淺析電力工程供配電設計節能技術和措施

楊喜國

（郴州郴能電力勘察設計有限公司 湖南郴州 423000）

淺析電力工程供配電設計節能技術和措施

楊喜國

（郴州郴能電力勘察設計有限公司 湖南郴州 423000）

供電系統是供應基礎能源的重要系統，在人們的日常生產和生活中發揮著十分重要的作用，在電力工程供配電設計中，節能技術的應用有利于提高供配電效率和質量。對此，本文首先對電力工程供配電系統進行了介紹，然后對電力工程供配電系統電能損耗影響因素進行了分析，并且有針對性的提出了一系列供配電系統節能設計措施。

電力工程；供配電設計；節能技術

1 引言

隨著我國經濟的快速發展，各行各業對電力的依賴性日益增強，這就需要更多的能源來產生足夠的電能，但是，能源危機和環境污染已成為制約世界工業發展的瓶頸。基于此背景，需要著重考慮電力設計中的節能問題，提高電能的利用率，進一步推動我國經濟的健康、快速發展。

2 電力工程供配電系統概述

電能是二次能源，其在實際應用中，可以通過電力傳輸分配至電力用戶，屬于清潔能源。電力系統綜合性較強，是由于電力網、電力設備發電廠、變電站等所組成的。電力系統工作方式主要包括電力生產、轉換、電力傳輸、電力分配、電力使用等等，具有統一性特征。在電力系統中，供電和配電系統是十分重要的組成部分，對電力系統供電和配電進行科學合理的規劃，有利于提高電能利用效率。現如今，我國很多供電系統主要采用干線式系統和放射式系統，但是，干線式系統在實際應用中如果發生故障問題，則危害較為廣泛，維修難度比較大，會對電力生產造成不良影響。

3 電力工程供配電系統能源浪費影響因素

3.1 供配電系統設計不合理

有些地區電網用電負荷比較分散，與配電系統之間的距離比較大，供電電壓等級選擇較低，在電能輸送過程中，容易造成浪費問題。

3.2 電網容量與負荷不匹配

隨著人們生活水平的提高，耗電量的持續提升，很多配電網的設施及導線都和目前的耗電量不符，供電可靠性受到影響，而這就會造成供配電系統能耗增加。

3.3 三相負荷不平衡以及高次諧波作用

諧波電流會對供配電系統造成不良影響，而且電能消耗量較大，甚至可能會對供配電線路及電器設備產生嚴重的損害。

3.4 無功功率匱乏

無功功率會導致供配電系統電能質量降低，而且還會在一定程度上限制變配電系統供電容量，甚至會產生線損問題。如果無功功率補償不及時或者補償不足，則會造成電能損耗問題。

3.5 供配電系統壓力

隨著人們對于電量需求的不斷提高，供配電網絡系統壓力也在不斷加大，有些用電單位的供電電壓較低，無法滿足耗電量需求，供電穩定性較差，而且電能損耗量較多。

3.6 配電設備性能

配電設備性能會直接影響供配電系統的電能損耗，比如，如果變壓器空載損耗量較大，則會嚴重影響供配電系統電能輸送效率，甚至會造成嚴重的電能損耗問題。

4 電力工程供配電系統節能設計要點

4.1 優化供配電系統規劃設計

在設計供配電系統的總體方案時，應該綜合考慮供電距離、用電負荷大小、用電特性、用電負荷等等，合理確定電力系統電壓等級，對供配電系統進行科學合理的規劃。為了提升供配電系統電能生產效益，應該結合實際情況適當減少配變電級數，同時簡化電力接線形式，合理選擇變壓器臺數和容量。除此以外，還需要注意的是，在對季節變化較大的地區進行變壓器容量選擇時，應該綜合考慮電力負荷變化情況，對變壓器技術性和經濟性進行科學合理的分析。

一般情況下，隨著供電電壓的升高，線路電流會逐漸降低，對此，為了減少供電線路中的電能損耗，應該合理采用供電電壓方式，同時，還需要注意的是，應該盡量將總變電所以及配電所建設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上，還可以適當增加線路電壓等級，提高電力系統節能性能。在此過程中需要注意的是，在提高線路電壓等級的同時，還應該適當提升電氣設備的絕緣性能，而這就會造成電力系統投資成本增加，所以還應該綜合考慮技術經濟指標。

4.2 供配電線路設計

對于建筑電力線路的設計規范而言，電纜線路與架空線路是比較常見的電力運輸形式，而這均采用金屬導線進行電能分配和利用，而且都需要根據相應的損耗預設，配置出符合節能設計的相關電壓、電阻和功率參數，并且將電路的整體運行與電阻設置構建在同一比例中。除此以外，技術人員在進行節能設計時，還需要綜合考慮功率損失和負荷值，如果損耗負荷不便，則功率損耗與電壓、功率因素成反比，與電阻成正比。因此，在設計過程中，需要根據以上內容合理配置配電線路。

4.3 平衡三相負荷

低壓配電網在運行中，往往因為三相負荷電流不平衡、電動機沖擊電流過大等，而造成電網電壓不穩定，三相電壓不平衡，這樣不但影響電壓質量，而且也會增加線損。處理三相電不平衡度的問題，設計環節除了要盡可能的讓三相負荷保持基本的平衡外，還可以采用高效的省電裝置，對上述的電壓不穩定、三相電壓不平衡、電動機沖擊電流過大等都會得到有效的解決，同時，還會延長省電裝置的壽命，實現電壓的平衡度和穩定性，從而實現省電節能的目的。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對供配電系統供電效率產生較大影響的事物，諧波的存在不僅會產生極大的能源消耗問題，還會對接入系統中的設備產生較大的破壞，因此，必須對供配電系統中的諧波進行及時有效的處理。通常會采用濾波器來處理諧波，在實際應用中將有源和無源結合起來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安裝濾波器的方式來處理諧波。除了上述的這些主要因素外，在供配電的過程中，線路的設計、相關設備的選用等都會對能源消耗率產生影響，在采取節能措施時可以綜合這些因素進行科學有效的處理。

4.4 人工無功功率補償設計

為了減少線路中無功功率的損耗，提高系統的功率因數，從而實現節能。除了之前提到的異步電動機等感性負載給系統提供無功功率之外，還可以采取其他人工無功功率的補償措施，而且人工無功功率補償具有很好的靈活性，可以根據無功功率的大小，來合理選擇適用的無功功率補償裝置。采用并聯電力電容器進行人工無功功率補償時，一般會采用相應的諧波治理措施，這就可以有效地防止因諧振而引起電容器絕緣擊穿故障。對于線路上的損耗，要充分保證人工無功功率補償的平衡性，而且補償要有方向性，對于高壓電容器應向高壓部分進行補償，低壓電容器應向低壓部分進行補償。

4.5 合理選擇供電電壓等級

通常情況下，輸電線路的電壓越高，可輸送的距離越遠，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，需要根據供電距離、用電設備、負荷容量等因素，對供電電壓等級以及供配電系統進行科學合理的設計。隨著供電電壓的增高，線路損耗中的電能越來越少，而線路電流越來越小。因此，在供電電壓的范圍內，應該盡量提高供電電壓等級，以此提升電力系統節能性。

4.6 合理選擇電氣設備

①供配電系統中變壓器的選擇，變壓器能夠根據電能輸出的負荷量進行調整，可以將某一種電壓等級的電能轉換成另一種電壓等級的電能，是供配電系統中電壓變換的必要設備。目前，10kV和35kV電壓等級的變壓器在供配電系統中應用面很廣，由于其使用量大、運行時間長，所以選擇高效節能的變壓器有著重要的意義。在變壓器各種型號中，S9、S10和SC10系列產品，這些型號的變壓器的鐵心均采用優質的冷軋晶粒趨向硅鋼片，可以有效地降低鐵心中的損耗，從而實現節能目的。②電動機的選擇，異步電動機在工業領域中被廣泛應用，電動機運行的兩個重要指標是功率因數和效率，通過改變異步電動機效率，能夠有效改善功率因數。另外，異步電動機還會引發武功功率，當異步電動機在空載或輕載時，功率因數比較低，對此，為了有效提升異步電動機功率因數，應該采用變頻調速控制電動機，使其可以根據負載不同自動調節轉速，進而提高電動機的功率因數，從而實現節能。

5 結語

為了促進社會經濟可持續發展，必須采用科學合理的節能技術降低電能損耗。在電力工程供配電系統設計中采用節能技術，有利于提高電力工程經濟效益。具體而言，需優化供配電系統規劃設計、供配電線路設計、平衡三相負荷、人工無功功率補償設計、合理選擇供電電壓等級和電氣設備，這樣才能夠降低電力消耗，提升電力工程整體效益。

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[3]郭文高.關于供配電設計中節能方法的探討[J].華東科技：學術版，2015（02）：204.

TM72

A

1004-7344（2016）35-0112-02

2016-11-17

楊喜國（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事電力工程設計工作。