芻議電力輸配電線路的節(jié)能降耗技術(shù)

摘要：我國(guó)用電量隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高在不斷增多，因此在某些地區(qū)出現(xiàn)了用電量不足的問(wèn)題。在電力輸配電線路中均存在電阻，也就存在一定的功率損耗問(wèn)題，因此加強(qiáng)電力輸配電線路節(jié)能降耗能夠減少電力功率損耗。文章對(duì)電力輸配電線路的節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電力輸配電線路；節(jié)能降耗技術(shù)；用電量；功率損耗；電力系統(tǒng)；電力需求

中圖分類號(hào)：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）36-0096-02

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的日益提高，我國(guó)的電力需求量急劇增加，尤其是一些一二線的大城市，電力甚至是供不應(yīng)求。在當(dāng)今建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的道路上，如何解決電力輸配電線中的能耗問(wèn)題成為一個(gè)重大課題，同時(shí)也成為人們密切關(guān)注的問(wèn)題。本文則對(duì)電力輸配電線路的節(jié)能降耗意義及其具體技術(shù)進(jìn)行分析。

1 電力輸配電線路節(jié)能降耗的重要意義

隨著經(jīng)濟(jì)和人口的迅猛發(fā)展，尤其是城市人口的快速增加，我國(guó)的電力資源顯得日趨緊張，部分大中城市的用電甚至出現(xiàn)捉襟見肘的尷尬境遇。電力系統(tǒng)本身就是一個(gè)電能的使用者，而在電能傳輸?shù)倪^(guò)程中，輸配電線路也會(huì)產(chǎn)生一定的能耗，降低電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，為了降低輸配電線路能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，加強(qiáng)對(duì)電力輸配電線路節(jié)能降耗技術(shù)的探究勢(shì)在必行。由于在電力傳輸系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備以及傳輸線路中都存在電阻，因此在電力的傳輸過(guò)程中產(chǎn)生功率的損耗在所難免，我們稱之為線損。線損主要是由固定損耗、可變損耗以及其他損耗組成，固定損耗實(shí)質(zhì)上就是指線路損耗，與電荷變化無(wú)關(guān)，線損的多少主要是由電壓、設(shè)備質(zhì)量以及設(shè)備容量決定，而變壓器的銅損和線圈的銅損主要構(gòu)成了可變損耗，另外，由于在輸電過(guò)程中一些人為因素或輸電管理不當(dāng)也會(huì)造成其他一些功率損耗，而這部分損耗恰恰又是不容易控制的。由此可見，輸電系統(tǒng)本身的耗電量就相當(dāng)巨大，面對(duì)我國(guó)電力資源日漸緊缺的現(xiàn)狀，必須加大對(duì)電力設(shè)施建設(shè)的投資，加快研發(fā)節(jié)能降耗技術(shù)的進(jìn)程，切實(shí)提高我國(guó)供電效率，為國(guó)家電力資源的節(jié)約出一份力。

2 電力輸配電線路節(jié)能降耗技術(shù)的必要性

因?yàn)樵陔娏ο到y(tǒng)之中，輸電環(huán)節(jié)所需要用的每一個(gè)元件或者是設(shè)施都肯定會(huì)存在電阻，因此在電流經(jīng)過(guò)的時(shí)候勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致功率的損耗，而這樣的損耗在高壓遠(yuǎn)距離輸電過(guò)程之中被稱為線損。線損指的就是電流在電網(wǎng)中進(jìn)行傳輸或者是在進(jìn)行分配的過(guò)程之中，由于各個(gè)電器元件以及輸電設(shè)備和導(dǎo)線的內(nèi)阻所導(dǎo)致的功率損耗，而線損分為固定損失、可變損失以及其他損失三種。固定損失指的是所損耗的功率不會(huì)隨著用電負(fù)荷的增加而增加，是一個(gè)完全恒定的數(shù)值，只和輸電電壓以及輸電設(shè)備品質(zhì)有關(guān)；可變損失指的就是電路之中的功率損耗會(huì)隨著用電負(fù)荷變化而變化，比如變壓器之中銅制線圈造成的銅損、或者其他輸電設(shè)備之中的銅制線圈所造成的銅損以及輸配電線路之中其他的一些會(huì)產(chǎn)生變化的功率損耗；其他損失指的就是在輸電過(guò)程之中由于管理或者調(diào)度存在問(wèn)題而造成的損耗。

第一，在設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程之中，可以盡可能地減小導(dǎo)線的長(zhǎng)度。使用直線模式來(lái)替代低壓柜之中的回頭導(dǎo)線，這樣可以使得變電配電所和負(fù)荷中心之間的距離大大減小，也可以大幅度降低每年的運(yùn)行費(fèi)用。

第二，提高供配電系統(tǒng)的功率因素。變壓器、電動(dòng)機(jī)、家用電器等的負(fù)荷類型都屬于電感式負(fù)荷類型，這就導(dǎo)致會(huì)產(chǎn)生很多沒有功率的滯后性電流，這一類電流會(huì)從系統(tǒng)之中逐漸流出，在經(jīng)過(guò)電纜之后，直接從末端進(jìn)入用電器，也就大大增加了輸電過(guò)程中的線損。

第三，供配電線路當(dāng)中，往往都會(huì)有諧波電流存在，這一類電流同樣會(huì)提高電能的耗損，而且還會(huì)嚴(yán)重影響到供配電的線路以及用電設(shè)備。為了盡可能地將諧波危害降到最低，我們通常會(huì)在變壓器電壓較低的一端加裝源慮波器以及無(wú)源濾波器，將這兩種濾波器進(jìn)行混合運(yùn)用，在必要的時(shí)候還可以使用一些節(jié)電設(shè)備，從而達(dá)到降低電能損耗的目的。

3 電力輸配電線路節(jié)能降耗的具體技術(shù)

3.1 減少輸電線路的能耗

3.1.1 縮短線路長(zhǎng)度。在輸電線路的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)綜合考慮各方面的因素，盡可能地減少線路長(zhǎng)度，具體說(shuō)來(lái)就是盡量避免曲折，設(shè)計(jì)直線型出線回路，尤其是在高層建筑的線路設(shè)計(jì)中，更應(yīng)考慮將配變電室建在電氣豎井最近的地方，最好是能夠?qū)㈦姎庳Q井建在樓層的中央部位，以減少由豎井引出的線路面積。

3.1.2 采用架空絕緣導(dǎo)線。在電力系統(tǒng)中輸配電線路是重要的組成部分，進(jìn)行電能的輸送，將電能輸送到用戶。當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)的輸配電線路采用的導(dǎo)線主要是鋼芯鋁絞線，但是導(dǎo)線的截面積不同，進(jìn)行輸配線路的節(jié)能降耗，其實(shí)就是對(duì)輸配電線路的有功功率進(jìn)行節(jié)約。輸配電線路的長(zhǎng)度、導(dǎo)線截面積等都會(huì)影響輸配電線路的節(jié)能降耗。經(jīng)過(guò)研究分析得出，在電能輸送負(fù)荷不變的條件下，將輸配電線路的導(dǎo)線進(jìn)行更換可以有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，將截面積小的導(dǎo)線換成截面積大的導(dǎo)線，可以在效降低由線路電阻產(chǎn)生的能耗。在輸配電線路中采用架空絕緣導(dǎo)線，可以在很大程度上起到節(jié)能降耗的作用。首先，架空絕緣導(dǎo)線，顧名思義是將由絕緣材料制成的電纜架設(shè)到電網(wǎng)的高空位置，這樣可以保障線路運(yùn)行的安全性。其次，架空絕緣線路可以避免線路的交叉，并且能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)由于突發(fā)情況造成的停電問(wèn)題，它的高性能也可以減少維修次數(shù)。最重要的是，架空絕緣導(dǎo)線的阻抗通常僅僅是普通導(dǎo)線的1/3，這就意味著在電力傳輸過(guò)程中可以極大地減少電能的損失，另外，高空絕緣導(dǎo)線的抗腐蝕能力也是非常強(qiáng)的，可以延長(zhǎng)線路的使用壽命。

3.2 合理規(guī)劃電網(wǎng)

電網(wǎng)的規(guī)劃是否合理會(huì)直接影響到線損的多少。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，其在電網(wǎng)中的運(yùn)用也越來(lái)越廣泛。例如在線監(jiān)控技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等的運(yùn)用很大程度上提高了電網(wǎng)的作業(yè)效率，在減少電能損耗上面功不可沒。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)合理規(guī)劃電網(wǎng)，具體說(shuō)來(lái)就是通過(guò)利用這些高新技術(shù)來(lái)精確計(jì)算電網(wǎng)相關(guān)參數(shù)，為輸配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)最佳運(yùn)行方案，將線損降到最低。在電力系統(tǒng)中，電壓是影響線損的一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，電壓過(guò)低，電網(wǎng)不能夠正常運(yùn)行，電壓過(guò)高又會(huì)造成不必要的電能損失，因此規(guī)劃電網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是設(shè)置合理的運(yùn)行電壓。另外，在電力系統(tǒng)中無(wú)功功率損失也是一項(xiàng)非常顯著的現(xiàn)象，在電力輸送過(guò)程中，無(wú)功電流產(chǎn)生的功率基本都損失掉了，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題可以用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)加以解決，合理選擇無(wú)功補(bǔ)償方式，補(bǔ)償容量和補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，減少電能的損失。

3.3 舊網(wǎng)改造

一些線路過(guò)于陳舊，年久失修，是造成線損的一個(gè)重要原因，同時(shí)對(duì)電力的安全運(yùn)行也有潛在的風(fēng)險(xiǎn)。因此對(duì)于那些使用時(shí)間過(guò)久的線路要進(jìn)行徹底的翻修，在翻修的同時(shí)，就可以參照上面已經(jīng)敘述過(guò)的方法策略并結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況作出調(diào)整，爭(zhēng)取做到一次翻修，長(zhǎng)期有效。在電網(wǎng)改建時(shí)，可以考慮在負(fù)荷中心直接設(shè)置110kV或220kV的電壓，這樣可以減少變電層次，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，省料省時(shí)。另外電線即使不用架空絕緣導(dǎo)線，也要選擇截面較大的導(dǎo)線，因?yàn)閷?dǎo)線截面面積越大，其電阻越小，在電力輸送過(guò)程中產(chǎn)生的能耗也就越少。盡管如此一來(lái)會(huì)加大線路的資金投入，但就電能日日夜夜不停消耗的事實(shí)相比，這樣的投資是值得的，而且效益是長(zhǎng)遠(yuǎn)的。

3.4 加快新型材料和設(shè)備的研制和研發(fā)

金屬導(dǎo)線中，電流大小和它產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小，金屬本身的相對(duì)導(dǎo)磁率以及金屬的截面面積大小成正比。經(jīng)研究表明，不同的材料在線路中所產(chǎn)生的磁干擾效果是不同的，有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，鐵質(zhì)材料在線路中的導(dǎo)磁率高達(dá)250～1000，而銅和鋁卻只有1，這也說(shuō)明為什么普通的導(dǎo)線大多數(shù)是用銅和鋁制成，而非用鐵制成，盡管鐵的價(jià)格遠(yuǎn)沒銅和鋁高。如果用鐵質(zhì)導(dǎo)線，由于其超高的導(dǎo)磁率，就會(huì)導(dǎo)致其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，從而產(chǎn)生較大的渦流，大量電能轉(zhuǎn)化為熱能散失掉了。因此，采用低導(dǎo)磁率的材料用來(lái)制作輸電導(dǎo)線，也不失為一種節(jié)能降耗的可行性措施。目前我國(guó)已經(jīng)開發(fā)運(yùn)用的低導(dǎo)磁率導(dǎo)線材料主要有高強(qiáng)度鋁合金材料、耐熱鋁合金材料和一些銅質(zhì)材料等。隨著研究的不斷深入，會(huì)有更多這方面的材料被研發(fā)出來(lái)廣泛運(yùn)用到電網(wǎng)當(dāng)中。另外，除了不少低導(dǎo)磁率的導(dǎo)線材料被研發(fā)出來(lái)，一些新型電力設(shè)備也相繼問(wèn)世，卻能起到很好的節(jié)能降耗作用。例如新型的低損耗變壓器，它的空載損耗降低了4/5，這個(gè)數(shù)字在電能節(jié)約上面已經(jīng)是相當(dāng)可觀了。

4 結(jié)語(yǔ)

作為一個(gè)發(fā)展中的大國(guó)，我國(guó)的用電量相當(dāng)驚人，其中的電能損失更是不能忽視。尤其是隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的日益提高，我國(guó)的電力需求量急劇增加，特別是一些一二線的大城市，電力甚至是供不應(yīng)求。在當(dāng)今建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的道路上，解決電力輸配電線中的能耗問(wèn)題迫在眉睫。只有關(guān)注細(xì)節(jié)，才能夠開源節(jié)流。本文首先就電力輸配過(guò)程中存在的一些問(wèn)題和電力輸配電線路節(jié)能降耗的必要性進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，接著就針對(duì)細(xì)節(jié)問(wèn)題對(duì)一些電力輸配電線路節(jié)能降耗的技術(shù)做了初步探討。

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作者簡(jiǎn)介：陳波（1963-），男，四川蓬安人，國(guó)網(wǎng)四川蓬安縣供電有限責(zé)任公司副總工程師，發(fā)展建設(shè)部主部主任，工程師。