淺談輸配電系統節能技術

張東慶 朱 虹

(新汶礦業集團職工大學，山東 萊蕪 271100)

0 前言

電能的利用是第二次工業革命的主要標志，從此人類社會進入電氣時代，而隨著科學技術的發展，電能的使用越來越多，能源匱乏也同時制約著科技的發展，節能成為二十一世紀的主流。節能就是盡可能地減少能源消耗量，生產出與原來同樣數量、同樣質量的產品；或者是以原來同樣數量的能源消耗量，生產出比原來數量更多或數量相等質量更好的產品。

1 供電系統節能措施

1.1 減少輸電線路的損耗

1.1.1 采用高壓輸電，可以降低線路損耗

功率P=UI，對于相同功率P，若電壓提高一倍，則電流減少一半，熱量損失公式Q=I2RT，電流減少一半，在導線中產生的熱量只有原來的四分之一。因此輸電電壓越高，線路損耗越少。

1.1.2 減少變壓級數

變壓器的變壓是交變電場產生交變磁場，交變磁場再產生交變電場。輸電電壓每經一次這樣的電壓變換，都要消耗一定的有功功率，所以減少輸電電壓等級可減少損耗。

1.1.3 合理配置變壓器

避免變壓器長期輕載運行，一般變壓器容量的選擇保證負荷在65%～75%時效益最高。變壓器超載運行不僅損耗電能，而且可能燒毀設備。

1.1.4 安裝無功補償設備

電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，在運行過程中需向這些設備提供相應的無功功率。在電網中安裝并聯電容器等無功補償設備以后，可以提供感性負載所消耗的無功功率，減少了電網電源向感性負荷提供、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗。

1.1.5 合理選擇線路的材質和截面積

導體電阻正比于導線的長度，反比于導線的橫截面積。適當增加導線的截面積或減少導線長度可以減少線路損耗。

1.2 減少輸電線路運行中的損耗

1.2.1 調整電壓

變壓器的損耗主要是銅損（負載損耗）和鐵損（空載損耗）。如果變壓器在超過其額定電壓5%運行時，變壓器鐵損將增加15%以上；若超過額定電壓10%，變壓器鐵損將增加50%以上，根據負載的變化及時調整變壓器的運行分接頭，以減少鐵損。

1.2.2 三相負載要平衡

三相負載平衡，中線上的電流為零，即IA+IB+IC=0，中線上不存在線損。當三相負載不平衡時，打破這種平衡電流，中線上產生電流，從而產生線損。所以，三相負載要平衡，總的線損降低。

1.2.3 處理好導線接頭

減少導線接頭的接觸電阻，可直接降低線路損耗。一般可在接頭處加涂導電膏；另外將點與點的接觸變成面與面的接觸。

1.2.4 實施經濟調度

制定各變電所變壓器的經濟運行曲線，對變壓器及時切入，使變壓器保持最佳運行狀態。

2 配電變壓器的節能措施

2.1 采用節能型變壓器，如S11、S13、SC10型。

2.2 多臺變壓器并聯運行時，合理選擇變壓器的運行臺數，可使變壓器處于經濟運行狀態。并聯運行的變壓器，要根據臨界負荷的大小確定運行臺數，即變壓器的實際負荷大于臨界負荷，則n臺變壓器運行，變壓器的實際負荷小于臨界負荷，則n-1臺變壓器運行。

2.3 變壓器經濟運行管理

2.3.1 配置變壓器的電能計量儀表，完善測量手段。

2.3.2 記載變壓器日常運行數據及典型代表日負荷，為變壓器經濟運行提供數據。

3 供電系統的無功補償節能技術

3.1 提高功率因數的途徑

3.1.1 采用新型節能設備，提高用電設備的自然功率因數。

3.1.2 進行無功補償。企業用電體系的功率因數不能小于0.9。

3.2 安裝無功補償設備，可以提高供配電系統功率因數，降低能耗，改善電能質量。

4 供配電系統的諧波抑制技術

4.1 供配電系諧波產生的原因

諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致。當電流流經負載時，與所加的電壓不呈線性關系，就形成非正弦電流，從而產生諧波。諧波頻率是基波頻率的整倍數。產生諧波的主要裝置有晶閘管整流設備、變頻裝置、電弧爐、電石爐、逆變電焊機、熒光燈、高壓汞燈等氣體放電燈等。

4.2 諧波的危害

諧波的危害有4個方面，一是增加了輸、供和用電設備的電能損耗，二諧波引起公用電網局部的并聯諧振和串聯諧振,從而使諧波放大,這就使上述危害大大增加，三是影響繼電保護和自動裝置的工作可靠性，影響電力測量的準確性，四是造成通訊混亂、計算機數據處理產生錯誤。

4.3 抑制諧波的措施

4.3.1 采用無源濾波器，無源濾波器為諧波提供一條低阻抗路徑，保留基波分量，而諧波通過濾波器短路。

4.3.2 有源電力濾波器，一種動態抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它能夠對幅值和頻率變化的諧波以及變化的無功進行補償。

4.3.3 采用混合型電力濾波器，混合型濾波器就是把無源濾波器和有源濾波器結合一起實現抑制諧波的裝置。

5 結束語

迄今為止，電力電子技術的發展已經經歷了近50個年頭，它的發展，不但為機電一體化開辟了新的道路，而且為大幅度節約電能，降低原材料消耗提供了新的道路和重要手段，其效率大大提高。但是我國大多耗能企業的節能卻處于初級階段，節能道路任重道遠，而潛力卻是巨大的。

［1］姜子剛.節能技術[M].北京：中國標準出版社：64-77.

［2］馬宏忠.電機學[M].北京：高等教育出版社：20-25.

［3］李樹偉.礦山供電[M].中國礦業大學出版社：22-41.

［4］徐壯.節能法制與政策制度[M].北京：中國標準出版社.