工廠配電系統(tǒng)節(jié)能措施研究

陳吉

摘 要： 電能作為當(dāng)今世界最主要的能源之一，在生產(chǎn)過程中消耗與浪費(fèi)十分嚴(yán)重，各類工廠是電能利用的大戶。為了緩解的能源緊張的局勢，提高電能利用率，做好工廠供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施是十分必要的。本文主要對工廠配電系統(tǒng)中提高電能利用率的節(jié)能措施進(jìn)行探討，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞： 工廠配電系統(tǒng) 節(jié)能措施 降低損耗

1.引言

提高電能的利用率和使用率，節(jié)約能源、節(jié)約資金，工廠的節(jié)電工作涉及面很廣，既包括配電系統(tǒng)的節(jié)能改造，又包括電動機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等用電設(shè)備的節(jié)能改造。其中，配電系統(tǒng)的電能損耗率是工廠一項(xiàng)重要的電氣綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，開展對工廠配電系統(tǒng)節(jié)能措施的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.工廠配電系統(tǒng)損耗的組成

工廠的配電系統(tǒng)電能損耗與廠內(nèi)的負(fù)荷分布、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無功配量、運(yùn)行方式、用電構(gòu)成、電壓等級，以及一、二次設(shè)備的技術(shù)性能等因素有關(guān)。

配電網(wǎng)損耗理論上由三部分組成，即發(fā)生在線路導(dǎo)線電阻上的電能損失，發(fā)生在配電變壓器高低壓繞組電阻上的電能損失和發(fā)生在配電變壓器鐵芯上的電能損失。

3.降低配電系統(tǒng)的損耗的主要措施

3.1改造卡脖子線，增大導(dǎo)線截面。

隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要，廠內(nèi)線路有的增大了負(fù)荷，增加了大的用戶，有的由于電源的重新布點(diǎn)，使原來線路的末端變成了首端，形成了卡脖子線。改造時(shí)應(yīng)增大這些導(dǎo)線的截面，既保證供電容量，又降低線路電阻，達(dá)到降損節(jié)能的目的。改造卡脖子線的標(biāo)準(zhǔn)是使線路導(dǎo)線截面在最大負(fù)荷時(shí)，其電流密度不大于1～1.5A/mm2。當(dāng)線路的導(dǎo)線截面一定時(shí)，在條件允許時(shí)，采用已有的雙回路并聯(lián)工作和盡量利用備用線路供電，通過間接增大配電線路導(dǎo)線截面，降低導(dǎo)線電能損耗。

3.2改造導(dǎo)線的接續(xù)方法。

線路導(dǎo)線接續(xù)不好會使接續(xù)點(diǎn)發(fā)熱，并損耗能源。我們對導(dǎo)線的接續(xù)采取了如下措施：

3.2.1導(dǎo)線接續(xù)盡量避免纏繞法，改為炮接、有張力時(shí)的鉗接和無張力時(shí)的設(shè)備線夾連接。

3.2.2不同導(dǎo)線接續(xù)在耐張桿的引流或設(shè)備上完成，應(yīng)該用鋁銅過渡線夾。

3.2.3導(dǎo)線或設(shè)備線夾在安裝前就處理好，無銹蝕，安裝時(shí)要緊固好。

3.3采用無功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)。

工廠供配電系統(tǒng)中，功率因數(shù)的高低是衡量一個(gè)工廠電能質(zhì)量高低的重要指標(biāo)，功率因數(shù)偏低，就意味著系統(tǒng)中無功電源不足，會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低而造成電能損耗增加，用電效率降低。一般要求工廠的月平均功率因素達(dá)到0.9以上，當(dāng)企業(yè)的自然總平均功率因數(shù)較低，單靠提高用電設(shè)備的自然功率達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)采用必要的無功功率補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)一步提高工廠的功率因數(shù)。在筆者合作的工廠中，主要采用電力電容器進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。

補(bǔ)償方式有兩類：

3.3.1高壓集中補(bǔ)償。

高壓集中補(bǔ)償是將并聯(lián)電容器集中裝設(shè)在高壓配電所的高壓母線上，這種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償高壓母線前邊所有線路上的無功功率，高壓母線后面的無功功率得不到補(bǔ)償，這種補(bǔ)償方式只適合于大中型企業(yè)。

3.3.2低壓集中補(bǔ)償。

低壓集中補(bǔ)償將并聯(lián)電容器裝設(shè)在變電所的低壓母線上，一般負(fù)荷較集中的小型企業(yè)用此補(bǔ)償方式比較經(jīng)濟(jì)。

根據(jù)實(shí)際情況，考慮到合作工廠負(fù)荷多為高壓供電，故采用高壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行補(bǔ)償。

3.4抑制諧波電流的產(chǎn)生。

配電系統(tǒng)中的諧波不僅危害配電網(wǎng)絡(luò)本身，而且危害周邊的配電設(shè)施。隨著電子設(shè)備的不斷發(fā)展與應(yīng)用及設(shè)備裝備水平的不斷提高，電力電子設(shè)備越來越多，諧波電流量逐步增加，諧波問題會越來越嚴(yán)重。因此，需要在工程設(shè)計(jì)中充分考率如何抑制諧波電流。

3.4.1電容補(bǔ)償使用帶電抗的補(bǔ)償系統(tǒng)。

（1）原理分析。如圖1串聯(lián)諧振電路的阻抗曲線所示，曲線①為電抗器電抗XL=ωL，曲線②為補(bǔ)償電容容抗Xc=1/ωc，曲線③為電抗器與電容器串聯(lián)后的阻抗Xo，fo為此諧振電路的諧振頻率，此處阻抗為零。由諧振條XL=Xc可得到f0=fe/2P，其中fe為系統(tǒng)額定頻率，P為電抗率。其中f0應(yīng)低于電路中含量較多的最低次諧波。串聯(lián)諧振電路對于高于f0的諧波呈感性，消除了諧振現(xiàn)象。對于遠(yuǎn)低于f0的基波呈容性，起到電容補(bǔ)償作用。

（2）應(yīng)用分析。由負(fù)荷類型統(tǒng)計(jì)可知，工廠配電系統(tǒng)的非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波主要為3次（150Hz）及5次（250Hz）諧波。如圖2所示，取電抗率P為12.5%，使fo=141Hz，得到曲線①，可見此曲線對于3次諧波呈現(xiàn)低阻抗，大量的3次諧波電流被它吸收。但此曲線對于5次諧波則呈現(xiàn)高阻抗，使其對于5次諧波的吸收幾乎為零。另取電抗率P為4.5%，使fo=236Hz，得到曲線②，此曲線對于5次諧波呈現(xiàn)低阻抗，兩條曲線相結(jié)合有效地抑制了3次及5次諧波?？梢娺x用雙電抗系數(shù)（12.5%+4.5%）的非調(diào)諧濾波設(shè)備，對于工廠這樣主要以3、5次諧波為主的低壓配電網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上是可行的。將兩種電抗系數(shù)的電抗分別與步長一半容量的電容串聯(lián)，即12.5%電抗器+15 kvar電容與4.5%電抗器+15kvar電容作為一組（設(shè)電容步長為30kvar），在補(bǔ)償系統(tǒng)內(nèi)根據(jù)負(fù)荷的變化情況，將若干組分組輪換投切。這樣帶電抗器的電容補(bǔ)償系統(tǒng)，既可實(shí)現(xiàn)提高功率因素的功能，又可發(fā)揮抑制諧波、凈化電網(wǎng)的功能。

3.4.2適當(dāng)加大低壓電纜及低壓柜中母排的中性線。

工廠變配電室電容補(bǔ)償使用帶電抗器的補(bǔ)償裝置后，可以使變壓器的損耗減少，提高變壓器利用率，但低壓配電系統(tǒng)內(nèi)為非線性負(fù)荷配電的電纜及低壓柜母排的中性線中還是有大量諧波電流的。

為了防止中性線過熱而引發(fā)事故，應(yīng)適當(dāng)加大中性線截面。例如給氣體放電燈供電的照明回路，在三相負(fù)荷分配平衡時(shí)，中性線截面與相線截面相同；在三相負(fù)荷分配不平衡時(shí)，為滿足中性線負(fù)荷在不過載的情況下運(yùn)行，中性線截面可能會比相線截面大一級。對于為非線性負(fù)荷供電的電纜，其中性線截面宜與相線相等，或是選擇大一級的電纜。

4.結(jié)語

節(jié)約能源、降低損耗是企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的前提和關(guān)鍵，也是企業(yè)不可推卸的社會責(zé)任。本文從工廠配電系統(tǒng)電能損耗的幾個(gè)方面進(jìn)行了分析，就如何降低損耗，提高工廠配電系統(tǒng)的利用率，并結(jié)合合作工廠的具體情況進(jìn)行了闡述，事實(shí)證明，本文提出的方法切實(shí)可行。

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