淺析電力工程供配電設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)和措施

楊喜國(guó)

（郴州郴能電力勘察設(shè)計(jì)有限公司 湖南郴州 423000）

淺析電力工程供配電設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)和措施

楊喜國(guó)

（郴州郴能電力勘察設(shè)計(jì)有限公司 湖南郴州 423000）

供電系統(tǒng)是供應(yīng)基礎(chǔ)能源的重要系統(tǒng)，在人們的日常生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著十分重要的作用，在電力工程供配電設(shè)計(jì)中，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用有利于提高供配電效率和質(zhì)量。對(duì)此，本文首先對(duì)電力工程供配電系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，然后對(duì)電力工程供配電系統(tǒng)電能損耗影響因素進(jìn)行了分析，并且有針對(duì)性的提出了一系列供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)措施。

電力工程；供配電設(shè)計(jì)；節(jié)能技術(shù)

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電力的依賴性日益增強(qiáng)，這就需要更多的能源來(lái)產(chǎn)生足夠的電能，但是，能源危機(jī)和環(huán)境污染已成為制約世界工業(yè)發(fā)展的瓶頸。基于此背景，需要著重考慮電力設(shè)計(jì)中的節(jié)能問(wèn)題，提高電能的利用率，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的健康、快速發(fā)展。

2 電力工程供配電系統(tǒng)概述

電能是二次能源，其在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)電力傳輸分配至電力用戶，屬于清潔能源。電力系統(tǒng)綜合性較強(qiáng)，是由于電力網(wǎng)、電力設(shè)備發(fā)電廠、變電站等所組成的。電力系統(tǒng)工作方式主要包括電力生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、電力傳輸、電力分配、電力使用等等，具有統(tǒng)一性特征。在電力系統(tǒng)中，供電和配電系統(tǒng)是十分重要的組成部分，對(duì)電力系統(tǒng)供電和配電進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，有利于提高電能利用效率?，F(xiàn)如今，我國(guó)很多供電系統(tǒng)主要采用干線式系統(tǒng)和放射式系統(tǒng)，但是，干線式系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中如果發(fā)生故障問(wèn)題，則危害較為廣泛，維修難度比較大，會(huì)對(duì)電力生產(chǎn)造成不良影響。

3 電力工程供配電系統(tǒng)能源浪費(fèi)影響因素

3.1 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理

有些地區(qū)電網(wǎng)用電負(fù)荷比較分散，與配電系統(tǒng)之間的距離比較大，供電電壓等級(jí)選擇較低，在電能輸送過(guò)程中，容易造成浪費(fèi)問(wèn)題。

3.2 電網(wǎng)容量與負(fù)荷不匹配

隨著人們生活水平的提高，耗電量的持續(xù)提升，很多配電網(wǎng)的設(shè)施及導(dǎo)線都和目前的耗電量不符，供電可靠性受到影響，而這就會(huì)造成供配電系統(tǒng)能耗增加。

3.3 三相負(fù)荷不平衡以及高次諧波作用

諧波電流會(huì)對(duì)供配電系統(tǒng)造成不良影響，而且電能消耗量較大，甚至可能會(huì)對(duì)供配電線路及電器設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的損害。

3.4 無(wú)功功率匱乏

無(wú)功功率會(huì)導(dǎo)致供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量降低，而且還會(huì)在一定程度上限制變配電系統(tǒng)供電容量，甚至?xí)a(chǎn)生線損問(wèn)題。如果無(wú)功功率補(bǔ)償不及時(shí)或者補(bǔ)償不足，則會(huì)造成電能損耗問(wèn)題。

3.5 供配電系統(tǒng)壓力

隨著人們對(duì)于電量需求的不斷提高，供配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)壓力也在不斷加大，有些用電單位的供電電壓較低，無(wú)法滿足耗電量需求，供電穩(wěn)定性較差，而且電能損耗量較多。

3.6 配電設(shè)備性能

配電設(shè)備性能會(huì)直接影響供配電系統(tǒng)的電能損耗，比如，如果變壓器空載損耗量較大，則會(huì)嚴(yán)重影響供配電系統(tǒng)電能輸送效率，甚至?xí)斐蓢?yán)重的電能損耗問(wèn)題。

4 電力工程供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 優(yōu)化供配電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)的總體方案時(shí)，應(yīng)該綜合考慮供電距離、用電負(fù)荷大小、用電特性、用電負(fù)荷等等，合理確定電力系統(tǒng)電壓等級(jí)，對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。為了提升供配電系統(tǒng)電能生產(chǎn)效益，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)減少配變電級(jí)數(shù)，同時(shí)簡(jiǎn)化電力接線形式，合理選擇變壓器臺(tái)數(shù)和容量。除此以外，還需要注意的是，在對(duì)季節(jié)變化較大的地區(qū)進(jìn)行變壓器容量選擇時(shí)，應(yīng)該綜合考慮電力負(fù)荷變化情況，對(duì)變壓器技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行科學(xué)合理的分析。

一般情況下，隨著供電電壓的升高，線路電流會(huì)逐漸降低，對(duì)此，為了減少供電線路中的電能損耗，應(yīng)該合理采用供電電壓方式，同時(shí)，還需要注意的是，應(yīng)該盡量將總變電所以及配電所建設(shè)在距離符合比較近的位置，這樣才能縮短供電半徑，并且降低供電線路損耗。除此以外，在滿足供電電壓的基礎(chǔ)上，還可以適當(dāng)增加線路電壓等級(jí)，提高電力系統(tǒng)節(jié)能性能。在此過(guò)程中需要注意的是，在提高線路電壓等級(jí)的同時(shí)，還應(yīng)該適當(dāng)提升電氣設(shè)備的絕緣性能，而這就會(huì)造成電力系統(tǒng)投資成本增加，所以還應(yīng)該綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

4.2 供配電線路設(shè)計(jì)

對(duì)于建筑電力線路的設(shè)計(jì)規(guī)范而言，電纜線路與架空線路是比較常見(jiàn)的電力運(yùn)輸形式，而這均采用金屬導(dǎo)線進(jìn)行電能分配和利用，而且都需要根據(jù)相應(yīng)的損耗預(yù)設(shè)，配置出符合節(jié)能設(shè)計(jì)的相關(guān)電壓、電阻和功率參數(shù)，并且將電路的整體運(yùn)行與電阻設(shè)置構(gòu)建在同一比例中。除此以外，技術(shù)人員在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，還需要綜合考慮功率損失和負(fù)荷值，如果損耗負(fù)荷不便，則功率損耗與電壓、功率因素成反比，與電阻成正比。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)以上內(nèi)容合理配置配電線路。

4.3 平衡三相負(fù)荷

低壓配電網(wǎng)在運(yùn)行中，往往因?yàn)槿嘭?fù)荷電流不平衡、電動(dòng)機(jī)沖擊電流過(guò)大等，而造成電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，三相電壓不平衡，這樣不但影響電壓質(zhì)量，而且也會(huì)增加線損。處理三相電不平衡度的問(wèn)題，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)除了要盡可能的讓三相負(fù)荷保持基本的平衡外，還可以采用高效的省電裝置，對(duì)上述的電壓不穩(wěn)定、三相電壓不平衡、電動(dòng)機(jī)沖擊電流過(guò)大等都會(huì)得到有效的解決，同時(shí)，還會(huì)延長(zhǎng)省電裝置的壽命，實(shí)現(xiàn)電壓的平衡度和穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)省電節(jié)能的目的。另外，抑制諧波也是降低電力工程能源損耗的重要途徑。所謂的諧波就是指會(huì)對(duì)供配電系統(tǒng)供電效率產(chǎn)生較大影響的事物，諧波的存在不僅會(huì)產(chǎn)生極大的能源消耗問(wèn)題，還會(huì)對(duì)接入系統(tǒng)中的設(shè)備產(chǎn)生較大的破壞，因此，必須對(duì)供配電系統(tǒng)中的諧波進(jìn)行及時(shí)有效的處理。通常會(huì)采用濾波器來(lái)處理諧波，在實(shí)際應(yīng)用中將有源和無(wú)源結(jié)合起來(lái)能夠起到更好的處理效果。另外，還可以采用在變壓器的低壓范圍內(nèi)安裝濾波器的方式來(lái)處理諧波。除了上述的這些主要因素外，在供配電的過(guò)程中，線路的設(shè)計(jì)、相關(guān)設(shè)備的選用等都會(huì)對(duì)能源消耗率產(chǎn)生影響，在采取節(jié)能措施時(shí)可以綜合這些因素進(jìn)行科學(xué)有效的處理。

4.4 人工無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)計(jì)

為了減少線路中無(wú)功功率的損耗，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。除了之前提到的異步電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載給系統(tǒng)提供無(wú)功功率之外，還可以采取其他人工無(wú)功功率的補(bǔ)償措施，而且人工無(wú)功功率補(bǔ)償具有很好的靈活性，可以根據(jù)無(wú)功功率的大小，來(lái)合理選擇適用的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。采用并聯(lián)電力電容器進(jìn)行人工無(wú)功功率補(bǔ)償時(shí)，一般會(huì)采用相應(yīng)的諧波治理措施，這就可以有效地防止因諧振而引起電容器絕緣擊穿故障。對(duì)于線路上的損耗，要充分保證人工無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)钠胶庑?，而且補(bǔ)償要有方向性，對(duì)于高壓電容器應(yīng)向高壓部分進(jìn)行補(bǔ)償，低壓電容器應(yīng)向低壓部分進(jìn)行補(bǔ)償。

4.5 合理選擇供電電壓等級(jí)

通常情況下，輸電線路的電壓越高，可輸送的距離越遠(yuǎn)，輸送的容量越大。在相同電壓下，為了提高電能輸送量，需要縮短輸送距離；為了增加輸送距離，則需要減小輸送容量。因此，需要根據(jù)供電距離、用電設(shè)備、負(fù)荷容量等因素，對(duì)供電電壓等級(jí)以及供配電系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。隨著供電電壓的增高，線路損耗中的電能越來(lái)越少，而線路電流越來(lái)越小。因此，在供電電壓的范圍內(nèi)，應(yīng)該盡量提高供電電壓等級(jí)，以此提升電力系統(tǒng)節(jié)能性。

4.6 合理選擇電氣設(shè)備

①供配電系統(tǒng)中變壓器的選擇，變壓器能夠根據(jù)電能輸出的負(fù)荷量進(jìn)行調(diào)整，可以將某一種電壓等級(jí)的電能轉(zhuǎn)換成另一種電壓等級(jí)的電能，是供配電系統(tǒng)中電壓變換的必要設(shè)備。目前，10kV和35kV電壓等級(jí)的變壓器在供配電系統(tǒng)中應(yīng)用面很廣，由于其使用量大、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，所以選擇高效節(jié)能的變壓器有著重要的意義。在變壓器各種型號(hào)中，S9、S10和SC10系列產(chǎn)品，這些型號(hào)的變壓器的鐵心均采用優(yōu)質(zhì)的冷軋晶粒趨向硅鋼片，可以有效地降低鐵心中的損耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。②電動(dòng)機(jī)的選擇，異步電動(dòng)機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的兩個(gè)重要指標(biāo)是功率因數(shù)和效率，通過(guò)改變異步電動(dòng)機(jī)效率，能夠有效改善功率因數(shù)。另外，異步電動(dòng)機(jī)還會(huì)引發(fā)武功功率，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在空載或輕載時(shí)，功率因數(shù)比較低，對(duì)此，為了有效提升異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，應(yīng)該采用變頻調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)，使其可以根據(jù)負(fù)載不同自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

5 結(jié)語(yǔ)

為了促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，必須采用科學(xué)合理的節(jié)能技術(shù)降低電能損耗。在電力工程供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用節(jié)能技術(shù)，有利于提高電力工程經(jīng)濟(jì)效益。具體而言，需優(yōu)化供配電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、供配電線路設(shè)計(jì)、平衡三相負(fù)荷、人工無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)計(jì)、合理選擇供電電壓等級(jí)和電氣設(shè)備，這樣才能夠降低電力消耗，提升電力工程整體效益。

[1]黃清社，邵俊川，李顯華，等.電力工程供配電設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)和措施[J].工業(yè) b，2015（05）：33.

[2]葉景盛.從節(jié)能角度淺談供配電設(shè)計(jì)[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2013（08）：210.

[3]郭文高.關(guān)于供配電設(shè)計(jì)中節(jié)能方法的探討[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2015（02）：204.

TM72

A

1004-7344（2016）35-0112-02

2016-11-17

楊喜國(guó)（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事電力工程設(shè)計(jì)工作。