供配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能方法和措施研究

摘要：電力行業(yè)發(fā)展迅速，配電系統(tǒng)所需求的資源也越來越多，消耗的電力能源問題需要解決，為有效降低配電設(shè)計(jì)過程中能源的損耗，保證能源的可持續(xù)利用，應(yīng)加強(qiáng)配電設(shè)計(jì)系統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，保證電力行業(yè)可持續(xù)快速發(fā)展。能源保護(hù)對國民生產(chǎn)起著重要作用，只有在配電設(shè)計(jì)系統(tǒng)中改善節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，才能保證節(jié)能系統(tǒng)能長久應(yīng)用在配電設(shè)計(jì)過程。

關(guān)鍵詞：電力行業(yè)；配電設(shè)計(jì)；節(jié)能系統(tǒng)；電力資源；能源損耗 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM92 文章編號：1009-2374（2015）05-0035-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0350

如何在配電設(shè)計(jì)過程實(shí)現(xiàn)節(jié)能，電氣設(shè)計(jì)研究人員應(yīng)該充分認(rèn)識到在配電設(shè)計(jì)中節(jié)能環(huán)節(jié)的體現(xiàn)，在配電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)，能優(yōu)化配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，因此節(jié)能系統(tǒng)要與電網(wǎng)發(fā)展的前景和趨勢綜合考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過有效的節(jié)能設(shè)計(jì)和措施，實(shí)現(xiàn)配電設(shè)計(jì)中節(jié)能的目的。

1 供配電線路的設(shè)計(jì)

配電線路的組成結(jié)構(gòu)主要有電纜電線和架空線路兩種結(jié)構(gòu)，在供電配電設(shè)計(jì)過程中，線路實(shí)現(xiàn)電能傳輸?shù)碾娋€主要是金屬導(dǎo)線，但是導(dǎo)線在傳輸電能的過程中會(huì)在線路上出現(xiàn)功率的消耗，與功率消耗相關(guān)聯(lián)的是線路中的電壓和電阻以及電路的功率因數(shù)。根據(jù)功率消耗公式關(guān)系得出，電路負(fù)荷功率總數(shù)不變時(shí)，線路消耗的功率與電路電壓、功率因素呈反比關(guān)系，與電阻是正比關(guān)系。經(jīng)過公式內(nèi)各因素的關(guān)系對比顯示，電路設(shè)計(jì)中可以運(yùn)用減少電阻的方法降低電路的消耗，而電阻和電路導(dǎo)線的長度、橫截面積、電阻量有關(guān)，為了達(dá)到降低電阻的目的，實(shí)現(xiàn)在供配電設(shè)計(jì)加入節(jié)能設(shè)計(jì)，可利用以下方式降低導(dǎo)線電阻：

1.1 減少電路導(dǎo)線的長度

在供配電裝置設(shè)計(jì)的允許下，盡可能降低導(dǎo)線之間的距離，考慮將變電站安置在線路連接的中心位置，盡量使線路以直線方式拉伸連接，并在低壓配電的過程中選擇使用無需回路的裝置的方式，減少電路導(dǎo)線的長度，提高節(jié)能的效率。

1.2 加大電路導(dǎo)線的橫截面積

在必須使用很長導(dǎo)線連接的電線上，并具備熱量穩(wěn)定、電流負(fù)荷量也較為穩(wěn)定、電壓減少的前提條件，增加電路導(dǎo)線的橫截面積，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

1.3 降低導(dǎo)線電阻

應(yīng)選擇電阻數(shù)較低的導(dǎo)線來降低導(dǎo)線的電阻，如銅芯導(dǎo)線，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

2 照明燈的節(jié)能設(shè)計(jì)

照明燈使用的總電量是供配電系統(tǒng)主要的耗電系統(tǒng)之一，也是人們生活過程中必須使用的照明工具，提供了極大的便利。因此在電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)中，照明燈節(jié)能設(shè)計(jì)是必不可少：（1）在供配電設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對照明用電量進(jìn)行詳細(xì)的分析和計(jì)算，根據(jù)國家對照明燈使用的規(guī)范要求，結(jié)合照明燈照明所需的功率和光亮度數(shù)，經(jīng)過核算后設(shè)計(jì)出能達(dá)到節(jié)能目的的照明燈系統(tǒng)；（2）照明燈設(shè)計(jì)系統(tǒng)中需要將分配載重，分配的原則遵照三相載重進(jìn)行，在分配的過程中需要避免電線在電能傳輸過程中的增加電能損耗或者出現(xiàn)變壓系統(tǒng)增加的情況，需將三相載重進(jìn)行均勻的分配；（3）照明燈的節(jié)能設(shè)計(jì)在選擇燈具時(shí)，應(yīng)集合光源綜合考慮加以使用，如T5熒光燈與普通白熾燈的消耗電能的結(jié)果對比，節(jié)能效果明顯優(yōu)于白熾燈，且經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明緊湊型熒光燈燈具比普通白熾燈燈具的使用時(shí)間更長，其中高壓鈉燈的節(jié)能效果是所有照明燈具中最好的，因此設(shè)計(jì)過程應(yīng)根據(jù)不同場合的需要進(jìn)行合理分配，室外活動(dòng)盡量選擇高壓鈉燈，因此在設(shè)計(jì)節(jié)能照明燈時(shí)應(yīng)結(jié)合以上三個(gè)特點(diǎn)，盡量選擇合適的材料和系統(tǒng)設(shè)計(jì)出最具節(jié)能效果的照明燈。

3 電氣設(shè)備的正確選擇

正確選擇電氣設(shè)備能為供配電系統(tǒng)提供有效的節(jié)能設(shè)備，是供配電設(shè)計(jì)過程中的主要步驟，并為節(jié)能設(shè)計(jì)起到積極的推動(dòng)力，只有選擇正確的電氣設(shè)備投入到供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用，才能更好地保證電能傳輸?shù)馁|(zhì)量，以達(dá)到減少電能損耗的目的，選擇電氣設(shè)備主要查看兩個(gè)關(guān)鍵因素是變壓器和電動(dòng)機(jī)兩個(gè)方面，變壓器能根據(jù)電能傳輸?shù)呢?fù)荷量和運(yùn)輸時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，而電動(dòng)機(jī)的使用則充分考慮到功率條件。具體選擇方式：

3.1 變壓器的選擇

變壓器即變壓設(shè)備是供配電系統(tǒng)的必要設(shè)備，變壓設(shè)備的型號選擇上應(yīng)充分考慮到選用S9或者SC10等具備節(jié)能設(shè)計(jì)的變壓設(shè)備，另外也可以從電阻值大小的設(shè)備進(jìn)行選擇，一般考慮電阻值比較小的變壓設(shè)備。

3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇

根據(jù)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)容量的電動(dòng)機(jī)設(shè)備，同時(shí)保證供配電系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能的目的。電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)，可以合理選擇具備高效運(yùn)轉(zhuǎn)和低量消耗節(jié)能設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)，并根據(jù)電量載重?cái)?shù)量、運(yùn)轉(zhuǎn)速度和啟動(dòng)次數(shù)等多方面條件的考慮，從而能選擇出合適供配電系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的節(jié)能。

4 人工無功功率補(bǔ)償

在進(jìn)行供配電設(shè)計(jì)的過程中，為能有效地降低電路傳輸電能的功率損耗，可以通過對變壓設(shè)備和電動(dòng)機(jī)的所需負(fù)載的電量進(jìn)行仔細(xì)分析，選擇與供配電系統(tǒng)相匹配的用電設(shè)備，從而有效提高無功功率的因數(shù)，電動(dòng)機(jī)和變壓設(shè)備是供配電系統(tǒng)中占據(jù)重要地位的用電設(shè)備，提高無功功率就容易達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)的目的。人工無功功率補(bǔ)償也是無功功率補(bǔ)償裝置，來提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，但是無功功率大小不一致，那么可供人工無功功率補(bǔ)償裝置也不同，為實(shí)現(xiàn)更有效節(jié)能，應(yīng)合理選擇適用的人工無功功率補(bǔ)償裝置。如：

4.1 補(bǔ)償方式的平衡性

根據(jù)電壓線路不同的損耗和電能的流失，要充分保證人工無功功率補(bǔ)償?shù)钠胶庑?，即高壓電容器?yīng)向高壓部分進(jìn)行補(bǔ)償，而低壓電容器則向低壓部分補(bǔ)償。

4.2 電路感性負(fù)荷補(bǔ)償

電路感性負(fù)荷人工無功功率的補(bǔ)償，可選擇采用并聯(lián)電力電容設(shè)備實(shí)現(xiàn)。但是設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意的是，無論是采用哪一種類型的人工無功功率的補(bǔ)償形式，都應(yīng)該以達(dá)到最大節(jié)能設(shè)計(jì)為目的。根據(jù)不同的電路電線傳輸電能的承載量和與其相關(guān)的設(shè)備條件，還可以選擇分散補(bǔ)償或集中補(bǔ)償?shù)热斯o功功率的補(bǔ)償形式。

5 供配電系統(tǒng)的總體規(guī)劃設(shè)計(jì)

除了在實(shí)際生活過程加入節(jié)能設(shè)計(jì)的方式，還需要考慮到供配電系統(tǒng)的總體規(guī)劃的設(shè)計(jì)方案的建立，選擇合理應(yīng)用的電壓級數(shù)，來設(shè)計(jì)出最佳節(jié)能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，為了解供配電系統(tǒng)的總體方案的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對不同電壓級數(shù)及與其相對應(yīng)的線路電路傳輸?shù)哪芰⒄眨绫?所示：

表1 不同電壓級數(shù)的電路運(yùn)輸能力

電壓級數(shù)（kV） 線路結(jié)構(gòu) 電路運(yùn)輸量（MW） 傳輸距離（km）

6 電纜電線 3 ≤2

7 架空線路 0.1～0.2 4～16

10 電纜電線 4 ≤5

9 架空線路 0.2～2.1 6～21

35 電纜電線 15 ≤19

34 架空線路 2～7 20～51

61 架空線路 4～30 29～100

110 架空線路 10～51 50～151

221 架空線路 100～301 99～300

331 架空線路 199～1000 199～600

501 架空線路 1000～1600 299～1000

6 結(jié)語

電能消耗是當(dāng)下發(fā)展過程中的能源損耗較為嚴(yán)重的一項(xiàng)能源，無論是人類的日常生活用電還是企業(yè)發(fā)展的工程用電對電能的需求量越來越大，而電力能源在使用的過程還經(jīng)常出現(xiàn)浪費(fèi)的現(xiàn)象，導(dǎo)致能源使用面臨緊缺的狀況，針對此類的問題的產(chǎn)生，解決能源消耗和浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能理念，供配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)是必不可少的設(shè)計(jì)趨勢，電路節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用，一定能在電能能源節(jié)約上起到良好的積極作用，優(yōu)秀的節(jié)能設(shè)計(jì)方案，還能給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)降低了電網(wǎng)工程在電路傳輸過程減少電能的損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的，為國民經(jīng)濟(jì)增長帶來了更大的效益。

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作者簡介：趙德均（1965-），男，浙江諸暨人，國網(wǎng)浙江諸暨市供電公司工程師，研究方向：電力設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：周 瓊）