供電系統(tǒng)論文：供電節(jié)能方式及控制措施研討

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本文作者：趙鑫 單位：山西省交通信息通信公司

據(jù)資料統(tǒng)計，在有空調(diào)設(shè)備的民用建筑內(nèi)，照明能耗達(dá)到30%，如果民用建筑內(nèi)沒有空調(diào)設(shè)備，則照明能耗高達(dá)70%。照明系統(tǒng)的能耗主要來源于電光源及控制，同時受到環(huán)境反射系數(shù)以及燈具光效比的影響，照明系統(tǒng)的能耗更大。

供配電、變配電、照明各系統(tǒng)分別運(yùn)用從以下幾種節(jié)能方法，實施節(jié)能控制措施：合理設(shè)計供配電系統(tǒng)、正確選擇變壓器、改善功率因數(shù)。

供配電系統(tǒng)節(jié)能方法及控制措施

選擇合理的線路。截面較大的導(dǎo)電線纜可以節(jié)能，但同時也增大了投資，然而，截面較小的導(dǎo)線電纜使用壽命較短、可靠性低、存在安全隱患，并也潛在巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以在設(shè)計線路時要以降低線纜損耗為基本原則。電流在線路輸送過程中不可避免的要產(chǎn)生功率損耗，當(dāng)線路本身電阻R在輸電電流不變時，輸送線路越長則線路本身阻值會越大，從而產(chǎn)生的能耗也就越大。為了降低線路帶來的電能損耗，要選用電阻率小的導(dǎo)線，這樣可以最大程度上降低線路本身電阻值帶來的影響。同時也要盡量減少傳輸線路的導(dǎo)線長度，線路要盡可能地走直線而非彎路，盡量不走或者少走回頭路。

選擇合理的供電電壓等級。一般來說，輸電線路的輸電容量及距離和輸電線路所能承載的電壓強(qiáng)度成正比，電壓越高，輸送電量越大，輸送距離也越遠(yuǎn)。在一定的電壓強(qiáng)度下，如果遠(yuǎn)距離輸送的話，只能輸送較少的容量，同理，要輸送大容量的電能只能近距離輸送。根據(jù)供電距離、負(fù)荷容量和用電設(shè)備等來選擇合適的供電電壓等級，并合理地設(shè)計供配電系統(tǒng)。供電電壓強(qiáng)度越大，線路電流則越小，這樣一來，輸送線路上的電能損耗就越低。變配電所要盡可能地接近負(fù)荷中心，通過這樣方法來降低線路損失和縮短供電的半徑。在一定的供電電壓范圍內(nèi)，一般來說提高供電電壓等級便可以實現(xiàn)節(jié)能，但與此同時要承擔(dān)更大的投資風(fēng)險，因此基于多方面的考慮，要選擇合理的供電電壓等級[1]。

以高速公路隧道供配電系統(tǒng)為例，高速公路隧道不同的設(shè)計者對隧道供配電系統(tǒng)的設(shè)計方案存在不同，但較多的設(shè)計方案在供配電系統(tǒng)方面做得不到位。比如，一些設(shè)計人員為避免高速公路隧道內(nèi)環(huán)境污染嚴(yán)重，常將隧道變電所設(shè)置在隧道洞口外面，這不可避免地會造成隧道內(nèi)配電電纜長距離供電而產(chǎn)生功率損耗。而且隧道內(nèi)使用的變壓器存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，致使變壓器負(fù)載在10%至30%左右，加之，高速公路隧道內(nèi)專門的供配電技術(shù)研究較少，這都造成了高速公路存在大量的能耗。

變配電系統(tǒng)的節(jié)能方法及控制措施

合理地選擇變壓器。變壓器參數(shù)能直接反應(yīng)其運(yùn)行狀態(tài)和空載中的損耗大小，因此在選擇變壓器的時候要合理選擇變壓器各項參數(shù)，以保證使用低損耗的變壓器實現(xiàn)節(jié)能。一般來說，低損耗的變壓器首選高導(dǎo)磁優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片制造，這類變壓器質(zhì)量輕、抗沖擊、低能耗且效率高，在降低運(yùn)行費(fèi)用和節(jié)電方面具有顯著的效果。民用常用的變壓器是D，yn11接線變壓器，但這類變壓器在使用過程要注意：提高單相短路電流，確保低壓單相接地保護(hù)裝置動作靈敏度高；限制三次諧波的含量等。

合理地選擇電動機(jī)。降低電動機(jī)能耗的主要方法是提高電動機(jī)功率因數(shù)和工作效率。一般工業(yè)電動機(jī)中常見異步電動機(jī)，異步電動機(jī)的功率因數(shù)和工作效率是其最重要的兩個經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，兩者有著密切的關(guān)系，因此在改善功率因數(shù)的同時也改善了電動機(jī)的工作效率。異步電動機(jī)的無功功率一般占工廠去也總無功率70%以上，在其空載或者輕載的時候，其功率因數(shù)極低，僅有0.2~0.3，而滿載的情況下功率因數(shù)則很高，高達(dá)0.85~0.89。因此，要選用合適的異步電動機(jī)，確保其容量不過大，盡量使其滿負(fù)荷運(yùn)行。

加大供配電系統(tǒng)功率因數(shù)

綜合供配電和變配電系統(tǒng)的能耗情況，可以得出改善系統(tǒng)功率因數(shù)可以有效實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能。文章前面提到輸電線路損耗包括線路無功功率引起的損耗及有功功率引起的損耗兩部分。線路傳輸有功功率是必須的，在供配電的系統(tǒng)中一些設(shè)備，比如變壓器、電動機(jī)以及燈具的鎮(zhèn)流器等因其具有的電感性從而會產(chǎn)生一些滯后無功電流，無功電流在高低壓線路傳輸中，無形之中會加大線路功率損耗[2]，因此而產(chǎn)生的損耗可以通過以下兩種方法避免：

降低用電設(shè)備的無功損耗，提高設(shè)備的功率因數(shù)。精良選用功率因數(shù)較高的用電設(shè)備，比如同步電動機(jī)，電感性的用電設(shè)備則可以選擇使用帶有補(bǔ)償電容器的用電設(shè)備等。

采用靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償。電容器產(chǎn)生的超前無功電流可以抵消用電設(shè)備產(chǎn)生的之后無功電流，從而可以有效地提高功率因數(shù)，與此同時，在設(shè)計過程中選用低壓分散補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)償或者低壓成組補(bǔ)償?shù)确椒ń档途€路整體的無功電流，具體補(bǔ)償方法要根據(jù)具體情況進(jìn)行選用。

照明系統(tǒng)的節(jié)能方法及控制措施

照明的節(jié)能理念是綠色照明，綠色照明不單可以滿足照明節(jié)能，同時還可以在人們工作、生活、生產(chǎn)以及學(xué)習(xí)過程中起到保護(hù)身心健康、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的作用。照明的節(jié)能要求在確保照明質(zhì)量和視覺效果的前提下，最大可能地降低照明中光能損失，從而充分利用光能。常見的照明節(jié)能措施有：1）充分利用自然光，使其與人工照明相結(jié)合，這樣可以盡可能地實現(xiàn)人工照明的節(jié)能；2）《照明設(shè)計規(guī)范》中對不同場所的照度標(biāo)準(zhǔn)、照明功率以及視覺要求等都有明確的規(guī)定，要嚴(yán)格遵守照明設(shè)計規(guī)范進(jìn)行照明設(shè)計；3）要加大推廣使用性能優(yōu)良、低損耗的光源用電期間，比如節(jié)能型的電感鎮(zhèn)流器、電子鎮(zhèn)流器、電子變壓器或電子觸發(fā)器等，在公共場所內(nèi)部的熒光燈適合選用無功補(bǔ)償?shù)臒艟?，氣體放電等適合選用電子觸發(fā)器，緊湊型的熒光燈則優(yōu)先選擇電子鎮(zhèn)流器等等；4）采用適當(dāng)?shù)墓?jié)能型裝置或者開關(guān)也是有效的節(jié)能方法之一。根據(jù)照明特點(diǎn)可以使用分區(qū)控制、適當(dāng)增加開關(guān)點(diǎn)等。

供配電、變配電、照明各系統(tǒng)中不可避免的存在能耗，電力工作人員應(yīng)立足于各系統(tǒng)中的基本點(diǎn)，從細(xì)微處著手考慮節(jié)能方法和控制能耗措施，節(jié)能是電力系統(tǒng)中極為重要的環(huán)節(jié)，所以在保證供配電、變配電、照明的合理設(shè)計及運(yùn)行的同時，要實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能，這樣才能實現(xiàn)供配電、變配電及照明的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。