電力系統(tǒng)設(shè)計中的安全性和節(jié)能性問題探討

摘 要：電力系統(tǒng)關(guān)乎經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定、民眾生活，提高電力系統(tǒng)設(shè)計中的安全性和節(jié)能性，是當前亟待研究解決的一個重大課題。文章從安全性和節(jié)能性兩個方面，分別闡述了影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定和節(jié)能環(huán)保的原因和對策，為促進電力系統(tǒng)發(fā)展提供了有價值的參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；安全性；節(jié)能性

當前，隨著經(jīng)濟社會和科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及居民收入和生活水平的快速提高，人們對電力的需求和依賴性日益增大。如何貫徹國家節(jié)能減排的能源戰(zhàn)略，同時提高電力系統(tǒng)的安全性，是當前亟待研究解決的一個重大課題。

1 影響電力系統(tǒng)安全性的主要原因及防護措施

1.1 主要原因

電力系統(tǒng)的安全性，是指電力系統(tǒng)在正常運行過程中承受各種干擾和故障的能力，包括電壓穩(wěn)定性、系統(tǒng)解列、功角穩(wěn)定性、頻率穩(wěn)定性等多個評價指標。電力系統(tǒng)作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，影響其安全性的因素主要包括三方面：一是自然災(zāi)害。包括干旱、地震、洪水、雷電、風暴、火災(zāi)、熱浪等；二是人為因素。包括人員操作不當、程序設(shè)置錯誤、人為蓄意破壞等；三是系統(tǒng)故障。包括繼電器損壞、斷電器操作失誤，變壓器、輸電線、發(fā)電機故障，以及頻率不穩(wěn)、電壓急劇波動等。

1.2 防護措施

針對上述影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的幾方面原因，應(yīng)有針對性的采取相應(yīng)的防護措施。一是積極開展基礎(chǔ)研究。電力系統(tǒng)是國家基礎(chǔ)民生設(shè)施之一，關(guān)乎經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定、民眾日常生活。針對電力系統(tǒng)高維、時變、非線性、信息不安全性、廣域互聯(lián)性等復(fù)雜特點，應(yīng)創(chuàng)新研究基礎(chǔ)理論，探索電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行新的方法途徑，進一步完善應(yīng)對措施。應(yīng)加強基礎(chǔ)研究的各項保障，將其列入國家中長期科技創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃，強化組織領(lǐng)導(dǎo)，建立專項研究基金，增加科研經(jīng)費投向投量，學習國外先進技術(shù)，營造良好的科研氛圍。二是大力推進電網(wǎng)建設(shè)。電網(wǎng)建設(shè)投資大、周期長，應(yīng)按照“統(tǒng)一規(guī)劃、科學設(shè)計、兼容協(xié)調(diào)、理念超前、技術(shù)先進”的建設(shè)思路，重點加強二次系統(tǒng)、受端電網(wǎng)、遠距離輸電網(wǎng)建設(shè)。對已建成的電網(wǎng)，要及時檢查和更新陳舊設(shè)備，從源頭上降低事故概率，提高安全穩(wěn)定性。三是注重加強監(jiān)控管理。當前，數(shù)字化控制技術(shù)、計算機技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)了電力共享、資源優(yōu)化配置，但是這種高效互聯(lián)也有弊端，電力系統(tǒng)的個別故障易引發(fā)連鎖反應(yīng)，造成大面積癱瘓。因此，在電力系統(tǒng)運行過程中加強統(tǒng)一管理和實時監(jiān)控，第一時間發(fā)現(xiàn)和排除事故隱患，顯得尤為重要。一方面，建立健全監(jiān)控管理制度，定期培訓操作人員，提高應(yīng)對突發(fā)事件的能力。另一方面，著力改善電網(wǎng)運行環(huán)境，做好日常維護性工作，降低外界因素對設(shè)備造成的損壞。

2 電力系統(tǒng)損耗的主要因素及節(jié)能措施

2.1 主要因素

電力系統(tǒng)通常在電能分配、交換電壓、電能傳輸中出現(xiàn)損耗，具體有以下四個方面的因素。一是電耗監(jiān)管制度不健全完善。有關(guān)用電部門在節(jié)能方面沒有行之有效的管理辦法，對電能消耗缺乏監(jiān)管，無法從源頭上根治電能損耗問題。二是傳輸電能的運行結(jié)構(gòu)不科學合理。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局不合理，供電過程中出現(xiàn)重疊迂回。管理維護不善，輸配電線路質(zhì)量較差，都會導(dǎo)致實際傳輸電能損耗。三是技術(shù)人員素質(zhì)不全面。技術(shù)人員業(yè)務(wù)能力與電力系統(tǒng)運行的相關(guān)要求有差距，在電力設(shè)備、輸配電線路管理維護過程中缺乏經(jīng)驗。四是配電變壓器、主變壓器的工作運行效率高。配電變壓器、主變壓器自身容量配置大，導(dǎo)致變壓器在實際運行過程中出現(xiàn)較大損耗。

2.2 節(jié)能措施

加強電能管理，淘汰低效設(shè)備，提升低耗電工藝水平，推廣節(jié)能新技術(shù)，確保生產(chǎn)和用電設(shè)備經(jīng)濟運行，提高電能利用率勢在必行。一是發(fā)電端的節(jié)能。在傳統(tǒng)的火電供電方式上，應(yīng)進一步優(yōu)化發(fā)電機組的啟動、運行方式，定期進行檢查維護，進而降低機組供電煤耗。同時對發(fā)電產(chǎn)生的廢料、廢氣進行優(yōu)化處理，提高能源的再利用率；在新能源供電領(lǐng)域上，應(yīng)大力開發(fā)推廣水力、核能、太陽能等新興發(fā)電方式，并加強對海洋溫差發(fā)電、垃圾發(fā)電、磁流體發(fā)電等再生能源供電方式的研發(fā)，進而實現(xiàn)增效、降耗、節(jié)能和環(huán)保。還可通過晶閘管串級調(diào)速、液力藕合器、變頻器調(diào)速器的安裝、變級調(diào)速電機等方式調(diào)節(jié)電動機的變化負荷，實現(xiàn)節(jié)能效果。二是輸電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能。合理規(guī)劃和建設(shè)輸電網(wǎng)，采取環(huán)形或多路供電，減少電壓等級，及時調(diào)整運行方式和負載，減少空載消耗。同時，通過選取電流密度小的導(dǎo)線或增大導(dǎo)線的橫截面積，降低電能在線路上的傳輸消耗。另外，研發(fā)新材料和智能補償器，也為降低輸電線路線損提供了新的節(jié)能方式。三是變壓器的節(jié)能。系統(tǒng)分析變電所具體的配電功率，根據(jù)用電單位和用戶的實際需求，在科學定量計算的基礎(chǔ)上，優(yōu)先選擇節(jié)能型的配電壓器和主變壓器。相關(guān)監(jiān)督部門應(yīng)加強用戶無功補償設(shè)備的配置，確保用電設(shè)備能夠在額定電壓下正常運行。同時，可采取改造變壓器的方式，將阻抗電壓、短路損耗、空載電流、空載等損耗量降到最低。四是建筑材料的節(jié)能。目前，我國已建房屋多數(shù)以上屬于高耗能建筑，在能源總消耗量中所占比例較大，建筑耗能問題不容忽視。首先，應(yīng)采用高新技術(shù)提高供暖系統(tǒng)的效率?？赏ㄟ^平衡閥及其專用智能儀表合理分配管網(wǎng)流量，可通過熱量分配表和溫度調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)用戶自行控制供能，還可通過送暖管道使用新型保暖材料的辦法，減少管道熱損；其次，改善建筑物圍護結(jié)構(gòu)減少熱量流失。應(yīng)大力推進相關(guān)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，積極推廣應(yīng)用先進的構(gòu)造技術(shù)和保溫隔熱材料，提高門窗、外墻、屋頂?shù)葒o結(jié)構(gòu)的隔熱保溫和密閉性能。最后，降低空調(diào)、照明等設(shè)備的能耗。據(jù)統(tǒng)計，空調(diào)能耗在建筑總能耗中約占35%，其能耗主要來源于冷熱源能耗和風機、水泵能耗。要改進空調(diào)節(jié)能技術(shù)，提高制冷、制熱系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)的效率。同時，要合理選用光源和燈具，比如優(yōu)先使用開啟式直接照明燈具，或選擇電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型高功率因數(shù)電感鎮(zhèn)流器，提高功率因數(shù)。五是改變用電方式?？赏ㄟ^負荷管理技術(shù)改變用戶用電方式，主要技術(shù)手段包括：直接負荷控制、可中斷負荷控制、時間控制器和需求限制器、低谷和季節(jié)性用電設(shè)備及儲能裝置。直接負荷控制是指在不影響用戶用電的情況下，通過負荷控制裝置將各類用電負荷在時序上重新組合和調(diào)度，從而降低總峰荷?？芍袛嘭摵煽刂剖窍宓闹饕侄危瑢ω摵蓚?cè)管理的實施有著重要的作用。利用時間控制器和需求限制器等自控裝置，可實現(xiàn)負荷的間歇和循環(huán)控制，進而控制電網(wǎng)錯峰。同時，在電網(wǎng)日負荷低谷期運用電器儲能裝置進行填谷，在負荷高峰期進行轉(zhuǎn)換利用，可提高用電效率，達到節(jié)能的目的。

參考文獻

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作者簡介：趙秀喬（1983，3-），女，河北省石家莊市，石家莊科林電氣股份有限公司，中級，學士學位，電力電子。