供配電系統中的節能措施應用分析

曾順 中車株洲電力機車有限公司

一、引言

我國為了使得電能配給更好地實現，在人力和物力以及財力上，加大了投入力度，與此同時，在工程實施節能減排工作中，對電力資源的運用也給予高度重視。當前對于有的工廠來說，在實際生產的過程中，各方面還存在一定問題，比如沒有將健全的管理制度建立出來，電力資源上發生了浪費的現象，難以使得電能使用效果獲得提高?；诖?，在工廠供配電系統中，可引入節能技術，并采取有效的措施。

二、供配電系統概述

電力系統是由發電、變電、輸電、配電、用電等環節組成的電能生產消費系統，是將自然界的一次能源通過裝置轉化成電能，經過輸變電系統及配電系統將電能供應到各負荷中心。所以電力系統就包括了發電、變電、輸電和配電，而工廠供配電系統是電力系統的主要組成部分，也是電力系統的主要用戶。供配電主要涵蓋各領域的供電配電的系統，如建筑供配電系統、工程供配電系統等。供配電主要包括了2 個部分，即供電和配電。供電是由電源系統和輸配電系統組成的產生電能，并且供應和輸送給用戶的設備。對于供電系統來講，要求供電可靠、操作方便、運行安全靈活、經濟合理。將電力系統中從降壓配電變電站（高壓配電變電站）出口到用戶端的這一段系統被稱為輸電系統，配電系統就是完成電能的分配。配電系統是由多種配電設備和配電設施組成的一個電力網絡系統。所以供配電系統主要是負責電力的配送和供應，滿足用戶的用電需求。

三、供配電節能設計的意義

（一）滿足行業需求

需要將節能環保的理念貫徹落實在供配電設計中，逐漸提高資源的使用效率，以便于可以推動該行業對資源效率應用的最大化。我國城市化建設的步伐越來越快，住宅小區的建設類型也越來越多，隨著建設規模越來越大，用戶的相關需求呈現出了多元化的發展。故此，電氣設計工作的開展的過程中，要緊跟時代的發展步伐滿足用戶的具體需求。

（二）促進行業升級

為了可以從根本上提高自身企業的競爭實力，需要對建筑工程的電氣設計行業進行充分的優化升級。強化電氣設計工作的穩定性和合理性，持續推進電氣設計節能環保工作，為建筑工程行業的發展奠定良好的基礎，為該行業未來的運行注入不竭的動力。除此之外，還可以有效提高建筑工程行業發展的適應性，進一步推動電氣設計工作穩定可持續的開展。

（三）推動科技的發展

通過供配電系統節能技術的運用，使得政府和工廠具有一定環保意識，并不斷地提高。其次，通過運用工廠配電系統節能技術，其科學技術運用上，使得經營人員這方面意識不斷提高，意識到應用此技術的重要性，促使工程經營者在后期工作中，在新技術引進上，加大投資力度，將科學技術的經濟價值充分的體現出來，激發科研人員工作熱情，進而推動科技發展。

四、供配電線路節能問題

（一）線路設計不符合相關規范

如果消防用電負荷為二級并采用交流電源供電時，要采取雙回路樹干式供電設計方法，同時按照防火分區合理設置自動切換應急照明配電箱。但在具體設計中，很多設計人員沒有“吃透”相關規范和標準，存在理解偏差。設計人員經常在消防電梯的前室安裝一個或者兩個應急燈，從節能和經濟性兩個方面考慮，這樣的設計方法非常浪費電能，會增加成本。如果在每個樓層的每個防火分區都配備應急照明配電箱，就更加不合理，不符合節能理念的要求，但在實際應用中這兩種現象普遍存在，導致大量電能被無故浪費。

（二）電纜和導體截面不合理

在具體設計中，設計人員認為只要計算出的電流能確保建筑供配電線路安全運行即可，很少考慮用電設備的端電壓。比如：在電梯、屋頂風機等設備的線路設計中，由于電能在傳輸時存在線路電壓損失問題，在電能傳輸到用電設備端部時，如果不考慮端電壓，就會導致設計電壓無法滿足電壓偏差和電機啟動的要求，會引發安全事故。

五、供配電系統節能措施的應用

（一）降低線路損耗

降低線路損耗的措施主要有：選用電阻率較小的材質電纜，如選用銅導體纜；加大導線截面；供電線路敷設盡量走最短路徑。由ΔP=3I2R 可知，線路損耗ΔP 和導體的電阻成正比，R=ρL/S，因此在傳輸功率不變時，線路損耗與其電阻率ρ、長度L 成正比，與截面 S 成反比。因此可適當加大導線截面以降低線路損耗，適當加大截面積所增加的電線、電纜等成本費用一般在項目的使用周期內均可以完全收回，同時適當增加大導體截面除降低線損外，對安全用電、提高用電可靠性和滿足后期的負荷增長都十分有利。其次因為銅導體電阻率低，應優先選用銅導體供電。不過在架空電力線路上，不光要考慮傳輸還要考慮桿塔荷載等，銅導體由于質量大，且價格貴，鋁導體相此時對于銅導體有相對的優勢，因此在架空電力線路宜采用鋁導體。

（二）電氣自動化的應用

第一，實現自動化的集中監控。在供配電系統中，通過發揮電氣自動化技術的優勢，讓其監控系統更加完善和優化。而集中監控系統是供配電系統中的重要組成部分，對相關信息進行采集和處理，同時，其也容易被干擾，如電纜線過長會影響監控效果。而引入電氣自動化技術，就可以實現監控自動化，提高監控系統的有效性和效果。以某工程為例，把電氣自動化系統引入供配電系統中，實現自動化的集中監控。第二，電氣自動化技術在供配電系統的電纜監控中的應用，有利于合理開展電纜規劃。不僅可以加大監控力度，還能提高經濟效益。電纜線的正常運行直接關系到供配電的安全穩定，在供配電系統中，設計電纜線時，需要通過一定的監控設備對電纜線的運行進行監督，保證電纜線的穩定。而電氣自動化的引入，就可以選擇出最佳電氣監控設備，提高抗干擾能力，更好地發揮出監控的作用，實現對供配電系統中電纜與電纜的監控，可以及時地發現問題和故障，采取措施，降低損失。

（三）人工無功補償裝置

為了使得供電的質量獲得提高，其在提升功率因數上，如果只是通過自然功率的話，相對來說是有一定難度，針對這種情況，可安裝無功補償裝置，由此看來，在實際生產要求上，為供電電路功率因數能更好地滿足提供重要的保障。通常情況下，工廠在對無功補償裝置使用的過程中，主要是在并聯電力電容器背景下，并以此電容器為主，其中按照不同的補償性質，可分為兩種形式，此形式為就地補償形式和集中補償形式。對于這兩種形式，其特點是不同的。而就地補償方式獲得補償效果與集中補償方式相比，前者要比后者優越，其中主要的特點為前期會投入一定的成本，而且維護起來是有一定難度的，一般在國外工廠中，主要采取集中補償方式，且在功率值提高上，能起到幫助的作用，使得電能得到節約。

（四）合理設計線路路徑

在建筑供配電線路節能設計中，需要高度重視線路路徑的選擇，嚴格按照建筑供配電線路設計的相關規范和標準設計線路路徑，最大限度上保證線路的輸電質量，同時還要合理提升線路的輸電效率，以提升節能效果。第一，按照建筑供配電線路的實際要求先對線路路徑做出初步選擇，確定好變電站的位置，然后再按照線路運行情況合理選擇線路路徑，并對設計方案進行全面審核，以提升其合理性和規范性。在保證建筑供配電滿足實際需求的基礎上，盡量縮短線路距離，且盡量直線輸送，以減少線路拐彎次數。第二，當建筑供配電線路設計路徑初步選好后，設計人員還要進行現場考察，保證所設計的線路能夠符合實際運行需求。

（五）電源設計

在進行設計的過程中，需要為其提供兩個獨立電源，電源電能為10kV，需要用其中一個電源作為主電源，另外一個電源作為備用電源。在兩個電源中都沒有出現故障的情況下，即便其中一個電源出現故障，另一個電源都會來進行供電工作。在針對210kV系統進行設計的過程中，需要借助母線來設計10kV 系統，然后再用機械閉鎖兩路電源以此來滿足供電需求。同時，主電源呈現工作狀態下，備用電源為斷開。如果主電源出現問題，此時需要將進線柜的斷路器斷開，然后在將備用電源的進線柜斷路器合閘。此外，在布置變電時需要將10kV 高低配室以及控制室安排在最底層的地下室，在選擇接地系統的過程中，中性點不連接接地系統。在針對380V 系統展開設計的過程中，應該嚴格根據計算機系統和動力設備系統來進行配置。需要采用單母線分段方法來對照明計算機中的低壓配電系統進行配置，共有3段，日常電力運行需要借助1 段和2 段低壓母線進行供電，在1 段和2 段之間需要設置1 號低壓母線聯絡開關，將3 段低壓母線作為備用電源。在3 段和1 段之間的低壓母線中設置2 號低壓母線開關。3 段的低壓母線不參與正常的供電工作。在電路無故障的過程中，3 段低壓母線不需帶電。

（六）考慮季節性負荷補償

考慮季節性負荷前提下，在溫度較低的冬季，建筑供配電線路負荷會隨之降低，因此需要提高一個百分比的建筑供配電線路功率補償；而在溫度較高的夏季，建筑供配電線路負荷會隨之提高，因此需要降低一個百分比的建筑供配電線路功率補償。考慮季節性負荷補償建筑供配電線路功率因數時，必然會對建筑供配電線路造成一定的干擾，加速絕緣介質的老化速度，導致建筑供配電線路損耗程度增加。為保證建筑供配電線路節能過程中不損壞其自身，在發展的視角來看，補償建筑供配電線路功率因數時要選用交流—直流變頻的方式投、切電容組，控制投、切頻率，從而降低對建筑供配電線路的干擾程度。并且，在應用節能技術的同時，還要額外增加一臺靜態無功補償裝置，方便對建筑供配電線路電容組的及時切換，保證電流能夠源源不斷的運輸到電容組中?？紤]季節性負荷應用的優勢在于能夠保證在最短的時間內，進行安全的投切、切換，當建筑供配電線路運行時，靜態無功補償裝置會第一時間啟動，快速進入到工作狀態當中，確保建筑供配電線路自動化節能。

六、結束語

對于供配電系統一定要有充分的認識，因為在電能上，很容易發生浪費的現象，并注重節能，具有節能意識，采取幾點切實可行的節能措施，防止電能發生浪費的現象，使得用電的效率提高。結合大型建筑智能化供配電設計的各種特點，建議采用建立核心數據庫的方法，對制圖、設計、計算分析以及信息化管理的供配電智能設計，對此系統由設計階段到建模仿真進行了全面的分析，希望研究成果可以對以后此類的研究具有一定的指導性。