電力工程設(shè)計(jì)中的節(jié)電問(wèn)題

張文英

摘要：目前我國(guó)還是一個(gè)電力資源缺乏的國(guó)家，可以說(shuō)節(jié)約電能是一種能源開(kāi)發(fā)，可以緩解用電的緊張程度。電力工程設(shè)計(jì)中的節(jié)電問(wèn)題是一個(gè)比較系統(tǒng)的項(xiàng)目，需要對(duì)整體有一個(gè)好的把握，對(duì)各個(gè)要素進(jìn)行分析，才能保證節(jié)能的實(shí)現(xiàn)。本文對(duì)該問(wèn)題做了簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：電力工程;設(shè)計(jì);節(jié)電問(wèn)題;電壓

前 ?言

隨著現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)電氣化自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展和各種辦公及家用電器等用電設(shè)備的大量普及電能的需求量一直在急劇增長(zhǎng)。另一方面，電能是各種能源中最為昂貴的一種，有資料表明電能的費(fèi)用大約是煤的8倍、煤氣的6倍，所以節(jié)約電能還可以獲取可觀的節(jié)約資金。再者節(jié)約電能可間接地減少用于發(fā)電的其他能源的污染。因此，電力設(shè)計(jì)是其關(guān)鍵。

一、電力工程設(shè)計(jì)的問(wèn)題分析

初步設(shè)計(jì)之前，對(duì)用電負(fù)荷的估計(jì)偏差較大。負(fù)荷估側(cè)與調(diào)查時(shí)，被征求意見(jiàn)的部門往往偏高估計(jì)今后的用電負(fù)荷。再加上有一步到位及擔(dān)心電不夠用等心理，籌建方向設(shè)計(jì)方提供的資料往往已有了不少水分。電力工程設(shè)計(jì)中，無(wú)論是由籌建方提供的用電負(fù)荷資料，還是通用型辦公樓，設(shè)計(jì)人員充分聽(tīng)取業(yè)主方的意見(jiàn)，在計(jì)算負(fù)荷時(shí)考慮設(shè)備同時(shí)率因素，對(duì)于設(shè)備的負(fù)載率重視不夠。

例如：10臺(tái)電梯的負(fù)荷，不能簡(jiǎn)單的以所配電機(jī)功率乘以同時(shí)率。實(shí)際上，電梯配置的電機(jī)其功率大小是能在電梯滿載時(shí)正常運(yùn)行為依據(jù)（考慮到超載、人數(shù)等因素）。若電梯只有幾個(gè)人，電梯的有功功率是低于電機(jī)銘牌所示出力的。還應(yīng)考慮電梯載人下降時(shí)的功率消耗更少。所以設(shè)計(jì)的計(jì)算負(fù)荷一般偏于保守。工程設(shè)計(jì)完成后缺乏相應(yīng)的跟蹤驗(yàn)證。如設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算、預(yù)測(cè)和使用的設(shè)計(jì)規(guī)范與實(shí)踐是否基本相符，若不符，偏差有多大，原因在哪里。研究和總結(jié)，積累一定的數(shù)據(jù)，使以后同類型建筑工程的負(fù)荷計(jì)算有了實(shí)際的參照。再則目前的節(jié)電技術(shù)科技含量越來(lái)越高，節(jié)電節(jié)能已深入人心。

二、節(jié)能設(shè)計(jì)的途徑

1.選擇最佳導(dǎo)體截面

導(dǎo)體使電能輸送成為可能，但是由于導(dǎo)體電阻的存在，使導(dǎo)體在傳輸電能過(guò)程中要消耗掉一些能量。通常設(shè)計(jì)中選擇導(dǎo)體的截面是按滿足允許溫升、電壓損失、機(jī)械強(qiáng)度等要求的最小截面來(lái)選擇，而不是按最佳導(dǎo)體截面來(lái)選擇。所謂最佳導(dǎo)體截面就之和達(dá)到最少時(shí)的截面。比如說(shuō)如果采用規(guī)定的導(dǎo)體截面的最小者，那么初始投資是小了，但會(huì)造成較大的線路損耗和導(dǎo)體較熱的運(yùn)行;如果采用較大截面的導(dǎo)體，初始投資雖然要大一些，但線路的損耗減小了，使線路在整個(gè)壽命使用期中節(jié)約了電能和費(fèi)用，且所節(jié)約的電能和費(fèi)用要相當(dāng)于因增加導(dǎo)體截面而增加的費(fèi)用的許多倍。這樣采用較大截面的導(dǎo)體，雖然初始投資加大了些，但獲得的長(zhǎng)期效益是顯著的，是非常值得的。

導(dǎo)體的損耗是以熱的形式消耗掉的，小截面的導(dǎo)體，損耗大，導(dǎo)體運(yùn)行的溫度高。導(dǎo)體的溫度也影響導(dǎo)體的電阻，在溫度升高時(shí)導(dǎo)體的電阻將增大。導(dǎo)體的電阻增大，導(dǎo)體的損耗也跟著增大。從這一點(diǎn)看，選擇較大截面的電纜，在降低導(dǎo)體運(yùn)行溫度的同時(shí)也間接地降低了導(dǎo)體的電阻及損耗。對(duì)電纜電線而言，導(dǎo)體的溫度低還會(huì)降低絕緣材料的老化速度，使其使用壽命增長(zhǎng)且更安全可靠。

2.提高供配電系統(tǒng)的電壓等級(jí)

供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先是根據(jù)用電設(shè)備的用電容量、特性、供電距離、及當(dāng)?shù)毓搽娋W(wǎng)的現(xiàn)狀等因消耗及減少對(duì)環(huán)境的合理確定供電系統(tǒng)的電壓等級(jí);然后根據(jù)用電設(shè)備的電壓要求、負(fù)荷的大小與負(fù)荷的分布情況及配電范圍等確定配電系統(tǒng)的電壓等級(jí)。原則上應(yīng)采用高電壓深入負(fù)荷中心供電，避免低電壓、大容量、長(zhǎng)距離送電，以減少輸電線路損失，提高電能質(zhì)量。一般情況下，單臺(tái)設(shè)備容量在8000——1000KVA時(shí)宜用35KV及以上的電壓供電，單臺(tái)設(shè)備容量在25000KVA以上時(shí)宜用110KV及以上的電壓供電。

輸送同樣功率的電能時(shí)，如果采用較高電壓，則輸電線路上流過(guò)的電流就小，因此相同截面的輸電線路上的電能損失就小，從而達(dá)到了節(jié)約電能的目的。在輸電容量相同、輸電距離相同及輸電線路截面相同的前提下，采用6KV電壓供電與采用10KV電壓供電相比，輸電線路的損失相差約2.8倍;同樣采用35KV電壓供電與采用110KV電壓供電相比，輸電線路損失相差約9.9倍，可見(jiàn)提高供配電電壓等級(jí)是節(jié)約電能的有效措施。采用高電壓深入負(fù)荷中心供電的另一目的是要縮短配電線路的長(zhǎng)度，因?yàn)椴捎孟嗤碾妷旱燃?jí)來(lái)輸送相同容量的電能，如果輸電線路越長(zhǎng)則輸電線路的損耗也越大。還有如果采用較高的電壓來(lái)輸送同樣功率的電能，因電流小，輸電線路引起的電壓降也小，更可保證用電設(shè)備得到質(zhì)量良好的電能，可以說(shuō)是一舉兩得。

3.提高功率因數(shù)

由于電網(wǎng)中大量使用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及變壓器等用電設(shè)備，其中感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的用電量將占全部用電量的60%以上。一般情況下，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)在0.8左右，在輕負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)會(huì)急劇下降。往往傳動(dòng)裝置所配的電動(dòng)機(jī)功率偏大，所以感應(yīng)電動(dòng)機(jī)很少會(huì)在滿負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)一般都在0.8以下。功率因數(shù)低意味著電力系統(tǒng)除了向用電設(shè)備供給有功功率外，還需供給大量的無(wú)功功率，從而使發(fā)電和輸配電設(shè)備的能力不能被充分利用。功率因數(shù)低還意味著輸電線路的損耗大及輸配電線路的電壓降大。

提高功率因數(shù)的意義在于減少電網(wǎng)中的無(wú)功功率損耗，使發(fā)電和輸配電設(shè)備的供電能力得以提高;減小視在功率及負(fù)荷電流，導(dǎo)致變配電設(shè)備如變壓器和電纜截面有了富裕，從而可以輸送更多的電能，向更多的用電設(shè)備供電;減少供配電系統(tǒng)的電壓降。提高供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量;提高功率因數(shù)，可以減小輸電線路的截面及降低變壓器的容量等，減少工程的投資費(fèi)用。

三、電力工程設(shè)計(jì)節(jié)電的保障措施

1.采用先進(jìn)的控制裝置

工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，有些生產(chǎn)設(shè)備要求按工藝順序?qū)崿F(xiàn)聯(lián)鎖控制。比如大型連續(xù)生產(chǎn)的皮帶等運(yùn)輸系統(tǒng)，一般是要求逆流程起動(dòng)順流程停車。對(duì)線路較長(zhǎng)、設(shè)備較多且用電容量較大的系統(tǒng)，如果按過(guò)去的老方式控制，會(huì)使較多的設(shè)備處于空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)一段時(shí)間，這樣就浪費(fèi)了大量的電能。

2.采用變頻調(diào)速技術(shù)

在工業(yè)企業(yè)中需要大量使用風(fēng)機(jī)和水泵，其中大部分的風(fēng)機(jī)和水泵需要根據(jù)不同的工藝情況調(diào)節(jié)風(fēng)和水的壓力或流量，以往壓力或流量的調(diào)節(jié)是通是指初始投資和整個(gè)導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)壽命，中的損耗費(fèi)用過(guò)調(diào)節(jié)管道上的閥門開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，結(jié)果是造成電能的大量浪費(fèi)。即使是不需要調(diào)節(jié)壓力或流量的風(fēng)機(jī)與水泵，由于與之配套的電動(dòng)機(jī)功率都比實(shí)際需要的大，所以電動(dòng)機(jī)也不是在額定功率下運(yùn)行，如果不采取措施同樣存在電能浪費(fèi)的問(wèn)題。

四、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)電力工程設(shè)計(jì)上的節(jié)能是我國(guó)創(chuàng)建資源節(jié)約型社會(huì)的一部分，在設(shè)計(jì)上降低能耗是為今后的用電做的表率。希望以后還能對(duì)此作出更加深入的研究，用于指導(dǎo)實(shí)際的工作。

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