試析供配電設(shè)計中的節(jié)能方法和措施

鮑文淵+張宏震

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對于電力的依賴性日益增強(qiáng)，這就需要更多的能源消耗來產(chǎn)生足夠的電能，但是，能源危機(jī)和環(huán)境污染已成為制約世界工業(yè)發(fā)展的瓶頸，伴隨而來的清潔、低能耗的電動汽車研究開發(fā)得到了世界各國的關(guān)注，這就增加了對電能的需求。為了促進(jìn)電力工業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展，作為供配電設(shè)計人員，應(yīng)該著重考慮電力設(shè)計中的節(jié)能技術(shù)，進(jìn)而提高電能的利用率，進(jìn)一步推動我國經(jīng)濟(jì)的健康、快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：供配電設(shè)計；節(jié)能方法；措施

前言

據(jù)世界有關(guān)能源統(tǒng)計部門統(tǒng)計顯示，在2009年中國已成為世界最大的能源消耗國。面對日益嚴(yán)峻的能源環(huán)境危機(jī)，中國政府部門正在加大節(jié)能降耗指導(dǎo)工作，曾在“十二五”規(guī)劃綱要中明確提出，把節(jié)能減排作為今后各企業(yè)發(fā)展中的一項重要內(nèi)容，讓各企業(yè)樹立綠色、低碳的發(fā)展理念，切實(shí)做好節(jié)能降耗工作。作為一名電氣工作人員應(yīng)該以身作則，充分認(rèn)識到節(jié)能的重要性，放眼全局，通過在供配電系統(tǒng)中合理運(yùn)用節(jié)能方法和措施，來促進(jìn)國家節(jié)能降耗戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。

1供配電設(shè)計的特點(diǎn)

具體來說，供配電設(shè)計具有以下幾個方面的特點(diǎn)，需要相關(guān)部門予以高度重視：第一，低壓配電系統(tǒng)，其作為供配電設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以分為樹干式、混合式以及放射式等幾種類型，具體可以依據(jù)供配電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況予以合理選擇；第二，斷路器，其可以分為真空斷路器、氣體絕緣斷路器以及油斷路器等幾種類型，隨著組合式變電所的發(fā)展，前兩者在實(shí)際應(yīng)用過程中較為廣泛；第三，變壓器，其主要可以分為環(huán)氧樹脂澆筑式、油浸式以及干式等三種類型，前兩者具有防火、防潮、噪音小、易搬運(yùn)等優(yōu)勢，具有較高的使用價值；第四，電力與照明，因國內(nèi)電力與照明實(shí)行不同的電價，為此在供配電系統(tǒng)設(shè)計過程中還需要將電力與照明進(jìn)行分開配電，并依據(jù)實(shí)際情況，將整個電力與照明系統(tǒng)分為正常電力、事故電力、正常照明以及事故照明等方面，依據(jù)其特點(diǎn)的不同對其供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，確保整個供配電系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。

2供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃

在設(shè)計供配電系統(tǒng)的總體方案時，應(yīng)綜合考慮供電距離及用電負(fù)荷的大小、特性、分布來確定供電電壓等級，科學(xué)、合理規(guī)劃供配電系統(tǒng)。節(jié)約供配電系統(tǒng)電能與投資方面，可以通過減少配變電級數(shù)，簡化接線等方式實(shí)現(xiàn)，同時在選擇變壓器臺數(shù)與容量時，應(yīng)綜合考慮負(fù)荷特點(diǎn)及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在確定受晝夜或季節(jié)變化較大的地區(qū)的變壓器容量時，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷變化全面考慮變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

通常線路電流會隨著供電電壓的升高而降低，可以通過提高供電電壓的方式來減少供電線路的電能損耗，應(yīng)盡量把總變電所與配電所修建在距離負(fù)荷中心近的位置，這樣可以縮短供電半徑，降低供電線路上的損耗，此外在滿足供電電壓要求的前提下，可以通過增大線路的電壓等級來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。但在提高線路電壓等級的同時，也要同時提高電氣設(shè)備的絕緣性能，這樣建設(shè)投資也必然會增大，因此在通過提高電壓等級來實(shí)現(xiàn)節(jié)能時，必須合理對比技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、綜合考慮。此外在確定供配電系統(tǒng)總體方案的電壓等級時，對各級電壓等級與對應(yīng)的線路輸送能力之間的關(guān)系也應(yīng)充分考慮在內(nèi)。

3供配電設(shè)計中的節(jié)能方法和措施

3.1供配電線路的設(shè)計

3.1.1 減少電路導(dǎo)線的長度

在供配電裝置設(shè)計的允許下，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。

3.1.2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。

3.1.3 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。

3.2照明節(jié)能設(shè)計

3.2.1節(jié)能燈具與燈具控制的選擇

在建筑照明中，可以從燈具本身出發(fā)，考慮選用高效節(jié)能燈具型開關(guān)或裝置，這是一種有效的節(jié)電方法。根據(jù)不同工作區(qū)域的照明要求，可以適當(dāng)?shù)卦黾诱彰鏖_關(guān)個數(shù)或者節(jié)能燈具的數(shù)目，例如：對于臥室等場所可以選擇采用可調(diào)控亮度的開關(guān)，對于樓道可以選擇聲控?zé)艟叩取?/p>

3.2.2自然光的充分利用

為了讓建筑物內(nèi)得到良好的采光效果，可以充分利用自然光。例如，在條件允許的場所，可以適當(dāng)?shù)貙⒋皯糸_大；對于無法打開窗戶的場所，應(yīng)該采用透光強(qiáng)度好的玻璃等。良好的采光條件就間接地減少了電能的利用，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

3.3 電氣設(shè)備選擇

在設(shè)計供配電系統(tǒng)時，電氣設(shè)備選擇要科學(xué)、合理，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)，改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的節(jié)能降耗。在企業(yè)的無功功率消耗中，一般70% 是異步電動機(jī)消耗的，20% 的是變壓器消耗的，而線路消耗的無功功率大約只占到10% 左右。因此在設(shè)計時，必須科學(xué)選擇變壓器的容量，可以通過同步電動機(jī)或采用帶空載切除功能的間隙工作設(shè)備來提高用電單位的自然功率因素，達(dá)到節(jié)能的目的。

提高電動機(jī)的運(yùn)行效率與功率因素可以大大降低電動機(jī)的能量損耗，載荷較輕的情況下，異步電動機(jī)的功率因數(shù)一般較低，而滿載時功率因素相對較高，因此在設(shè)計時一定要正確選擇電動機(jī)容量，要讓電動機(jī)的運(yùn)行盡可能滿負(fù)荷，這樣會使自然功率因數(shù)大大提高，并且在設(shè)計時要選用高效節(jié)能電動機(jī)，要在綜合考慮負(fù)荷特性、啟動次數(shù)、調(diào)速等方面的因素后，科學(xué)、合理選擇電動機(jī)，避免出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。

在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用異步電動機(jī)的地方非常多，異步電動機(jī)運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要是功率因數(shù)與效率，并且二者具有一定相關(guān)性。異步電動機(jī)的功率因數(shù)會隨著效率的改變而改變。此外在生產(chǎn)工藝條件允許的條件下，綜合比較了技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素后發(fā)現(xiàn)，若工藝設(shè)備可以采用同步電動機(jī)，就盡量采用同步電動機(jī)，這樣可以借助其過勵磁超前運(yùn)行的優(yōu)勢，使系統(tǒng)的感性無功功率得到充分補(bǔ)償。在供配電系統(tǒng)中，經(jīng)常用到的一種電能傳遞設(shè)備就是變壓器，它的主要作用是變換電能的電壓等級，電源給變壓器提供了有功功率后，經(jīng)過變壓器的能量轉(zhuǎn)換，最終轉(zhuǎn)換成設(shè)備所需要的電壓等級。在變壓器轉(zhuǎn)換能量的過程中，有功功率的消耗主要為繞組電阻上產(chǎn)生的銅損與特芯上產(chǎn)生的鐵損。

3.4人工無功功率補(bǔ)償

3.4.1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。

3.4.2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。

4結(jié)束語

綜上所述，電能是當(dāng)今社會使用最廣的一項能源，也是耗損較為嚴(yán)重的能源之一。隨著電能在企業(yè)發(fā)展和日常生活中的用途逐漸廣泛，人們對電能的需求量也日益增加，隨之而來的浪費(fèi)現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重，而電能也越來越緊缺。因此，供配電設(shè)計中的節(jié)能設(shè)計的發(fā)展成為緩解能源緊缺和浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保理念勢在必行的一步。優(yōu)秀的節(jié)能設(shè)計方案，不僅能降低電網(wǎng)工程在電路傳輸過程減少電能的損耗，還可以給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益，因此電路節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用，在一定程度上起到了電能能源節(jié)約的積極作用，為我國國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展帶來長久利益。

參考文獻(xiàn)：

[1]李良才.照明節(jié)能和供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的討論[J].陜西建筑，201l（2）：9—10.

[2]劉偉. 供配電設(shè)計中的節(jié)能方法和措施初探[J]. 科技資訊，2013，16：91.

[3]韓貴晶. 供配電設(shè)計中節(jié)能方法與技術(shù)措施的運(yùn)用實(shí)踐[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，15：169.