淺議工廠供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施

于 剛

（大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司，遼寧大連 116000）

經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的升級(jí)轉(zhuǎn)型以及人們生活水平的全面提升，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)提出了較高要求，電力使用規(guī)模不斷擴(kuò)大，但也由此帶來(lái)了能源枯竭的問(wèn)題。特別是工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域，如何警覺高能耗問(wèn)題始終是業(yè)內(nèi)難題，而工廠供配電系統(tǒng)作為重要的電力輸出場(chǎng)所，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制，自然就成為了改革的關(guān)鍵。

1 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的價(jià)值

供配電系統(tǒng)直接決定著電力運(yùn)輸效率，也就是說(shuō)，合理優(yōu)質(zhì)的供配電系統(tǒng)能夠有效提高電力工作效率，同時(shí)能夠確保穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的電力輸出。但因傳統(tǒng)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺少節(jié)能考量，不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了較大破壞，而且無(wú)形中加大了建設(shè)成本和資源能耗。而供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)成為當(dāng)前主流，其實(shí)現(xiàn)不僅可以解決上述問(wèn)題，而且還有著其他方面的顯著優(yōu)勢(shì)。盡管我國(guó)電網(wǎng)設(shè)計(jì)已經(jīng)相對(duì)成熟，但依然存在許多問(wèn)題，特別是傳統(tǒng)電網(wǎng)的節(jié)能性還有較大提升空間，但這是一個(gè)十分龐大的系統(tǒng)工程，實(shí)施難度較高。當(dāng)隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)優(yōu)化，電力行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)型，就必須加強(qiáng)供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，這是確保整個(gè)行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的健康發(fā)展的重要前提。甚至說(shuō)，只有通過(guò)供配電系統(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化和創(chuàng)新發(fā)展，才能有效降低電力能耗，進(jìn)而拓展工業(yè)生產(chǎn)主體的效益空間，釋放國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展活力[1]。

2 工廠供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的基本原則

工廠配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)高效實(shí)現(xiàn)的前提，是要遵循一定的原則，這不僅是提高節(jié)能實(shí)現(xiàn)效率的保障，而且是確保工廠效益最大化的基石，具體原則如下。

2.1 經(jīng)濟(jì)性

在確保各項(xiàng)機(jī)制運(yùn)行完備的基礎(chǔ)上，全面落實(shí)工廠供配電系統(tǒng)節(jié)能措施，最大程度地降低運(yùn)作成本，提高電力使用效率，切不可一味強(qiáng)調(diào)節(jié)能而損害企業(yè)合法權(quán)益。

2.2 實(shí)事求是

為了實(shí)現(xiàn)效益最大化目標(biāo)，相關(guān)主體必須結(jié)合實(shí)際，在全面分析電耗數(shù)據(jù)監(jiān)控結(jié)果的基礎(chǔ)上，找明電耗原因，并制定有效的節(jié)能措施，逐步推進(jìn)工廠供配電系統(tǒng)節(jié)能目標(biāo)的達(dá)成。

2.3 最優(yōu)化

隨著綠色經(jīng)濟(jì)、節(jié)能型社會(huì)等理念的廣泛落實(shí)，在今后的工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，節(jié)能性將成為首要原則，節(jié)能新技術(shù)也將得到全面開發(fā)與應(yīng)用，如永磁接觸器、電機(jī)變頻技術(shù)等。但需要明確是，不能過(guò)于強(qiáng)調(diào)節(jié)能性而忽略經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)檫^(guò)度節(jié)能設(shè)計(jì)有可能造成電力傳輸效率下降，最終無(wú)法達(dá)到預(yù)期標(biāo)紅尊，以及安全性也無(wú)法得到保證。所以，在工廠供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施落實(shí)中，要堅(jiān)持最優(yōu)化原則，就是在綜合考量各種元素的基礎(chǔ)上，制定最佳的實(shí)施方案[2]。

3 工廠供配電系統(tǒng)節(jié)能措施分析

在明確供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)價(jià)值和原則的基礎(chǔ)上，工廠必須結(jié)合實(shí)際，在客觀審視現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，明確現(xiàn)實(shí)問(wèn)題所在，并采取有效措施加以改進(jìn)優(yōu)化，以盡快完成供配電系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行，進(jìn)一步拓展自身效益空間，以及推動(dòng)整個(gè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。

3.1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

目前，在工廠供配電系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)措施中，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)措施，該技術(shù)主要有三種方式，包括集中式、分組式、單一式。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用層面，配電室高壓側(cè)或低壓側(cè)基本采用集中式來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償，補(bǔ)償后的功率因式可以達(dá)到政府規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，但此種方式相對(duì)單一且存在局限，就是該方式無(wú)法彌補(bǔ)配電線路和車間用電設(shè)備無(wú)功功率所帶來(lái)的損耗，因此在實(shí)際應(yīng)用中，工廠要結(jié)合具體負(fù)荷分布，在車間配電柜處安裝無(wú)功補(bǔ)償器，啟動(dòng)頻率較高的大型感性負(fù)載處要增設(shè)SVC 補(bǔ)償裝置，以實(shí)現(xiàn)集中式、分組式、獨(dú)立式的有機(jī)結(jié)合，最大程度地減少電耗[3]。當(dāng)然，合理選擇補(bǔ)償器也顯得至關(guān)重要，固定補(bǔ)償器和借助交流接觸器投切并聯(lián)電容器的方式是最為常見的，但這種方式在負(fù)荷較大的時(shí)候很容易帶來(lái)欠補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，而在負(fù)荷較小時(shí)則很容易帶來(lái)過(guò)補(bǔ)償問(wèn)題，后者無(wú)疑有著較大的危害性，不僅會(huì)造成電壓升高，對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行造成威脅，而且會(huì)提高網(wǎng)絡(luò)損耗，不利于實(shí)現(xiàn)整個(gè)供配電系統(tǒng)的節(jié)能。當(dāng)負(fù)荷變化較為頻繁時(shí)，上述方式因自身局限及主回路熔斷器損壞風(fēng)險(xiǎn)，通常會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償不及時(shí)或無(wú)法補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，這是需要關(guān)注和改進(jìn)的關(guān)鍵問(wèn)題。也就是說(shuō)，在工廠供配電系統(tǒng)節(jié)能措施落實(shí)中，要結(jié)合實(shí)際合理應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，確保經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性、安全性的統(tǒng)一。

3.2 降低線路輸電損耗

線路長(zhǎng)度、運(yùn)行電流直接關(guān)系到線路輸電損耗的大小，對(duì)于負(fù)荷集中的線路應(yīng)采取分流的方式降低線路負(fù)荷電流，進(jìn)而達(dá)到降低線路線損的目的。導(dǎo)線截面積大小同樣是線損的影響因素，一般為了降低線路壓強(qiáng)和損耗，會(huì)使用截面積較大的導(dǎo)線，但顯然這是在未考慮經(jīng)濟(jì)性原則的基礎(chǔ)上提出的。另外，相關(guān)研究結(jié)果顯示，當(dāng)導(dǎo)線截面積達(dá)到某一點(diǎn)時(shí)，截面積與線路壓強(qiáng)和線損就會(huì)呈負(fù)相關(guān)，就是前者的加大不會(huì)帶來(lái)后者明顯降低。線損不僅和線路電阻之間存在關(guān)聯(lián)，而且和線路阻抗、長(zhǎng)度有著密切關(guān)聯(lián)，而阻抗與截面積之間不存在關(guān)聯(lián)，這就決定了單純依靠提高導(dǎo)線截面積來(lái)降低損耗是不合理的，必須要綜合考慮線路壓強(qiáng)、發(fā)熱、阻抗、電流密度等因素進(jìn)行合理實(shí)施。隨著鎮(zhèn)流器在變頻設(shè)備、照明設(shè)備中的廣泛應(yīng)用，使得供配電系統(tǒng)高次諧波增加，三相電流平衡性打破，同樣帶來(lái)了中性線電流的加大，而這勢(shì)必會(huì)提高線損[4]。因此，應(yīng)摒除傳統(tǒng)線路配置模式，通過(guò)提高中性線導(dǎo)線截面積的方式達(dá)到降損目的。工廠生產(chǎn)車間的電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載大量使用，同樣會(huì)帶來(lái)功率因素的降低，若是無(wú)功功率在局部場(chǎng)所無(wú)法得到有效補(bǔ)償，則會(huì)造成無(wú)功環(huán)流的產(chǎn)生，如此不僅會(huì)加大線路損耗，而且會(huì)降低供電質(zhì)量，因此采取并聯(lián)電容器等措施實(shí)施補(bǔ)償是有效的解決措施。此外，還要對(duì)導(dǎo)線連接方式進(jìn)行優(yōu)化。在導(dǎo)線連結(jié)中，相關(guān)人員應(yīng)盡量選取線夾連接方式，避免使用纏繞連接方式，同時(shí)要規(guī)避銅鋁接觸。盡量采用鋁銅過(guò)渡線夾，在正式裝配前，要對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)處置，避免發(fā)生銹蝕，而在具體安裝中則要確保連接牢固。

3.3 合理使用電氣設(shè)備與先進(jìn)技術(shù)

在供配電系統(tǒng)節(jié)能的實(shí)現(xiàn)中，變壓器是最為重要的電氣設(shè)備之一，其損耗主要包括銅損和鐵損，空載時(shí)的有功損耗通常與鐵損相近，且是穩(wěn)定的，負(fù)載時(shí)的有功損耗則與銅損相近，且與負(fù)荷大小呈正相關(guān)，因此在節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)必須結(jié)合企業(yè)負(fù)荷實(shí)際，合理控制變壓器容量，確保經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能，有效降低電能損耗。另外，對(duì)于普遍存在的老式變壓器，除了存在高損耗問(wèn)題外，還存在較大的安全隱患，因此做好變壓器的換代升級(jí)也顯得尤為必要和重要。還有，許多陳舊設(shè)備和技術(shù)也應(yīng)該及時(shí)淘汰，雖然前期投入較大，但后期收益也十分可觀，企業(yè)管理者必須樹立前瞻思維加快新技術(shù)應(yīng)用，這樣不僅能夠確保電氣設(shè)備的安全高效運(yùn)營(yíng)，而且能夠降低用電成本，進(jìn)而拓展企業(yè)效益空間。比如，可摒棄以往電熱管加熱的方式，采取電磁感應(yīng)加熱鍋爐，這樣就能夠有效提高熱效率，達(dá)到降低電損耗效果。當(dāng)然，電動(dòng)機(jī)變頻控制技術(shù)的應(yīng)用也是重要的節(jié)能路徑，同樣具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。最后需要指明的是，當(dāng)前企業(yè)內(nèi)部大量存在的變頻設(shè)備、鎮(zhèn)流設(shè)備等，都會(huì)加大非線性負(fù)載，也是需要進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注的，對(duì)此可采用能夠抑制高次諧波的連接組別變壓器，或采用有源濾波和無(wú)源濾波器對(duì)諧波實(shí)施抑制[5]。

3.4 普及節(jié)能照明系統(tǒng)

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)照明用電總量在整個(gè)發(fā)電量中的占比非常高，這就決定了照明節(jié)能的重要性。隨著白熾燈全面退出歷史舞臺(tái)，涌現(xiàn)了一大批節(jié)能優(yōu)質(zhì)的燈具，并在日常生活工作中扮演了重要角色。因此，在工廠供配電系統(tǒng)節(jié)能實(shí)施中，要注重節(jié)能照明系統(tǒng)的普及應(yīng)用。如具有高光效特點(diǎn)的LED燈具，可大量應(yīng)用于辦公區(qū)、生產(chǎn)車間、宿舍等場(chǎng)所，其不僅損壞的特點(diǎn)不僅能夠降低設(shè)備更換成本，而且能夠降低企業(yè)成本和能耗。另外，高壓鈉燈等氣體放電燈同樣具有較好的節(jié)能性和光照性，可以廣泛應(yīng)用于庫(kù)房、廠區(qū)照明領(lǐng)域。廠房要設(shè)計(jì)獨(dú)立的照明線路，采用三相四線制供電方式，將燈具均勻布置于三相，以達(dá)到提高零線界面直徑的效果。隨著智能燈具的逐步普及，工廠企業(yè)要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行局部或整體的智能化升級(jí)，按照生產(chǎn)車間、廠區(qū)等的實(shí)際工作時(shí)間、照度需求等實(shí)施動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)智能化節(jié)能。

可以說(shuō)，經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)整體轉(zhuǎn)型的加快推進(jìn)，電力消耗規(guī)模也在快速提高，電能供求上的矛盾也越來(lái)越明顯，這就要求相關(guān)領(lǐng)域的市場(chǎng)主體從自身供配電系統(tǒng)入手，做好節(jié)能控制。因?yàn)?，供配電系統(tǒng)節(jié)能實(shí)現(xiàn)，不僅能夠降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，拓展效益空間，而且能夠釋放整個(gè)國(guó)家的電能壓力，維護(hù)整體效益平衡，進(jìn)而推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)乃至國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。所以，在后續(xù)發(fā)展中，工廠要與時(shí)俱進(jìn)，從制度、設(shè)備、方法、環(huán)境等方面入手，積極推動(dòng)供配電系統(tǒng)節(jié)能措施的全面落實(shí)。