供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施探微

孫宇

滄州旭陽化工有限公司

【摘 要】某化工廠在設(shè)計供電系統(tǒng)時，為了節(jié)約電能，需要對供電系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計。電能作為該工程的主要能源，對工廠正常運(yùn)行有比較大的影響。如何保證用電的安全性，節(jié)省用電量，保證用電的質(zhì)量，已經(jīng)成為工廠當(dāng)前需要重點(diǎn)解決的一個問題，只有建立一個經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的供電系統(tǒng)，才可以達(dá)到節(jié)約電能的目的。本文根據(jù)筆者工作實(shí)踐，對供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施進(jìn)行了分析和探討。

【關(guān)鍵詞】供配電；系統(tǒng)；節(jié)能；措施

引言

電力能源作為一種清潔能源，是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡?，近幾年隨著能源日益緊缺，如何節(jié)省電力能源，提高能源的利用率，已經(jīng)成為當(dāng)前供電系統(tǒng)需要重點(diǎn)解決的問題。在供電系統(tǒng)節(jié)能過程中，常用的技術(shù)措施主要包括提升功率因素、降低線路損耗、平衡三相負(fù)荷、抑制諧波等方面。

一、供電系統(tǒng)常用節(jié)電技術(shù)措施

（一）提升功率因素

在電力系統(tǒng)中，功率因素是對配電系統(tǒng)節(jié)電效果造成影響的主要因素，提升供配電網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)，進(jìn)行無功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)節(jié)能的一項(xiàng)重要技術(shù)。在電力系統(tǒng)中，無功功率會對變配電系統(tǒng)的供電容量造成限制，對供配電網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量造成影響，導(dǎo)致供配電網(wǎng)絡(luò)線損率增加；而對供配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，不僅可以提升和保證電能質(zhì)量，同時可以有效降低電能消耗。

（二） 降低線路損耗

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，線路損耗是我國供配電系統(tǒng)中耗電量比較多的部分，為了降低線路損耗，要盡可能降低導(dǎo)線的長度，施工和設(shè)計的過程中，配電箱出線回路和低壓柜要盡量保持為直線，盡可能少走回頭線[1]。變配電要盡量接近負(fù)荷中心，當(dāng)線路比較長時，要在保證截流量熱穩(wěn)定、降低電壓、保護(hù)配合的基礎(chǔ)上，盡可能增加一級導(dǎo)線的橫截面積，這雖然會導(dǎo)致線路費(fèi)用增加，但是卻減少了電能的消耗，降低了年運(yùn)行費(fèi)用。

（三）三相負(fù)荷平衡

低壓線路運(yùn)行過程中，受高次諧波和單向相諧波的影響，導(dǎo)致三相負(fù)荷不平衡。為了降低三相負(fù)荷不平衡造成的能耗過高，需要對三相負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，保證三相負(fù)荷不平衡度可以達(dá)到規(guī)范要求，這需要使用濾波器對諧波進(jìn)行抑制。

二、供電系統(tǒng)節(jié)電措施

（一）選擇主接線

1.選擇接線方案。

本廠電源總進(jìn)線為110kV，車間供電需要經(jīng)過工廠總降壓變電所降壓后才可以使用。主接線對電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性、變電所設(shè)備的類型和布置方式、機(jī)電保護(hù)方式等都有比較大的聯(lián)系，是供電系統(tǒng)設(shè)計中非常重要的環(huán)節(jié)。一次側(cè)使用內(nèi)橋式連接，二次側(cè)使用單母線分段總降壓變電所。一般來說、內(nèi)橋式接線在電源線路比較長，容易發(fā)生故障而停電檢修的線路中應(yīng)用比較多，而且變電所變壓器不用經(jīng)常對總降壓變電所進(jìn)行切換。一次側(cè)使用外橋式連接的方式進(jìn)行連接，二次側(cè)使用單母線分段總降壓變電所，這種主接線的方式具有較高的靈活性，供電可靠性比較高，適合在一級負(fù)荷和二級負(fù)荷工廠使用。這種外僑式接線方式適合在變電所負(fù)荷變化比較大、電源線路比較短的變電所中使用；另外，一次電源電網(wǎng)使用環(huán)形接線方式時，也可以使用這種接線方式。

2.主接線的選擇和確定。

（1）10kV 側(cè)接線方案選擇。單母線分段旁路母線具有下述優(yōu)點(diǎn)：供電系統(tǒng)可以靈活運(yùn)行，具有較高的供電可靠性，一般在出線回路不多時使用。但是，對于負(fù)荷比較重的中小型變電所，由于母線隔離開關(guān)和母線出現(xiàn)故障時，所有的支路都要立即停止工作，因而在對引出線短路器進(jìn)行檢修時需要中止供電。單母線帶旁路母線優(yōu)點(diǎn)：可靠性高，在對斷路器故障進(jìn)行檢修時，可以在不停電的情況下進(jìn)行，但供電缺乏靈活性，適合對重要用戶進(jìn)行供電。通過對比兩種接線方案，本工廠選擇單母線分段接線方式作為接線方案。

（2）110kV 側(cè)接線方案選擇單母線分段帶旁路母線的優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行靈活、可靠性高等，主要應(yīng)用于負(fù)荷比較重、回路數(shù)不多的中小型變電所。單母線分段接線優(yōu)點(diǎn)：可靠性較高，故障率比較低，投入資金少。線路靈活性好，通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運(yùn)動，負(fù)荷和電源會在母線上進(jìn)行平均分配，在斷開母線斷路器后，可以將變電所負(fù)荷全部接到兩條電源上。兩組方案相比，單母線分段接線方案更適合在本工廠中使用。供電系統(tǒng)接線本廠電源設(shè)計進(jìn)線電壓為110kV，利用工廠總降壓變電所將電壓降低至10kV，然后利用車間變電所，降成工廠設(shè)備運(yùn)行電壓220V/380V。因?yàn)殡娫催M(jìn)線線路較長，并且發(fā)生的停電事故和故障事故較多，而且不需要經(jīng)常切換變壓器。所以，總降壓變電所一次側(cè)使用外橋式接線方式，二次側(cè)使用單母線分段總降壓變電所接線方案。

（二）合理選擇變壓器

本廠選擇節(jié)電性更好的節(jié)電干式變壓器，型號為SCB11-1000/10（執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB1094.11-2007）。由于干式變壓器的線圈和鐵芯不會浸沒在絕緣液體中，具有安全、省電、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)[2]。具體優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）鐵芯使用優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒曲向硅鋼片卷繞成型，不存在接縫，為比較完整的密閉性整體，當(dāng)負(fù)荷超過額定荷載時具有顯著的抗沖擊優(yōu)勢。

（2）鐵芯硅鋼片使用45°全斜接縫，保證磁通可以順著硅鋼片接縫處通過，從而有效降低空載時激磁電流，降低能耗。

（3）硅鋼片有磁化性特點(diǎn)，通過利用這一特點(diǎn)可以降低渦流損耗，減少變壓器空載過程中對電能的消耗。

（三）減少配電線路電能損耗措施

在電流不變的情況下，線路長度越大，電阻越大，產(chǎn)生的能耗也越大。為了降低電能消耗，需要做好下述幾點(diǎn)。1）加大導(dǎo)線橫截面積。在保證負(fù)載電流量充足、供電電壓穩(wěn)定的情況下，可以增加導(dǎo)線的橫截面積，雖然短期，會加大投入，但從長期看，會降低運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)省電能。2）縮短導(dǎo)線長度。設(shè)計配電箱和低壓箱出線回路時，盡可能走直線，并且設(shè)計變配電所要盡可能接近負(fù)荷聚集的區(qū)域，低壓線路供電半徑保持在200m 內(nèi)，少負(fù)荷區(qū)供電半徑控制在250m 內(nèi)，負(fù)荷密集區(qū)供電半徑控制在150m 內(nèi)。

（四）對三相負(fù)荷進(jìn)行平衡

為了降低三相負(fù)荷不平衡能耗，需要對三相負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，保證不平衡度可以達(dá)到規(guī)定要求：（1）支線和干線首段的不平衡度要保持在20%的范圍內(nèi)；（2）配電變壓器出口位置電流不平衡度要保持在10%的范圍內(nèi)；（3）中性線電流的強(qiáng)度要控制在額定電流強(qiáng)度的1/4；（4）平均分配三相配電干線，最小相負(fù)荷要控制在三相負(fù)荷平均值控制的85%以上，最大相負(fù)荷要控制在三相負(fù)荷平均值的115%內(nèi)。

（五） 無功補(bǔ)償10kV 配電

無功補(bǔ)償主要對配電變壓器低壓側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償，并輔以高壓補(bǔ)償。無功補(bǔ)償裝置容量設(shè)計為變壓器最大負(fù)載率的75%，設(shè)計負(fù)荷自然功率因素為0.85，主變壓器容量按照20%～40%配置?？梢越Y(jié)合負(fù)荷的基本特征，進(jìn)行無功補(bǔ)償裝置的配置。進(jìn)行無功補(bǔ)償前，要做好經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，保證選擇的電容補(bǔ)償容量方案節(jié)能效益最好、投入資金最小，最大限度降低無功損耗。

三、結(jié)語

綜上所述，供配電系統(tǒng)是節(jié)電的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)閿?shù)量和容量都比較大，因此需要分析配電變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，確保配電變壓器處在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的狀態(tài)下；選擇節(jié)電性良好的干式配電變壓器，進(jìn)行無功補(bǔ)償，降低電能損耗，提高供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李學(xué).工礦企業(yè)供用電系統(tǒng)全面節(jié)電技術(shù)[J].節(jié)能與環(huán)保，2008（4）：38-39.

[2]周杰.淺析供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)措施[J].民營科技，2009（4）：196-196.