電力系統設計中的安全性和節能性問題探討

摘 要：電力系統關乎經濟發展、社會穩定、民眾生活，提高電力系統設計中的安全性和節能性，是當前亟待研究解決的一個重大課題。文章從安全性和節能性兩個方面，分別闡述了影響電力系統安全穩定和節能環保的原因和對策，為促進電力系統發展提供了有價值的參考。

關鍵詞：電力系統；安全性；節能性

當前，隨著經濟社會和科學技術的迅猛發展，以及居民收入和生活水平的快速提高，人們對電力的需求和依賴性日益增大。如何貫徹國家節能減排的能源戰略，同時提高電力系統的安全性，是當前亟待研究解決的一個重大課題。

1 影響電力系統安全性的主要原因及防護措施

1.1 主要原因

電力系統的安全性，是指電力系統在正常運行過程中承受各種干擾和故障的能力，包括電壓穩定性、系統解列、功角穩定性、頻率穩定性等多個評價指標。電力系統作為一個復雜的系統工程，影響其安全性的因素主要包括三方面：一是自然災害。包括干旱、地震、洪水、雷電、風暴、火災、熱浪等；二是人為因素。包括人員操作不當、程序設置錯誤、人為蓄意破壞等；三是系統故障。包括繼電器損壞、斷電器操作失誤，變壓器、輸電線、發電機故障，以及頻率不穩、電壓急劇波動等。

1.2 防護措施

針對上述影響電力系統安全穩定性的幾方面原因，應有針對性的采取相應的防護措施。一是積極開展基礎研究。電力系統是國家基礎民生設施之一，關乎經濟發展、社會穩定、民眾日常生活。針對電力系統高維、時變、非線性、信息不安全性、廣域互聯性等復雜特點，應創新研究基礎理論，探索電力系統安全穩定運行新的方法途徑，進一步完善應對措施。應加強基礎研究的各項保障，將其列入國家中長期科技創新發展規劃，強化組織領導，建立專項研究基金，增加科研經費投向投量，學習國外先進技術，營造良好的科研氛圍。二是大力推進電網建設。電網建設投資大、周期長，應按照“統一規劃、科學設計、兼容協調、理念超前、技術先進”的建設思路，重點加強二次系統、受端電網、遠距離輸電網建設。對已建成的電網，要及時檢查和更新陳舊設備，從源頭上降低事故概率，提高安全穩定性。三是注重加強監控管理。當前，數字化控制技術、計算機技術在電力系統中得到廣泛應用，實現了電力共享、資源優化配置，但是這種高效互聯也有弊端，電力系統的個別故障易引發連鎖反應，造成大面積癱瘓。因此，在電力系統運行過程中加強統一管理和實時監控，第一時間發現和排除事故隱患，顯得尤為重要。一方面，建立健全監控管理制度，定期培訓操作人員，提高應對突發事件的能力。另一方面，著力改善電網運行環境，做好日常維護性工作，降低外界因素對設備造成的損壞。

2 電力系統損耗的主要因素及節能措施

2.1 主要因素

電力系統通常在電能分配、交換電壓、電能傳輸中出現損耗，具體有以下四個方面的因素。一是電耗監管制度不健全完善。有關用電部門在節能方面沒有行之有效的管理辦法，對電能消耗缺乏監管，無法從源頭上根治電能損耗問題。二是傳輸電能的運行結構不科學合理。電網結構布局不合理，供電過程中出現重疊迂回。管理維護不善，輸配電線路質量較差，都會導致實際傳輸電能損耗。三是技術人員素質不全面。技術人員業務能力與電力系統運行的相關要求有差距，在電力設備、輸配電線路管理維護過程中缺乏經驗。四是配電變壓器、主變壓器的工作運行效率高。配電變壓器、主變壓器自身容量配置大，導致變壓器在實際運行過程中出現較大損耗。

2.2 節能措施

加強電能管理，淘汰低效設備，提升低耗電工藝水平，推廣節能新技術，確保生產和用電設備經濟運行，提高電能利用率勢在必行。一是發電端的節能。在傳統的火電供電方式上，應進一步優化發電機組的啟動、運行方式，定期進行檢查維護，進而降低機組供電煤耗。同時對發電產生的廢料、廢氣進行優化處理，提高能源的再利用率；在新能源供電領域上，應大力開發推廣水力、核能、太陽能等新興發電方式，并加強對海洋溫差發電、垃圾發電、磁流體發電等再生能源供電方式的研發，進而實現增效、降耗、節能和環保。還可通過晶閘管串級調速、液力藕合器、變頻器調速器的安裝、變級調速電機等方式調節電動機的變化負荷，實現節能效果。二是輸電網絡的節能。合理規劃和建設輸電網，采取環形或多路供電，減少電壓等級，及時調整運行方式和負載，減少空載消耗。同時，通過選取電流密度小的導線或增大導線的橫截面積，降低電能在線路上的傳輸消耗。另外，研發新材料和智能補償器，也為降低輸電線路線損提供了新的節能方式。三是變壓器的節能。系統分析變電所具體的配電功率，根據用電單位和用戶的實際需求，在科學定量計算的基礎上，優先選擇節能型的配電壓器和主變壓器。相關監督部門應加強用戶無功補償設備的配置，確保用電設備能夠在額定電壓下正常運行。同時，可采取改造變壓器的方式，將阻抗電壓、短路損耗、空載電流、空載等損耗量降到最低。四是建筑材料的節能。目前，我國已建房屋多數以上屬于高耗能建筑，在能源總消耗量中所占比例較大，建筑耗能問題不容忽視。首先，應采用高新技術提高供暖系統的效率。可通過平衡閥及其專用智能儀表合理分配管網流量，可通過熱量分配表和溫度調節閥，實現用戶自行控制供能，還可通過送暖管道使用新型保暖材料的辦法，減少管道熱損；其次，改善建筑物圍護結構減少熱量流失。應大力推進相關領域的科技創新，積極推廣應用先進的構造技術和保溫隔熱材料，提高門窗、外墻、屋頂等圍護結構的隔熱保溫和密閉性能。最后，降低空調、照明等設備的能耗。據統計，空調能耗在建筑總能耗中約占35%，其能耗主要來源于冷熱源能耗和風機、水泵能耗。要改進空調節能技術，提高制冷、制熱系統和輸送系統的效率。同時，要合理選用光源和燈具，比如優先使用開啟式直接照明燈具，或選擇電子鎮流器、節能型高功率因數電感鎮流器，提高功率因數。五是改變用電方式。可通過負荷管理技術改變用戶用電方式，主要技術手段包括：直接負荷控制、可中斷負荷控制、時間控制器和需求限制器、低谷和季節性用電設備及儲能裝置。直接負荷控制是指在不影響用戶用電的情況下，通過負荷控制裝置將各類用電負荷在時序上重新組合和調度，從而降低總峰荷。可中斷負荷控制是消峰的主要手段，對負荷側管理的實施有著重要的作用。利用時間控制器和需求限制器等自控裝置，可實現負荷的間歇和循環控制，進而控制電網錯峰。同時，在電網日負荷低谷期運用電器儲能裝置進行填谷，在負荷高峰期進行轉換利用，可提高用電效率，達到節能的目的。

參考文獻

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作者簡介：趙秀喬（1983，3-），女，河北省石家莊市，石家莊科林電氣股份有限公司，中級，學士學位，電力電子。