紡織行業變配電系統節電管理

顧興進

上海紡織建筑設計研究院

隨著產業結構調整和節能環保發展的趨勢，對于傳統行業的紡織業面臨的形勢尤為緊迫，這既是機遇也是挑戰。紡織系統工廠的能源消耗以電力為主，如何做好節能降耗，將是企業面臨的主要問題。作為工廠供配電系統的節電工作，必須大力提高工廠供用電系統水平，從供給側能源管理角度出發，對變配電系統的科學管理、技術改造等方面采取措施。本文結合實際工作中紡織企業的能源審計、電平衡和能源管理體系的實施現狀，綜合考慮行業內的狀況，著重關注變配電系統的節電管理，提出節電的九大技術方向。

1 確定供電電壓等級，減少電壓層次

輸電電壓每經過一次電壓轉換，要消耗1%-2%的有功功率。所以減少輸電電壓等級，即可減少損耗。如每減少一次變電級數，可減少1%-2%的變電損耗和10%-15%的無功損耗。

2 合理配置、選用變壓器

對于長期處于輕載運行的變壓器，需換成小容量的變壓器；對于長期處于滿載、過載運行的變壓器應采用大容量的變壓器替換，以便使變壓器處于最佳的工作狀態，減少損耗。一般變壓器容量的選擇保證負荷在65%-75%時效率最高。

3 加裝無功補償，提高功率因數

加裝無功補償裝置，不但能提高電網電壓及負荷的端電壓，還可以減少無功電流的傳輸，減少其在線路和變壓器中引起的有功損耗。如補償前后的有功功率不變、電壓不變，則補償前后的電流大小關系為：,則當功率因數提高后，線路損耗計算為：

線路損耗降低百分比：

當功率因數從0.7-0.85提高到0.95時，有功功率的損耗將降低20%-45%。

無功補償方式：

(1)集中補償。補償裝置安裝在變電所內。不僅可補償主變壓器或配電變壓器的無功功率損失和變電所以上輸配電線路的功率損耗，還可以利用無功補償裝置進行調壓，改善電壓質量；能自動追蹤無功功率變化，避免過補償。

(2)分散補償。補償裝置主要安裝在各個車間，以就近補償主要用電設備所消耗的無功功率，減少廠區內部線路損耗。

(3)就地補償。直接安裝在被補償設備旁邊。當大中型電動機比重較大，利用小時較高時，或現場存在無功功率因數較低的設備時，單機就地補償節電效果最好。

4 改造舊線路

調整供電半徑，增大導線截面積。對于供電半徑過大、導線線徑過細的線路，應積極改造，以降低線損，提高供電質量。

(1)合理選擇線路的供電半徑，控制最長供電線路距離。對于0.4kV線路不應大于200m,10kV線路不應大于2km。

(2)合理設置變壓器臺數及變壓器設置位置，并合理增加導線截面積，降低線損。

5 保持三相負荷的平衡

三相電流不平衡，會使線路和變壓器的損耗增大，不平衡度越大，損耗越大。為此應關注電網的負荷分配情況，尤其是對新增負荷的連接，更應注意三相負荷平衡，對于不平衡度超過要求的電網，應及時調整。

對于三相四線制的低壓供電線路，其不平衡度要求如下：(1)變壓器出口處的不平衡度應不大于10%；(2)干線與主分支線首端的不平衡度不大于20%。

6 減少電力諧波

電力諧波不但會危害電網中的電氣設備絕緣及產生干擾，還會使輸電線路的電能損耗增加，降低電氣設備及變壓器的利用率。

(1)針對諧波源進行治理。按“誰干擾、誰污染、誰治理”的原則，進行諧波源當地治理。即對于產生大量諧波的用戶，在用戶變壓器的低壓側加裝濾波裝置。根據濾波裝置原理的不同，可分為無源濾波器和有源濾波器。

無源濾波器利用電容、電感諧振的原理“吸取”阻止相應次諧波。根據諧波次數，設置合適的LC參數和濾波裝置。有源濾波是通過諧波采樣裝置將諧波源發出的諧波采集后，在完整地復制出大小相等、方向相反的諧波，并接入電網，將諧波抵消。

(2)改變運行方式、接線方式，減少諧波。增加電網的短路容量、提高電氣設備的短路比，可降低諧波對同一電網上其他設備的影響。加強運行時實時控制，避免輕負荷、高電壓的運行狀態，可減少諧波電壓對系統電氣設備的影響；有意識地將變壓器的中間相改接為A相或C相，減少變壓器群產生的諧波。

7 開展電網線損計算，降低線損電量

排查電網線損產生的具體原因，積極采取相應的降損措施，使電網高效、經濟地運行。應加強電網的維護管理，積極采用新技術、新設備、節能型設備、新材料和新工藝，盡可能降低電網的電能損耗。

(1)采用高壓或超高壓輸電。若電壓提高一倍，則電流將少一倍，電流在導線中產生的熱量只有原來的1/4，這樣電壓越高，線路損耗就越小，詳見表1。

表1 降低線損之方法分析

(2)研發并應用新型輸電導線，減少線路損耗。在高壓線路電能輸送過程中，導線的電阻率是一個關鍵指標。如果導線的電阻偏高，不但使輸電過程中的線損增加，電能損耗增大，還會使導線本身發熱增加，影響導線的使用壽命。

(3)處理好導線接頭。減少導線的接觸電阻，可以直接降低線路損耗。一般可在接頭處涂導電膏；另外將點與點的接觸變成面與面的接觸。同時加強日常巡檢，可以采用紅外熱成像儀定期進行檢查，或夜間熄燈檢查有無發熱、接觸不良現象。

(4)調整電壓。變壓器的損耗主要是銅損和鐵損，如果變壓器在超過額定電壓5%運行時，變壓器鐵損將增加15%以上；如果超過額定電壓10%，鐵損將增加50%以上。當電網電壓低于變壓器的所有分接頭電壓時，對變壓器本身沒有損害，只是降低了變壓器的出力大小。如果變壓器的銅損大于鐵損，提高運行電壓，則有利于降低損耗。所以及時調整變壓器的分接頭，是降低線路損耗最經濟的方法。

8 用電負載管理

用戶端較好的負載管理有助于盡可能減少公用基礎設施的高峰需求，并有助于應用電廠的容量。圖1為典型生產需求曲線，圖中給出的典型工廠在正常運行狀態下不同時間段的實際負荷需求變化曲線圖。從圖1中可以看出，工廠在不同的生產需求狀態下，實際生產需求與實際消耗功率之間存在較大的差異，這將導致出現異常的高峰負荷，對整個電網供電、企業電能管理帶來不必要的浪費。因此，只有通過有效控制現場的用電負載，減少生產需求與實際消耗功率之間的差異，從而減少實際生產用電，以及配套公用基礎設施額外增加的用電負荷。

圖1 典型生產需求曲線圖

表2給出了進行有效負載管理的技術策略，從而達到減負節電的效果。

9 用電模式的變更

(1)基本電費變更

目前中國電費收費結構為：基本電費+實際使用電費。基本電費是大工業用電中兩部制電價的一部分，大工業用戶實行兩部制電價即電度電費和基本電費，主要條件是：必須是工業性質用電，必須是容量大于等于315kVA。

表2 高峰期負荷管理策略

基本電費有兩種計算方式，一是按變壓器容量＊基本電價，二是按最大需量＊基本電價。最大需量是取一個月或一個電費結算周期中出現最大負荷的15分鐘的平均負荷。兩種方式可以由用戶申請實行哪一種。需要注意的是按最大需量計算方式，基本電價的單價比按容量收的單價高30%左右（具體以目錄電價為準），但計費容量一般小于變壓器容量，但不得少于40%。而按變壓器容量計算方式，基本電價單價稍低些。但無論是否用計費容量都等于變壓器容量。所以企業要根據變壓器的實際容量、當地收費價格評估申請使用需量模式或容量模式。但對于目前大部分的企業來講，變壓器的實際使用負載率達不到經濟運行的區間，需量模式更節省總體電費費用。

(2)直購電

大用戶直購電工作，是指電廠和終端購電大用戶之間通過直接交易的形式協定購電量和購電價格，然后委托電網企業將協議電量由發電企業輸配終端購電大用戶，并另支付電網企業所承擔的輸配服務（見圖2）。

對于紡織企業來講，針對變配電系統節電管理，能源管理人員只需從上述九點措施的應用出發，結合企業實際情況加以分析應用，每年在電能上可以節約10%～20%的空間機會，值得推廣應用。

圖2 改革前后直購電模式

1.《Energy Efficiency Guide for Industry inAsia》United Nations Environment Programme Division of Technology,Industry and Economics.2006/04/01

2.GB/T 16664-1996企業供配電系統節能監測方法

3.GB/T 13462-2008電力變壓器經濟運行

4.GB/T 29452-2012紡織企業能源計量器具配備和管理要求

5.發改運行規【2017】1690號關于深入推進供給側結構性改革做好新形勢下電力需求側管理工作的通知 國家發展改革委、工業和信息化部、財政部、住房城鄉建設部、國務院國資委、國家能源局 2017年9月20日

6.GB/T 17166-1997企業能源審計技術通則

7.GB/T 8222-2008用電設備電能平衡通則