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(jì)，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(méi)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(lái)源于電光源及控制，同時(shí)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(shí)施節(jié)能控制措施：合理設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)線路時(shí)要以降低線纜損耗為基本原則。電流在線路輸送過(guò)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(shí)，輸送線路越長(zhǎng)則線路本身阻值會(huì)越大，從而產(chǎn)生的能耗也就越大。為了降低線路帶來(lái)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(lái)的影響。同時(shí)也要盡量減少傳輸線路的導(dǎo)線長(zhǎng)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(jí)。一般來(lái)說(shuō)，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(lái)選擇合適的供電電壓等級(jí)，并合理地設(shè)計(jì)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(lái)，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(guò)這樣方法來(lái)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(lái)說(shuō)提高供電電壓等級(jí)便可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能，但與此同時(shí)要承擔(dān)更大的投資風(fēng)險(xiǎn)，因此基于多方面的考慮，要選擇合理的供電電壓等級(jí)[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(jì)者對(duì)隧道供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案存在不同，但較多的設(shè)計(jì)方案在供配電系統(tǒng)方面做得不到位。比如，一些設(shè)計(jì)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(huì)造成隧道內(nèi)配電電纜長(zhǎng)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(shí)候要合理選擇變壓器各項(xiàng)參數(shù)，以保證使用低損耗的變壓器實(shí)現(xiàn)節(jié)能。一般來(lái)說(shuō)，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(guò)程要注意：提高單相短路電流，確保低壓?jiǎn)蜗嘟拥乇Ｗo(hù)裝置動(dòng)作靈敏度高；限制三次諧波的含量等。

合理地選擇電動(dòng)機(jī)。降低電動(dòng)機(jī)能耗的主要方法是提高電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)和工作效率。一般工業(yè)電動(dòng)機(jī)中常見(jiàn)異步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和工作效率是其最重要的兩個(gè)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(shí)也改善了電動(dòng)機(jī)的工作效率。異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率一般占工廠去也總無(wú)功率70%以上，在其空載或者輕載的時(shí)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(dòng)機(jī)，確保其容量不過(guò)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(shí)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(wú)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(dòng)機(jī)以及燈具的鎮(zhèn)流器等因其具有的電感性從而會(huì)產(chǎn)生一些滯后無(wú)功電流，無(wú)功電流在高低壓線路傳輸中，無(wú)形之中會(huì)加大線路功率損耗[2]，因此而產(chǎn)生的損耗可以通過(guò)以下兩種方法避免：

降低用電設(shè)備的無(wú)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(dòng)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(wú)功補(bǔ)償。電容器產(chǎn)生的超前無(wú)功電流可以抵消用電設(shè)備產(chǎn)生的之后無(wú)功電流，從而可以有效地提高功率因數(shù)，與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)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(wú)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(shí)還可以在人們工作、生活、生產(chǎn)以及學(xué)習(xí)過(guò)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(jué)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(jiàn)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(shí)現(xiàn)人工照明的節(jié)能；2）《照明設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)不同場(chǎng)所的照度標(biāo)準(zhǔn)、照明功率以及視覺(jué)要求等都有明確的規(guī)定，要嚴(yán)格遵守照明設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行照明設(shè)計(jì)；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(chǎng)所內(nèi)部的熒光燈適合選用無(wú)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(kāi)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(kāi)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(jì)及運(yùn)行的同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能，這樣才能實(shí)現(xiàn)供配電、變配電及照明的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。