腐蚀深度进行可靠性计算以预测寿命，但其评价标准为以厚度为基准进行可靠性计算，而不是以应力失效为评判标准。

3．整体形状偏差对筒体的影响

在理想状态下，筒体的横截面为一个标准的圆环。设筒体壁厚为t，内半径为R，则在内压p的作用下，筒体壁内沿环向的一次薄膜应力为：

当出现整体形状偏差时，筒体的横截面将变成一个椭圆环，筒体壁内的应力分布将改变，叠加在之上的一次弯曲应力也将随形状偏差的增大而增大，且在椭圆的长轴处达到最大。

如图1所示，考虑到结构的对称性，取1/4的椭圆环进行平面应变问题的有限元应力计算。为了获得普遍性的结果，这里设椭圆内环的半长轴为R1，半短轴为R2，建立以下三个无量纲参数：

其中，反映了筒体弯曲应力的大小，反映了筒体整体形状偏差的大小，e反映了筒体壁厚的大小。

加内压后，椭圆形的筒体将会随着内压的升高而逐渐被撑成圆形。由于筒体的刚度较弱，变形较大，筒体形状变化较为明显。此时，变形对载荷和刚度的影响已不再是可忽略的小量了，因此在进行有限元计算时必须考虑几何非线性的影响，并进行逐步加载。

由于在几何非线性条件下弯曲应力不再与内压呈线性关系，因此将会与内压p的大小有关。这里以一次薄膜应力作为反映内压p的大小的参数，据此可将计算结果整理成和随内压变化的曲线图（图2）。每张图有3组形状偏差，每组曲线又有5种壁厚。

由图2可以得出以下几点结论：

（1）几何非线性对计算结果的影响是十分显著的，并且筒壁越薄，影响越大。这体现在图2中随着e的增加，代表不同的的各条曲线的斜率差别越明显。

（2）形状偏差可导致弯曲应力的显著增加。这体现在图2中与呈正比关系。

（3）对于同样的壁厚，薄膜应力越小，形状偏差所导致的弯曲应力的增加越显著。这体现在图2中对于一组曲线， 越小，直线斜率越大。

（4）对于同样的形状偏差，筒壁越薄，所导致的弯曲应力的增加越显著。这体现在图2中对于各组曲线，当值相同时，e值越大，对应的值越大。

对于薄壁容器，在弹性范围内，可根据图来计算筒体形状偏差所导致的一次应力的变化情况。

三、提高压力容器安全性能的途径

在设计容器时, 首先接触到的问题是容器的基本尺寸—容器的直径和高度(或长度). 这个尺寸如果设计合理, 可使容器的材料消耗最少, 制造成本最低，同时安全性能较高。我们知道每个容器都是按照一定的容积设计的. 在容积一定的条件下容器的直径和高度(或长度)可以按照各种尺寸组合, 但在各种组合中总有一组尺寸使材料最省或投资费用最低. 为了求得这样一组尺寸, 我们可用优化设计的方法.

1. 极限状态方程

随着压力容器运行时壁厚的变化，筒体的应力也在不断变化，所以设计时需要考虑腐蚀速率的影响 在已有研究基础上 ，可以得到运行时薄壁压力容器的实际壁厚：

式中：— 筒体最初壁厚，mm ；—腐蚀速率，mm/年；—筒体设计寿命，年。

压力容器筒体承受内压时，主要有两种失效形式，一为容器筒体发生屈服失效，二为断裂失效 根据标准以及简化方便，在设计时主要考虑第一种失效形式 根据相关标准 ，可以得到压力容器筒体运行时的有效应力为：

式中：筒体内径；内压力，在压力容器运行时，筒体的壁厚由筒体的实际壁厚t代替。

根据以上结论，可以得到此时压力容器筒体的极限状态方程为：

式中：筒体材料的屈服强度 容器的失效概率即为上式中的概率 由上述三式可以看出，进行压力容器筒体设计时，极限状态方程为下列随机变量的函数：

2.初始壁厚

在已有研究成果 的基础上，可以得到以下结论：介质及环境对压力容器与压力管道的最大腐蚀深度符合型极大值分布采用耐腐蚀可靠性理论，对腐蚀裕量进行可靠性计算 根据相关文献 ，腐蚀裕量的可靠度为最大腐蚀深度不超过腐蚀裕量的概率。

如果要求的可靠度为则腐蚀裕量：

式中：尺度参数；位置参数。

根据文献可以取腐蚀裕量的可靠度为为95%，据此求得腐蚀裕量数值。

3.可靠性指标

可靠度安全指标被用来衡量结构的可靠程度，1988年Bush根据美国、英国和德国的统计数据，得到德国的压力容器失效概率低于。根据美国的725000台压力容器得到压力容器的失效概率为。因此，目前广泛应用的失效概率为是可接受的

四、结束语

压力容器的形状偏差对其安全性能具有较大的影响，本文从压力容器的直径尺寸、壁厚、腐蚀速率等方面考虑，如何通过技术手段减少压力容器的安全隐患。但同时我们还应考虑到压力容器的安全性能监督检验问题。包括在压力容器的设计、制造规范标准方面，由于各国的标准不一致，因此在面对不同类型的压力容器，特别是来自不同国家的压力容器时，要依据其性能要求和各国实际情况完成结构外观质量及几何尺寸检查、壁厚测量、无损检测等安全性方面的标量。但可以肯定的是，无论是哪个国家、哪种用途的压力容器，研究其形状偏差影响的最终目的都是为了不断地提高压力容器的安全性能。

参考文献：

[1] 张征明 压力容器形状偏差对安全性能的影响核动力工程-2000年05期

[2] 刘有艳 压力容器筒体可靠性设计研究机械设计与制造-2011年12期

[3] 曹桂新压力容器壳体尺寸优化的研究湛江师范学院学报( 自然科学版)-1999年12月份

[4] 曹利刚 探讨进口锅炉压力容器安全性能监督检验中遇到的问题科技风-2012年02期

压力容器论文篇6

关键词：电容器；击穿；探讨；过电压

变电所低压侧设备都安装补偿电容，以满足电感设备对无功电能的需要。电容器作为无功补偿的一种电力设备，在实际应用中具有较大的经济价值和技术价值。然而，由于谐波、电容器开关、电容器与电抗器各种参数匹配等，在投切电容器过程中，往往产生各种过电压，导致电容器爆炸、损坏，进而影响其它电力设备的安全运行。下面就35kV某厂10kV电容器故障情况进行讨论。

1 电容器被击穿介绍

该厂今年年初检修结束后，投入负荷设备，当负荷达一万多千瓦，功率因数降到0.91时，刚投入1#电容器，突然听到“轰”的一声，电容器开关立即跳开。过去一看，三相保护熔丝全部熔断，支撑瓷瓶烧焦。

2电容器接线方式

先投入的1#电容器组损坏，后投入的2#电容器组正常运行。1#电容器组中电容器表面完好，没有胀鼓及其它异常，仪器检测A相其中的四个电容器，有两个已被击穿，两个尚好。1#、2#电容器均为Y型中性点不接地接线方式，区别在于：1#电容器室中放电线圈与电容器组跨接（见图3）；2#放电线圈与电容器并接（见图4）。1#电容器中，系统电源经过电容器到达电抗器，2#电容器组正好相反（见图3，4）。

FD-放电线圈；O-中性点；1-电抗器；2-氧化锌避雷器；3-熔丝；4-电容器；

其中，1#电容器组电容器型号为BFM-11/ -50-1W，放电线圈为干式，型号为 ，电抗器型号为CKSGQ-72/11/ ，2#电容器组电容器型号BFM-11/ -100-1W，放电线圈、电抗器与1#电容器组的相同。1#、2#电容器室总电容量分别为1200kvar，补偿容量为主变容量的15%，电抗率为6%。

3 设备及数据

该厂于2002年底投产运行，两台35kV主变容量均为8000kVA，10kV侧共有 、 两段母线，分别接出7台低压侧均为400V的干式配变，容量为12100kVA，13200kVA。1#、2#电容器分别接于I段、II段母线 ，两段母线独立运行。电容器开关为VS1+-12/630-20真空断路器， 2002年11月由德力西生产。

据了解，2#电容器组自2003年底投运至今，均正常工作。1#电容器组2002年投运至现在共有两次部分两次电容器被击穿（包括今年一次），熔丝熔断多根多次。

电容放电回路数据：

（1）由 ，电容器容抗为（单相容抗）

（2）电抗率为6%可限制5倍以上的谐波，并限制了合闸涌流, 电抗值 （单相感抗）。

（3）放电线圈电抗值没有统一标准，也没有明确。参考了DL/T653-1998《高压并联电容器用放电线圈订货技术条件》、GB50227－1995《并联电容器装置设计规范》及有关资料，并询问了一些厂家，放电线圈电抗值应该达2~3 ，在直流状态下大约1500~2000 。在电容器与系统电源切开后，电容器电压属直流电压，放电线圈铁芯处深饱和状态。因此，整个放电回路从理论上分析，放电线圈仅显纯电阻性。

4 电容器损坏的原因分析

根据现场情况，初步分析是由于产生过电压，致使部分电容器损坏，电容电流增大，熔丝熔断，熔丝断后正好搭在电容器铁架子上，引起接地短路，拉弧烧焦瓷瓶。1#电容器组所有熔丝均熔断，是因为一些熔丝熔断后，正好搭在铁架子上，中性点偏移，所在电容器组均工作在线电压下而引起过流，并且接地瞬间出现激烈振荡。

那么，是什么原因产生如此高的过电压，把电容器击穿，最终导致熔丝熔断呢？以下作简单分析。

（1）刚切电容器组，在没有放电充分情况下，突然又投入，导致电荷叠加、振荡，产生过电压损坏电容器。由于经过检修结束后，电容器组才投入运行，因此，这种情况不存在。

（2）合闸时，由于真空断路器开关不同期，出现弹跳，导致产生一个过电压。根据有关资料给予的试验结论[3][4]，对于10~ 35kV系统来说，由于开关不同期产生的过电压最高为 。1#电容器组从投入至今年年初，仅操作过三次，况且， 的电压没有损坏电容器组的可能。

（3）分闸时，开关存在多次重燃，致使产生一个高电压，理论与实践分析[5]，多次重燃产生最高电压可达 。经过试验，德力西真空开关存在多次重燃可能性极小。

（4）分闸时，电容电流不是很大，真空断路器具有很强的灭弧能力，在电容电流没达零时就被截断。整个电容放电回路中，电容电流急剧变化，根据 ，当电容放电回路中电感线圈电感值很大时，电容器经受的电压也很大。由于正常工作电压下，放电线圈所流过的电流属mA级的，所以整个电压不会很大。电抗器由于电感值 很小，所以 也不可能很大。

（5）电容器组、其它设备电感及对地电容，组成一个谐振回路，产生谐振过电压。由于多个电容器屡次被击穿，熔丝被熔断，以上排除其它过电压损环电容器的可能性，因此，谐振过电压引起电容器损坏的可能性最大。防止谐振过电压，只有破坏谐振条件才能防止电容器再次投入时被击穿。根据目前的情况，只有把1#电容组容量降为1050kvar，使 段母线补偿容量为变压器容量的13.1%，才通满足破坏谐振的条件。

5 仍需探讨的方向

（1）如何定量的分析1#电容器组谐振的发生，它与哪些设备电感、电容（包括对地电容）组成一个谐振回路，谐振点在哪里，谐振频率为多少，仍需要讨论、了解。

（2）1#、2#电容器组接线方式不同，从理论上分析，由于额定电压下，放电线圈电抗值远远大于电容器容抗与电抗器电抗，对电容器的运行没有影响。有文章[6]提出使用1#电容器这种接线方式，即放电线圈跨接于电抗器与电容器两端，有利于安全运行和产品型号规格的简化。实际上，这两种不同的接线方式对电容器的安全性有否影响，尚需经过进一步的实践认识。

（3）1#电容器组中，母线先接电容器，再接电抗器，这种接法是否存在不足，值得探索。因为负荷一旦出现振荡，首先冲击电容器，电容器里安装有放电回路，电容器不断受到冲击，长期运行，容易被击穿。假若振荡波先冲击电抗器，电抗器具有限流的特点，这样电容器受到的冲击会小得多。

压力容器论文篇7

【关键词】压力容器；制造过程；变形问题；控制对策；研究

引言

压力容器在实际制造过程中经常由于工艺与操作问题出现变形现象，使容器制作的结果与设计结构尺寸要求不同，对容器制定造成了不同程度的误差，影响了压力容器的验收与正常使用。这种情况下，如果不对压力容器制造的变形问题进行严格控制，就对影响该容器的可靠性与安全性，甚至对使用者造成严重的生命与经济损失。

近年来，我国工业领域越来越重视压力容器的制造过程，对于压力容器的变形问题进行了全面的研究与规范，要求严格按照工艺进行容器制定，同时对操作方式进行严格规定，力求提高压力容器的安全性能，将制造过程中的变形问题进行有效解决，提高工业生产的效率与质量，保证工业生产的稳定性与可靠性。本文对不同类型的压力容器变形问题进行了问题及对策的论述，希望提供给相关工作人员参考依据。

1.压力容器焊接变形与控制对策

金属焊接的环境通常温度较高，母材在高温环境中很容易产生形变现象，从而导致压力容器产生变形问题，影响到压力容器的正常使用。在高温环境下，母材的物理与化学性能都产生了极大的改变，比如受力性能与耐腐蚀性，这些变化会直接导致压力容器的性能产生变化，达不到设计要求与标准，焊接工艺与环境会直接影响制造出的压力容器的质量与安全性能，是生产压力容器的成本控制关键，决定着压力容器的生产效率。

为了控制压力容器焊接变形，我们需要慎重选择其焊接工艺，根据压力容器的焊接顺序与技术参数选择合适的焊接工艺与方法，严格按照焊接要求的环境对母材进行相关的处理。基于压力容器的制造过程中仍可能出现不可控的焊接变形问题，必须提前对不同焊接情况进行变形分析，预先制定不同类型的控制措施。如果压力容器体积较大，必须首先对压力容器进行焊接组装，保证整体与各部分受力均匀，遵循对称焊接的规则，按照合理的顺序进行焊接操作。如果压力容器的焊接是多组情况，必须在焊接过程中根据母材的不同预留合适的收缩量，防止焊接完毕的组件出现收缩问题，从而导致主体发生变形。另外，在压力容器焊接的过程中应采取相应的措施抑制形变，利用以往的焊接经验，在容易发生变形的位置进行方向的处理，科学地抵消后续的焊接变形，将压力容器焊接变形机率控制在较低的范围内。

2.压力容器内应力变形与控制对策

压力容器在制造过程中会因为内应力在后续的加工中产生变形问题，由于压力容器的重热处理和操作中多种重力的影响，压力容器会产生内应力，再加上组装过程中不可控的强制拉力，压力容器在制造完成后会因为存在内应力产生不同程度的变形现象，随着压力容器投入运行，多变的环境因素会使压力容器的变形现象更加明显，伴随的裂纹会不同程度的增大，因此我们应对制造完成的压力容器进行有效的变形控制，采取相应的措施减少因内应力产生的变形问题。

面对压力容器因内应力产生的变形问题，可以通过热处理来消除。对容器本体进行热处理的过程中应遵循操作规范，严格按照操作流程进行内应力的消除，要极其重视对热处理炉温度的控制，保证热处理炉的设计符合要求规范，保证处理炉内的受热均匀。压力容器常用的热处理方法是喷嘴式加热法，热处理炉内应提前设置好挡火装置，防止火焰喷到容器本体从而产生新形变。在热处理的过程中，应利用支架等做好加固，防止高温下压力容器金属性能发生变化，压力容器的稳定性受到影响，从而引发不安全故事。

3.压力容器成型误差变形与控制对策

压力容器在制造过程中，会因为操作不当引起加工误差，使部件产生成型误差，与设计标准的模具存在偏差。容器部件的成型误差会影响压力容器的整体尺寸，对后续的装配过程造成影响。比如容器封头加热成型后可能会发生脱模现象，这种现象会导致封头发生收缩变形现象，引发尺寸的严重改变，不能达到规定的标准，给容器使用带来影响。

因此，我们应对压力容器的成型误差引发的变形进行有效控制，采取相应的措施预防或者控制相关的变形问题。我们应对压力容器的加工工艺进行严格控制，按照标准规程进行成型制作；在成型前，要对模具的设计标准进行检查与优化，保证磨具设计的合理性与科学性，更好地规范工件的形变误差。在压力容器制作的过程中应结合模具设计尺寸，控制好模具的规格，结合容器母本的高温性能变化对磨具设计与施工步骤进行改进，在模具设计的过程中应考虑好热成型零部件的变化与体积收缩量，考虑好冷成型零部件的成型回弹量，科学有效的控制压力容器成型误差而引起的变形问题。

4.结论

近年来，我国石化工业领域的生产水平的提高带动了压力容器的制造工艺的进步，但是在压力容器制造过程中的变形现象影响了压力容器的安全使用。我们必须对压力容器的制作过程各个阶段进行严格规范，采取有效措施对容易出现变形的位置点进行预防，有效减少压力容器制造中出现的焊接变形、内应力变形以及成型误差变形，保证压力容器的安全使用，不断提高压力容器制造的工艺水平。

参考文献

[1]段思聪，刘闯，杨磊.控制压力容器制造过程中的变形问题分析[J].科技致富向导，2015，12：199.

[2]郭晓莉，孟巍.压力容器制造过程中变形问题的防范与控制[J].科技致富向导，2015，08：262+278.

[3]丁超.刍议如何控制压力容器制造过程中的变形问题[J].科技创新与应用，2014，18：95.

[4]陈希..应变强化压力容器外压屈曲研究[D].浙江大学，2015

[5]耿彬.解析压力容器制造过程中变形的控制[J].中国石油和化工标准与质量，2013，05：73.

压力容器论文篇8

论文摘要：本文介绍了线损理论计算的原理，对农村电网进行了全面的线损理论计算在分析计算结果的基础上，有针对性地拟定了降损方案。根据拟定的降损方案对电网的各类参数进行了修改，重新进行了线损理论计算。通过对两次线损理论计算结果的比较，验证了降损方案的可行性和 经济 性。和传统的线损分析相比，本文方法具有更为科学、精确、针对性强的特点，为农村电网进行降损改造和电网规划提供了很好的参考依据。

ABSTRACT：This paper introduces the theories about theoretical calculation of the line losses, discusses calculation of the line losses for school district poe of reducing losses for nee of reducing losses, through modifying respective parameters of this poparison of the ty of the scheme is validated. Compared e in this paper has of many advantages, such as mathematical soundness exactness pertinence and so on, can provide good reference for reducing line losses and the planning of power network.

KEY WORDS: school district power network ;line losses; theoretical calculation and analysis.

第一章 概论

1.1 电能损耗 管理 的目的和意义

电力 网的电能损耗（俗称线损），是电网经营企业在电能传输和 营销 过程中从发电厂出线起至用户电能表止所产生的电能损耗。而电能损耗率是衡量电力在传输过程中损耗高低的指标，它反映和体现了电力系统的规则、设计、运行和经营管理的水平，是电网经营企业的一项重要经济、技术指标。降低电能损耗是贯彻“生产与节约并重”能源政策的一个组成部分，应加强管理。而前些年电网的发展却滞后于国民经济的高速发展，特别是作为电网不可分割的组成部分—农村电网，更是到了非改造不可的时候，它直接制约了农村经济的发展。由于农村电网负荷分散、接线杂乱、规格不一、管理薄弱等原因，造成农村电网电能损耗偏高的现象。究其原因，主要是网络布局不合理，供电路径过长，导线截面过小，功率因数低，设备利用率低，计量设备不全，导致管理不善，加之农电 管理体制 不顺，多家管电，导致农村电价远远高于城市电价的情况，增加了农民的负担。

为此，国家投入巨资，提出了改革农村用电管理体制、改造城乡电网、实施城乡同价等措施，以提高电网送电能力，降低电能损耗，降低农村电价，减轻农民用电负担，开拓农村电力 市场 ，繁荣农村经济。经过持续三年多时间的城乡电网建设和改造，一个改善的电力网络已呈现在人们面前，全方位的供用电管理工作正在紧张有序地进行。为了达到电网安全、经济地运行，巩固同网同价成果，加强线损管理，降低电能损耗，便是摆在电网经营企业面前的一项长期艰巨的任务。

（1）降损就是效益。例如，某县电网经营企业年供电量5亿kWh，原电能损耗率降到13%，通过电网改造，加强电能损耗管理，使电能损耗降到10%，一年可节约电能损耗电量1500万kWh，按每千瓦·时电价0.56元计算，一年可节约资金840万元。这个帐人人会算，但是怎样去加强电能损耗管理，便是一个大家值得讨论、研究的课题。要把电能损耗降到国家规定的范围之内，尤其是农村电网经过全面的建设和改造，调整了网络布局，新建和改造了各级电压等级的一大批输配电线路和变电所，将老式变压器更换为节能型变压器，增强了调度、 通信 功能和计量、测量手段，因此，开展一次全面的电能损耗组成状况，找出薄弱环节，从而明确主攻方向，狠抓措施落实，为制定降损措施和提高科学管理水平提供理论依据。

（2） 电能损耗理论计算。在计算方法上，力求取值方便，计算简单，实用性强，并能达到较高的准确度。

1.2 电能损耗形成及组成

1.2.1 电能损耗形成

电能的输送过程，如图1-1所示。

图1-1 电能输送过程

电力的传输过程，要通过电力网中的导线和电压器等输、配电设备到用户，由于导线和变压器都具有电阻和电抗，因此电流在电网中流动时，将会产生有功和无功的电能损耗。

电力损耗的大小与流过导线电流的平方成正比。对同一部分无功功率。这些无功功率除靠发电厂的发电机发出无功外，调相机、电力电容器也向电网输送无功。

1.2.2 电能损耗组成

电能损耗（线损）是输电网络、配电网络损耗电量的总称，它包括技术电能损耗和管理电能损耗两部分，主要计算公式如下

电能损耗电量=供电量（输入电量）—售电量（输出电量）

线损率（％）＝线损电量/供电量×100％

线路损失电量，一般可分为可变损失、固定损失和不明损失三部分。

可变损失。随线路、设备上通过的电流变化而变化，既与电流平方成正比，电流越大，损耗也越大。

固定损失。不随负荷电流的变化而变化，只要设备上接上电源，就要消耗电能，它与电压成正比。在实际运行中，一般电压变化不大，为了计算方便，这个损失作为一个固定值。

不明损失。理论计算损失电量与实际损失电量的差值，它包括漏电及电损失电量在内。

（一） 可变损失

1、 线路上产生的可变损失。

（1） 输电线路上产生的负荷损失。

（2） 配电线路上产生的负荷损失。

（3） 低压线路上产生的负荷损失。

（4） 接户线路产生的负荷损失。

2、 变压器上产生的可变损失

（1） 主变压器的负荷损耗。

（2） 配电变压器的负荷损耗。

在变压器上产生负荷损耗的原因如下。

（1） 由负荷电流在变压器绕组导线内流动造成的电能损失。

（2） 由励磁电流在变压器绕组导线内造成的电能损失。

（3） 杂散电流在变压器绕组导线内造成的电能损失。

（4） 由于泄漏电流对导体影响所引起的涡流损失。

3、 调相机的负荷损耗

由于调相机发出无功功率，因此原动机需要消耗一些有功功率。

（二） 固定损失

（1） 主变压器的空载损耗。

（2） 配电变压器的空载损耗。

（3） 电缆、电容器的介质损耗。

（4） 调相机的空载损耗。

（5） 电能表电压线圈的损耗。

（6） 35kV及以上线路的电晕损耗。

变压器空载损耗，主要包括以下三方面。

（1） 铁心的涡流损耗。

（2） 铁心的磁带损耗。

（3） 夹紧螺丝的杂散损耗。

（三） 不明损失

造成不明损失的原因是多方面的，供电企业必须加强 管理 ，密切各部门之间的联系；加强电能计量监督和营业工作中的抄核收制度、月末抄表制度，和用电检查制度等。

产生不明损失的原因大致有以下几方面。

（1） 仪用互感器配电套不合理，变比错误。

（2） 电能表接线错误或故障。

（3） 电流互感器二次阻抗超过允许值；电压互感器二次压降超过规定值引起的计量误差。

（4） 在互感器二次回路上临时工作，如退出电压互感器，短接电流互感器二次侧末作纪录，未向用户追补电量。

（5） 在营业工作中，因漏抄、漏计、错算及倍率差错等。

（6） 对供电区因馈电总表与用户分表时间不对引起的误差（抄表时间不固定并不会损失电量，只影响线损计算）。

（7） 用户违章窃电。

1.3 影响电能损耗主要因数

作为一个供电企业，电能损耗（线损）管理可以说是一个系统工程。它不仅涉及规划、设计、运行与检修的各个方面，还与线路、变电、用电等部门联系密切，电能损耗率的大小与网络结构、传统运行方式、负荷大小、工 农业 用电比重、检修质量、用电管理、表记管理、抄标周期、无功补偿等因素有关。

一、运行方式

电网结构不合理，近电远送；迂回供电；供电半径超过规定，导线截面过细；检修质量不高，裸导线触碰树枝，绝缘子破裂或有放电闪络现象；负荷分配不合理。

二、设备因素

无功补偿度低，造成功率因素低；主变压器、配电变压器容量配置过大，使变压器空载损耗比率增加；电流互感器二次阻抗超过允许阻值，电压互感器二次压降超过规定值，引起计量误差；电能表校前合格率、准确率、轮换率达不到规定要求。

三、管理方法

没有成立企业电能损耗管理组织、无电能损耗管理专职人员，制度不健全；未全面开展线损理论计算，降损措施不落实；没有按月召开电能损耗分析会议对电能损耗进行分析或分片、分线对电能损耗进行承包等办法。

四、 环境 因素

线路、设备检修无计划，用电检查人员没有经常到用户处检查电气设备、检查电能计量装置以及用户违章用电等情况。

五、人员因素

抄表应定人员、定时间、定线路，月末抄见电量比重越大，线损率越准确。造成电能损耗率不稳的原因，如农业负荷随天气、随季节影响变化大；每年二月是28天，而售电量为30天，造成电能损耗率虚降；用上月下半月电量和本月上半月电量之和代替本月电量的办法，也是造成电能损耗率虚增、虚降的原因。

抄表差错，主要指电能表底码电量和倍率差错、抄核收及大用户电能表出现问题，也有可能运行方式改变、电流互感器变比更换，电能表更换后的漏登记，造成电量不准等。

用逐条输配电线路及逐座变电所计算电能损耗的办法，可减少上述误差。

终上所述，影响电能损耗的因素很多，但关键的一条是领导重视、措施得力。充分调动企业职工的降损积极性和主观能动性，发挥职工的主人翁意识，上下一心，共同努力，通过各种降损手段，把线损率降低到最低限度。

六、建立小指标制度

为了便于检查和考核电能损耗 管理 工作，电网经营企业应建立小指标内部 统计 与考核制度，具体如下。

（1）关口电能表所在的母线电量不平衡率。

（2）10kV及一下电网综合电能损耗率。

（3）变电所所用电指标。

（4）变电所高峰、低谷负荷时的功率因数。

（5）月末日24时抄见售电量的比重。

（6）电压合格率。

1.4 本文的主要工作

本文以 农村 电网线损理论计算分析为研究课题，主要进行如下工作：

1、介绍农村电网线损的现状和线损理论计算的原理。

3、从不同角度分析农村线损理论计算结果。

4、根据对计算结果的分析，制定有针对性的降损措施。

5、按降损措施修改电网参数后再次进行线损理论计算，对两次线损理论计算的结果进行比较，分析降损措施的效果，验证其可行性和 经济 性。

第二章 线损理论计算的原理和和常用方法

2.1 线损的分类和构成

整个电网的电能损耗计算建立在每一电网元件的电能损耗计算的基础上，电网的电能损耗是电网同一时段内个元件电能损耗总和。电能损耗按能否进行理论计算可以分为两类：第一类是可以计算的技术损耗，这类损耗可以通过理论计算求得其数值，所以也称为理论线损，它主要包括电阻发热损耗，还包括介质磁化损耗和不明损耗，后者如线路绝缘不良引起的泄漏损耗、设备接地或短路故障的电能损耗。

2.2 理论线损的概念

1、理论线损电量

理论线损电量由下列损耗电量构成：

= 1 * GB3 ①变压器的损耗电能；

= 2 * GB3 ②架空及电缆线路的导线损耗电能；

= 3 * GB3 ③电容器、电抗器、调相机中的有功损耗电能、调相机辅机的损耗电能；

= 4 * GB3 ④电流互感器、电压互感器、电能表、测量仪表、保护及远动装置的损耗电能；

= 5 * GB3 ⑤电晕损耗电能；

= 6 * GB3 ⑥绝缘子的泄漏损耗电能（数量较小，可以估计或忽略不计）；

= 7 * GB3 ⑦变电所的所用电能。

2、理论线损率

理论线损率是地区供电局对所属输、变、配电设备根据设备参数、负荷潮流、特性计算得出的线损率。

线损率（％）＝线损电量/供电量×100％

式中：供电量=输入电量+购入电量

2.3 线损理论计算所需的资料和参数

1、 线损理论计算时应收集下列资料：

= 1 * GB3 ①变电所和电网的运行接线图；

= 2 * GB3 ②变压器、线路、调相机、电容器、电抗器等的参数；

= 3 * GB3 ③ 电力 网中各元件的负荷、电压等参数。

2、代表日的选取方法

各元件的负荷及运行电压参数是从代表日实际测录取得的，即每一个元件电网的潮流和电压是已知的。代表日一般按下列原则选定：

= 1 * GB3 ①电网的运行方式、潮流分布正常，能代表计算期的正常情况；

= 2 * GB3 ②代表日的供电量接近计算期的平均日供电量；

= 3 * GB3 ③绝大部分用户的用电情况正常；

代表日负荷纪录应完整，能够足计算需要，应有变电所、线路等24小时的供电、输入、输入的电流，有功功率和无功功率，电压以及全天电量纪录。根据代表日正点抄录的负荷，可以为每小时内负荷不变。

2.4 线损理论计算方法

1、线路等元件的电能损耗，应按元件的日负荷情况，可使均方根电流法为基本方法；

代表日的损耗电能A可以用以下公式计算

A=3 ·R·T 10 （kW·h）

式中：R——元件的电阻，Ω；

T——运行时间，对于代表日T=24，h；

——均方根电流，A。

均方根电流 由24小时电流求得：

式中： ——各正点时通过元件的负荷电流，A。

当负荷曲线以三相有功功率、无功功率表示时I可由下式计算：

式中： ——正点时通过元件的三相有功功率，kW；

——正点时通过元件的三相无功功率，kvar；

——与 、 同一测量端同一时间的线电压值，kV。

2、双绕组变压器损耗电能的计算

(1)空载损耗电能

式中： ——铁芯的损耗电能，kW·h；

——变压器空载损耗功率，kW；

T——变压器运行小时数，h；

——变压器的分接头电压，kV；

——平均电压，kV。

用潮流方法计算时采取接地支路等值的方法。

(2)负载损耗电能

式中： ——负载损耗电能，kW·h；

——变压器的短路损耗功率，kW；

——变压器的额定电流，应取与负荷电流同一电压侧的数值，A。

因I= ，所式可以改写为

式中： ——变压器代表日负荷（视在功率）的均方根值，KVA；

——变压器额定容量，KVA。

(3)变压器的损耗电能

2.5 10kV电网（配网）线损理论计算的方法

2.5.1 配网线损计算方法

配电网络的电能损耗，包括高压配电线损耗、配电变压器损耗、低压配电线（包括接户线）损耗和测量表计损耗等。其计算方法和输电网络一样，但由于配电网络点多面广、线路长、导线型号不一，各台配电变压器及各条线段的负荷资料难以准确掌握等特点，如采用输电网络的计算方法，不仅十分复杂，而且往往无法实现，为此只能采取简化近似的计算方法。

1、高压配电线电能损耗的计算

高压配电线电能损耗的计算采用逐点计算法。逐点计算法就是将配电线路全线按每个负荷点进行分段，求出各段最大电流和全线等值电阻，最后根据均方根电流和等值电阻求出全线的电能损耗。

(1)根据高压配电线路的导线型号，算出各段导线的电阻。

(2)确定代表日变电站出口处的电流值。

根据变电站的负荷记录，查出代表日最大负荷电流 ，计算出均方根电流 、平均电流 、修正系数 ；

式中： ——代表日供电量，k——相同相别，相同变压器容量供电的低压台区数；

N——低压导线根数；

——低压线路首端的最大电流，A；

——相同相别，相同变压器容量供电的各个低压台区的平均电阻值，Ω；

——相同相别，相同变压器容量供电的各个低压台区的负荷分散因数的平均值；

——相同相别，相同变压器容量供电的各个低压台区的损失因数平均值。

4、低压接户线电能损耗的计算

低压接户线涉及到千家万户，不但数量很多，而且导线型号、长度及负荷电流不相同，计算起来比较困难，但考虑到接户线的损耗所占比重很小（一般不超过整个配电网络的1%），可按每一百米低压接户线每月0.5 kW·h进行 统计 。

5、电度表电能损耗的计算

3.2.2 变压器电能损耗的计算

查表得，变压器空载损耗功率 和负载损耗功率 P 为：

=2.1kw

P =1.5kw

变压器额定电流

I = = =1806.4（A）

实测最大电流I 为2500（A）。

查得：照、动合一的三相变压器损失系数为0.4，单项照明变压器为0.2。

1. 变压器有功电能损耗计算如下

（1）变压器空载电能损失 A

A = t 10

式中： A ——变压器空载电能损失 A (KWh)

——变压器空载损耗功率（w）；

t——变压去运行时间（h）。

（2）变压器负荷电能损失 A

A = K 10

= K10

= P （ 10

式中： A ——变压器负荷电能损失（KWh）；

——变压器负荷时的功率损耗（w）；

——三相变压器损耗系数，取0.4；

（3）变压器的总电能损耗 A

A = A + A （KWh）

2.变压器无功电损耗计算

（1）变压器空载无功电损耗

= t

(2) 变压器负荷无功电能损失

= （ K t

(3)变压器的无功电能损耗

= +

式中：I ——变压器空载电流酚数；

U %——变压器阻抗电压酚数；

S ——变压器额定容量（KVA）；

S——变压器实际使用容量（KVA）。 S=

式中：cos ——功率因数，取0.7；

则有：（1）求变压器空载时的有功，无功电能损耗

= = =36(Kvarh)

(2) 求变压器负荷时的的有功，无功电能损耗

A = ） t 10

=72.83（KWh）

=

其中， S= = =559（KVA）；

代入公式得 = =80.496（kvarh）

（3）变压器总的无功、有功损耗

= + =36+80.496=116.5（kvarh）

因此，变压器年总的无功、有功损耗为：

第四章 提高电能质量降低电能损耗

4.1 线路的无功补偿

首先 电力 系统中无功平衡与电压水平有着密切关系。如果发电机有足够的无功备用,系统的无功电源比较充足,就能满足较高电压下的无功平衡的需要,系统就有较高的运行电压水平。反之,无功不足,系统只能在较低的电压水平下运行。在电力系统中应力求做到在额定电压下的系统无功平衡,并根据实现额定电压下的无功平衡要求装设必要的无功补偿设备。其次无功是影响电压质量的一个重要因素。电压是电能质量的主要指标之一。保证电压质量,即保证端电压的偏移和波动都在规定的范围内,是电力网运行的主要任务之一。从电压损耗的公式 U=(PR+QX)/U可见,在电网结构(R,X)确定的情况下,电压损耗与输送的有功功率和无功功率都有关。而在输送的有功功率一定的情况下,电压损耗主要取决于输送的无功功率。造成电压波动的主要因素,一是用户无功负荷的变化,二是电力网内无功潮流的变化。如果电力网中没有足够的无功补偿设备和调压装置,就会产生大的电压波动和偏移,甚至出现不允许的低电压或高电压运行状态。保证电力网的电压质量,与无功的平衡之间存在着不可分割的关系。而且，无功是影响线路损耗的一个重要因素。

电压质量对电力系统稳定运行,降低线路损耗和保证工 农业 的安全生产都有着重要意义。因为，如果大量的无功不能就地供应,而靠长途输送,流经各级输变电设备的话,就会产生较大的电能损耗和电压降落。若无适当的调压手段,便会造成电网低电压运行。相反,当电力网有足够的无功电源,用户所需的无功又大大减少时,输送中的无功损耗也相应减少,用户端电压便会显著上升,甚至出现电网高电压运行。如果无功过补偿，过剩的无功反向流向电网也会造成电能损失。

4.2 配电网的主要无功负荷

输电线路与变压器对对供电性能的影响有一定的特殊性。所以在下面首先对系统的负荷特性进行深入的分析。变压器是个大感性负载，有功功率损耗一般可以忽略不计，容量越大其无功功率的消耗就越大，无功功率本身并不损耗能量，它仅完成电磁能量的相互转换，但是在电网传输过程中会造成相应的有功损耗，其产生的电压降也影响电网质量，对用户来说无功电量的增加，会提高用电 成本 [30]。变压器的无功功率损耗包括励磁无功损耗和漏抗无功损耗两部分，励磁无功损耗与运行电压平方成正比，但过电压运行会大幅度增加，过压百分之五励磁无功损耗增加一倍，过压百分之十励磁无功损耗增加倍数难以想象，增加电网对无功补偿的需求。额定电压下励磁功率为变压器额定功率的百分之二。对容量小，空载电流大，负荷率低，运行电压偏高的 农村 电力 网，变压器的励磁功率在电力网无功负荷中所占比重很大，该无功负荷可认为基本不变，且运行时间最长，对其补偿的 经济 性最好，所以无功补偿的首要任务就是补偿变压器的励磁功率。变压器视在功率不变时，漏抗中损耗的无功功率与运行电压平方成反比。

第五章 理论线损降损措施分析

5.1 电力变压器节能

（1）变压器降耗改造。变压器数量多、容量大，总损耗不容忽视。因此降低变压器损耗是势在必行的节能措施。若采用非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低损耗等特点，其空载损耗仅为常规产品的五分之一，且全密封免维护，运行费用极低。S11系统是目前推广应用的低损耗变压器，空载损耗较S9系列低75％左右，其负载损耗与S9系列变压器相等。因此，应在输配电项目建设环节中推广使用低损耗变压器。

（2）变压器经济运行。变压器经济运行指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。变压器经济运行无需 投资 ，只要加强供、用电科学 管理 ，即可达到节电和提高功率因数的目的。每台变压器都存在有功功率的空载损失和短路损失，无功功率的空载消耗和额定负载消耗。变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同，故上述参数各不相同。因此变压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数的变压器运行。选择变压器的参数和优化变压器运行方式可以从分析变压器有功功率损失和损失率的负载特性入手。

5.2 电网无功配置优化

大量无功电流在电网中会导致线路损耗增大，变压器利用率降低，用户电压跌落。无功补偿是利用技术措施降低线损的重要措施之一，在有功功率合理分配的同时，做到无功功率的合理分布。

无功优化的目的是通过调整无功潮流的分布降低网络的有功功率损耗，并保持最好的电压水平。无功优化补偿一般有变电所无功负荷的最优补偿、配电线路最优补偿以及配电变压器低压侧最优补偿。由电能损耗公式可知，当线路或变压器输送的有功功率和电压不变时，线损与功率因数的平方成反比。功率因数越低电网所需无功就越多，线损就越大。因此，在受电端安装无功补偿装置，可减少负荷的无功功率损耗，提高功率因数，提高电气设备的有功出力。随着电力 电子 技术的发展，应积极开展有源滤波装置（Active Po）的试点应用。

开展电力需求侧管理能带来直接经济效益和良好的 社会 效益，有效的技术手段是实施需求侧管理的基础，研究掌握好能效技术、负荷管理技术，采用先进技术来提高终端用电效率，对实现电力需求侧管理的目标起到保障作用。

改变用户用电方式。主要指负荷整形管理技术，包括削峰、填谷和移峰填谷3种。根据电力系统的负荷特性，以某种方式将用户的电力需求从电网的高峰负荷期削减、转移或增加电网负荷低谷期的用电，以达到改变电力需求在时序上的分布，减少日或季节性的电网峰荷，提高系统运行的可靠性和经济性，还能减少新增装机容量、节省电力建设投资，降低预期的供电成本。主要在终端用户中采用蓄冷蓄热技术、能源替代运行技术和改变作业程序、调整轮休制度。

提高终端用电效率。主要有选用高效用电设备、实行节电运行、采用能源替代、实现余能余热回收和应用高效节电 材料 、作业合理调度、改变消费行为等。

推广高效节能电冰箱、空调器、 电视 机、洗衣机、电脑等家用及办公电器，降低待机能耗，实施能效标准和标识，规范节能产品 市场 。引导企业采用无功补偿、智能控制技术、变频调速和高效变压器、电动机等节电控制技术和产品，有利于电网削峰填谷、优化电网运行方式、改善用能结构、降低 环境 污染，提高终端电能利用率。

5.3 电气设备节能

（1）电气布置及接线优化。从电气设备布置而言，尽量将需要散热的设备放在通风良好的场所，以最大限度地减少 机械 通风，降低 建筑 物内的能耗；将变压器室等产生大量热量的设备房间与需要配置空调的设备房间的隔墙采取隔热措施。

（2）选用环保节能型设备。a.变压器是主要的耗能设备，降低变压器的损耗是变电站节能的关键。b.尽量利用自然采光，特别是人员巡视、设备 运输 的楼梯间和走廊应尽可能采用自然采光；所有的照明光源全部采用发光二极管。c.选用配置有变频器的风机及空调设备，即采用智能化产品，可根据环境状况自动启动和自动关闭，即仅在设备运行或事故处理的时候才启动，以达到节约用电的目的。

（1）利用自然采光。尽量利用自然采光，特别是人员巡视、设备运输的楼梯间和走廊应尽可能采用自然采光。

（2）选用高效、节能的电光源。光源的节能主要取决于它的发光效率。照明光源的选择，除根据使用场所的需求外，还应根据电光源的显色指数、使用寿命、调光性能、点燃特性等综合考虑。原则是根据不同需求情况积极选用新一代的节能光源，如用电子节能灯替换白炽灯，用高压钠灯、金卤灯替换高压汞灯。

（3）采用高效、光通维持率高的灯具。灯具是对光源发出的光进行再分配的装置。衡量灯具的节能指标是光输出比（LOR）（灯具效率）。选用优质高效、光通维持率高的灯具对照明节能具有重要的意义。

（4）采用先进控制系统和策略。采用先进控制系统和策略的节能潜力基于2个方面：a.通常晚间电网电压高于标准电压，至使灯具超功率运行，不仅亮度超标，而且缩短了灯具寿命。b.由于23:00以后的照明需求（特别是路灯照明）急剧减小，可以适当降低亮度水平（符合照明标准规定和要求的亮度），通过对路灯电路进行适当的稳压调压控制，可以节约更多的能源，同时延长灯具寿命。

5.4 照明节能

（1）利用自然采光。尽量利用自然采光，特别是人员巡视、设备运输的楼梯间和走廊应尽可能采用自然采光。

（2）选用高效、节能的电光源。光源的节能主要取决于它的发光效率。照明光源的选择，除根据使用场所的需求外，还应根据电光源的显色指数、使用寿命、调光性能、点燃特性等综合考虑。原则是根据不同需求情况积极选用新一代的节能光源，如用电子节能灯替换白炽灯，用高压钠灯、金卤灯替换高压汞灯。

（3）采用高效、光通维持率高的灯具。灯具是对光源发出的光进行再分配的装置。衡量灯具的节能指标是光输出比（LOR）（灯具效率）。选用优质高效、光通维持率高的灯具对照明节能具有重要的意义。

（4）采用先进控制系统和策略。采用先进控制系统和策略的节能潜力基于2个方面：a.通常晚间电网电压高于标准电压，至使灯具超功率运行，不仅亮度超标，而且缩短了灯具寿命。b.由于23:00以后的照明需求（特别是路灯照明）急剧减小，可以适当降低亮度水平（符合照明标准规定和要求的亮度），通过对路灯电路进行适当的稳压调压控制，可以节约更多的能源，同时延长灯具寿命。

第六章 结论

配电网线损的计算分析是一个繁杂的课题，本文以电力网电能损耗计算原理为依据，详细研究了校区地区配电网理论线损计算、线损分析和降损方案，得到如下结论：

1、针对洛阳理 工学 院东区配电网线损分析计算的现状及其存在的问题，从线损计算所需数据的收集整理、线损计算的简化算法以及降损措施等方面作了比较全面的分析，特别是在降损措施方面，提出技术降损是基础，管理降损是关键。在技术方面要加强电网结构的合理性、要注重电网运行的经济性；在管理方面要加强抄核收、计量方面的基础管理，确保企业的经济效益。

2、根据配电网网络复杂、运行数据较多且不易收集的特点，以等值电阻法为模型开发了理论线损的计算程序，并利用该分析配电网理论线损进行了计算与分析，实际算例表明该算法具有一定的有效性。

3、通过典型代表日负荷实测对全网线损情况进行了分析和计算，确定出技术线损和管理线损所占的比例，为电网节能降损的制订奠定了基础。配电网通过典型线路和典型台区的实测和计算分析，反映出配网线损存在的问题，用电结构和一单位一表改造对配电线损的影响。

4、本文对洛阳理工学院东区配电网理论线损率进行了深入的剖析，从理论上形成了较为科学的降损方案，由于通过计算获得了确实的降损效果，各项措施的效果并不模糊，其可行性和经济性有了定量的分析。

5、与以前定性的线损分析不同，本文克服了以往线损分析简单、模糊的弱点，提出了较为准确、可行的降损方案，为电网发展和科学规划提供了参考依据。

通过对洛阳理工学院东区配电网理论线损计算、线损分析和降损方案研究，建议：

1、在线损理论计算方面要结合地区的实际情况，选择合适的、可行的计算方案，确保算法的有效性。

2、由于配电网具有网络复杂、运行数据较多的特点，在电力企业的配网运行中要加大自动化建设资金的投入，使运行数据的收集工作不再是配电网线损计算的瓶颈，也使配电网的线损理论计算和分析更加准确、可靠。

3、在电力企业降损措施的制定中要充分考虑投入与效益的比较分析。

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