從供配電、變配電、照明等三個方面論節(jié)能方法及控制措施分析

趙 鑫

山西省交通信息通信公司，山西太原 030006

根據(jù)相關(guān)資料報道，近年來，我國電網(wǎng)損耗占總發(fā)電的5%左右，如果照目前社會發(fā)展速度來說，未來供配電、變配電及照明所產(chǎn)生的電能損耗不可估量。為了更好落實我國特色社會主義建設(shè)過程中關(guān)于建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的思想，應將節(jié)能作為重要抓手。本文從供配電、變配電、照明三個方面討論具體節(jié)能方法及控制措施。

1 供配電、變配電以及照明系統(tǒng)的能耗

1.1 供配電系統(tǒng)的能耗

供配電系統(tǒng)的能耗主要是供配電線路的能耗。電能在輸送的過程中，從電網(wǎng)到建筑物要經(jīng)過一級、二級降壓，由高壓線或低壓線送至用電設(shè)備。在電能輸送的過程中產(chǎn)生的損耗稱之為線變損耗。供配電的線變損耗有：高、低壓架空線損耗；各級降壓變壓器損耗；電纜線路損耗；用電設(shè)備線路損耗及其他損耗等。

1.2 變配電系統(tǒng)的能耗

變配電系統(tǒng)中最主要的是變壓器，作為一種電壓變換設(shè)備，不可避免的存在著耗能損失。一般來說，變壓器的使用量較大、運行時間較長，其產(chǎn)生的能耗就越大。變壓器損耗包括無功損耗和有功損耗兩個方面。無功損耗一部分是由空載電流造成的，它與傳輸線路的鐵芯有關(guān)，與負荷無關(guān)；另一部分由一、二次繞組產(chǎn)生的漏磁電抗損耗，這部分損耗和負荷電流的平方成正比。變壓器的有功損耗分為鐵損（空載損耗）和銅損（短路損耗）。

1.3 照明系統(tǒng)的能耗

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。

2 供配電、變配電、照明各系統(tǒng)的節(jié)能方法及控制措施

供配電、變配電、照明各系統(tǒng)分別運用從以下幾種節(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)。

2.1 供配電系統(tǒng)節(jié)能方法及控制措施

2.1.1 選擇合理的線路

截面較大的導電線纜可以節(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。

2.1.2 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度成正比，電壓越高，輸送電量越大，輸送距離也越遠。在一定的電壓強度下，如果遠距離輸送的話，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，但與此同時要承擔更大的投資風險，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。

2.2 變配電系統(tǒng)的節(jié)能方法及控制措施

2.2.1 合理地選擇變壓器

變壓器參數(shù)能直接反應其運行狀態(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，在降低運行費用和節(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裝置動作靈敏度高；限制三次諧波的含量等。

2.2.2 合理地選擇電動機

降低電動機能耗的主要方法是提高電動機功率因數(shù)和工作效率。一般工業(yè)電動機中常見異步電動機，異步電動機的功率因數(shù)和工作效率是其最重要的兩個經(jīng)濟指標，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的工作效率。異步電動機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0.85～0.89。因此，要選用合適的異步電動機，確保其容量不過大，盡量使其滿負荷運行。

2.3 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：

2.3.1 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，電感性的用電設(shè)備則可以選擇使用帶有補償電容器的用電設(shè)備等。

2.3.2 采用靜電電容器進行無功補償

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償、高壓集中補償或者低壓成組補償?shù)确椒ń档途€路整體的無功電流，具體補償方法要根據(jù)具體情況進行選用。

2.4 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)以及學習過程中起到保護身心健康、節(jié)約能源、保護環(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準、照明功率以及視覺要求等都有明確的規(guī)定，要嚴格遵守照明設(shè)計規(guī)范進行照明設(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償?shù)臒艟撸瑲怏w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?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)照明特點可以使用分區(qū)控制、適當增加開關(guān)點等。

3 結(jié)論

供配電、變配電、照明各系統(tǒng)中不可避免的存在能耗，電力工作人員應立足于各系統(tǒng)中的基本點，從細微處著手考慮節(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)濟運行。

[1]趙勝利，楊棟.現(xiàn)代建筑變配電設(shè)備的自動控制[J].科技致富向?qū)В?011(2)：293.

[2]鄧水明.小議供配電設(shè)計節(jié)能技術(shù)措施[J].科技致富向?qū)В?011(13)：336-337.