供配電系統(tǒng)中的節(jié)能措施應(yīng)用分析

曾順 中車株洲電力機(jī)車有限公司

一、引言

我國為了使得電能配給更好地實(shí)現(xiàn)，在人力和物力以及財(cái)力上，加大了投入力度，與此同時(shí)，在工程實(shí)施節(jié)能減排工作中，對(duì)電力資源的運(yùn)用也給予高度重視。當(dāng)前對(duì)于有的工廠來說，在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，各方面還存在一定問題，比如沒有將健全的管理制度建立出來，電力資源上發(fā)生了浪費(fèi)的現(xiàn)象，難以使得電能使用效果獲得提高?；诖耍诠S供配電系統(tǒng)中，可引入節(jié)能技術(shù)，并采取有效的措施。

二、供配電系統(tǒng)概述

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電、用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)消費(fèi)系統(tǒng)，是將自然界的一次能源通過裝置轉(zhuǎn)化成電能，經(jīng)過輸變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。所以電力系統(tǒng)就包括了發(fā)電、變電、輸電和配電，而工廠供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的主要組成部分，也是電力系統(tǒng)的主要用戶。供配電主要涵蓋各領(lǐng)域的供電配電的系統(tǒng)，如建筑供配電系統(tǒng)、工程供配電系統(tǒng)等。供配電主要包括了2 個(gè)部分，即供電和配電。供電是由電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)組成的產(chǎn)生電能，并且供應(yīng)和輸送給用戶的設(shè)備。對(duì)于供電系統(tǒng)來講，要求供電可靠、操作方便、運(yùn)行安全靈活、經(jīng)濟(jì)合理。將電力系統(tǒng)中從降壓配電變電站（高壓配電變電站）出口到用戶端的這一段系統(tǒng)被稱為輸電系統(tǒng)，配電系統(tǒng)就是完成電能的分配。配電系統(tǒng)是由多種配電設(shè)備和配電設(shè)施組成的一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。所以供配電系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)電力的配送和供應(yīng)，滿足用戶的用電需求。

三、供配電節(jié)能設(shè)計(jì)的意義

（一）滿足行業(yè)需求

需要將節(jié)能環(huán)保的理念貫徹落實(shí)在供配電設(shè)計(jì)中，逐漸提高資源的使用效率，以便于可以推動(dòng)該行業(yè)對(duì)資源效率應(yīng)用的最大化。我國城市化建設(shè)的步伐越來越快，住宅小區(qū)的建設(shè)類型也越來越多，隨著建設(shè)規(guī)模越來越大，用戶的相關(guān)需求呈現(xiàn)出了多元化的發(fā)展。故此，電氣設(shè)計(jì)工作的開展的過程中，要緊跟時(shí)代的發(fā)展步伐滿足用戶的具體需求。

（二）促進(jìn)行業(yè)升級(jí)

為了可以從根本上提高自身企業(yè)的競爭實(shí)力，需要對(duì)建筑工程的電氣設(shè)計(jì)行業(yè)進(jìn)行充分的優(yōu)化升級(jí)。強(qiáng)化電氣設(shè)計(jì)工作的穩(wěn)定性和合理性，持續(xù)推進(jìn)電氣設(shè)計(jì)節(jié)能環(huán)保工作，為建筑工程行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，為該行業(yè)未來的運(yùn)行注入不竭的動(dòng)力。除此之外，還可以有效提高建筑工程行業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性，進(jìn)一步推動(dòng)電氣設(shè)計(jì)工作穩(wěn)定可持續(xù)的開展。

（三）推動(dòng)科技的發(fā)展

通過供配電系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用，使得政府和工廠具有一定環(huán)保意識(shí)，并不斷地提高。其次，通過運(yùn)用工廠配電系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，其科學(xué)技術(shù)運(yùn)用上，使得經(jīng)營人員這方面意識(shí)不斷提高，意識(shí)到應(yīng)用此技術(shù)的重要性，促使工程經(jīng)營者在后期工作中，在新技術(shù)引進(jìn)上，加大投資力度，將科學(xué)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值充分的體現(xiàn)出來，激發(fā)科研人員工作熱情，進(jìn)而推動(dòng)科技發(fā)展。

四、供配電線路節(jié)能問題

（一）線路設(shè)計(jì)不符合相關(guān)規(guī)范

如果消防用電負(fù)荷為二級(jí)并采用交流電源供電時(shí)，要采取雙回路樹干式供電設(shè)計(jì)方法，同時(shí)按照防火分區(qū)合理設(shè)置自動(dòng)切換應(yīng)急照明配電箱。但在具體設(shè)計(jì)中，很多設(shè)計(jì)人員沒有“吃透”相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，存在理解偏差。設(shè)計(jì)人員經(jīng)常在消防電梯的前室安裝一個(gè)或者兩個(gè)應(yīng)急燈，從節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面考慮，這樣的設(shè)計(jì)方法非常浪費(fèi)電能，會(huì)增加成本。如果在每個(gè)樓層的每個(gè)防火分區(qū)都配備應(yīng)急照明配電箱，就更加不合理，不符合節(jié)能理念的要求，但在實(shí)際應(yīng)用中這兩種現(xiàn)象普遍存在，導(dǎo)致大量電能被無故浪費(fèi)。

（二）電纜和導(dǎo)體截面不合理

在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員認(rèn)為只要計(jì)算出的電流能確保建筑供配電線路安全運(yùn)行即可，很少考慮用電設(shè)備的端電壓。比如：在電梯、屋頂風(fēng)機(jī)等設(shè)備的線路設(shè)計(jì)中，由于電能在傳輸時(shí)存在線路電壓損失問題，在電能傳輸?shù)接秒娫O(shè)備端部時(shí)，如果不考慮端電壓，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)電壓無法滿足電壓偏差和電機(jī)啟動(dòng)的要求，會(huì)引發(fā)安全事故。

五、供配電系統(tǒng)節(jié)能措施的應(yīng)用

（一）降低線路損耗

降低線路損耗的措施主要有：選用電阻率較小的材質(zhì)電纜，如選用銅導(dǎo)體纜；加大導(dǎo)線截面；供電線路敷設(shè)盡量走最短路徑。由ΔP=3I2R 可知，線路損耗ΔP 和導(dǎo)體的電阻成正比，R=ρL/S，因此在傳輸功率不變時(shí)，線路損耗與其電阻率ρ、長度L 成正比，與截面 S 成反比。因此可適當(dāng)加大導(dǎo)線截面以降低線路損耗，適當(dāng)加大截面積所增加的電線、電纜等成本費(fèi)用一般在項(xiàng)目的使用周期內(nèi)均可以完全收回，同時(shí)適當(dāng)增加大導(dǎo)體截面除降低線損外，對(duì)安全用電、提高用電可靠性和滿足后期的負(fù)荷增長都十分有利。其次因?yàn)殂~導(dǎo)體電阻率低，應(yīng)優(yōu)先選用銅導(dǎo)體供電。不過在架空電力線路上，不光要考慮傳輸還要考慮桿塔荷載等，銅導(dǎo)體由于質(zhì)量大，且價(jià)格貴，鋁導(dǎo)體相此時(shí)對(duì)于銅導(dǎo)體有相對(duì)的優(yōu)勢，因此在架空電力線路宜采用鋁導(dǎo)體。

（二）電氣自動(dòng)化的應(yīng)用

第一，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的集中監(jiān)控。在供配電系統(tǒng)中，通過發(fā)揮電氣自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢，讓其監(jiān)控系統(tǒng)更加完善和優(yōu)化。而集中監(jiān)控系統(tǒng)是供配電系統(tǒng)中的重要組成部分，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行采集和處理，同時(shí)，其也容易被干擾，如電纜線過長會(huì)影響監(jiān)控效果。而引入電氣自動(dòng)化技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控自動(dòng)化，提高監(jiān)控系統(tǒng)的有效性和效果。以某工程為例，把電氣自動(dòng)化系統(tǒng)引入供配電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的集中監(jiān)控。第二，電氣自動(dòng)化技術(shù)在供配電系統(tǒng)的電纜監(jiān)控中的應(yīng)用，有利于合理開展電纜規(guī)劃。不僅可以加大監(jiān)控力度，還能提高經(jīng)濟(jì)效益。電纜線的正常運(yùn)行直接關(guān)系到供配電的安全穩(wěn)定，在供配電系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)電纜線時(shí)，需要通過一定的監(jiān)控設(shè)備對(duì)電纜線的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)督，保證電纜線的穩(wěn)定。而電氣自動(dòng)化的引入，就可以選擇出最佳電氣監(jiān)控設(shè)備，提高抗干擾能力，更好地發(fā)揮出監(jiān)控的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)供配電系統(tǒng)中電纜與電纜的監(jiān)控，可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問題和故障，采取措施，降低損失。

（三）人工無功補(bǔ)償裝置

為了使得供電的質(zhì)量獲得提高，其在提升功率因數(shù)上，如果只是通過自然功率的話，相對(duì)來說是有一定難度，針對(duì)這種情況，可安裝無功補(bǔ)償裝置，由此看來，在實(shí)際生產(chǎn)要求上，為供電電路功率因數(shù)能更好地滿足提供重要的保障。通常情況下，工廠在對(duì)無功補(bǔ)償裝置使用的過程中，主要是在并聯(lián)電力電容器背景下，并以此電容器為主，其中按照不同的補(bǔ)償性質(zhì)，可分為兩種形式，此形式為就地補(bǔ)償形式和集中補(bǔ)償形式。對(duì)于這兩種形式，其特點(diǎn)是不同的。而就地補(bǔ)償方式獲得補(bǔ)償效果與集中補(bǔ)償方式相比，前者要比后者優(yōu)越，其中主要的特點(diǎn)為前期會(huì)投入一定的成本，而且維護(hù)起來是有一定難度的，一般在國外工廠中，主要采取集中補(bǔ)償方式，且在功率值提高上，能起到幫助的作用，使得電能得到節(jié)約。

（四）合理設(shè)計(jì)線路路徑

在建筑供配電線路節(jié)能設(shè)計(jì)中，需要高度重視線路路徑的選擇，嚴(yán)格按照建筑供配電線路設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)線路路徑，最大限度上保證線路的輸電質(zhì)量，同時(shí)還要合理提升線路的輸電效率，以提升節(jié)能效果。第一，按照建筑供配電線路的實(shí)際要求先對(duì)線路路徑做出初步選擇，確定好變電站的位置，然后再按照線路運(yùn)行情況合理選擇線路路徑，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面審核，以提升其合理性和規(guī)范性。在保證建筑供配電滿足實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，盡量縮短線路距離，且盡量直線輸送，以減少線路拐彎次數(shù)。第二，當(dāng)建筑供配電線路設(shè)計(jì)路徑初步選好后，設(shè)計(jì)人員還要進(jìn)行現(xiàn)場考察，保證所設(shè)計(jì)的線路能夠符合實(shí)際運(yùn)行需求。

（五）電源設(shè)計(jì)

在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要為其提供兩個(gè)獨(dú)立電源，電源電能為10kV，需要用其中一個(gè)電源作為主電源，另外一個(gè)電源作為備用電源。在兩個(gè)電源中都沒有出現(xiàn)故障的情況下，即便其中一個(gè)電源出現(xiàn)故障，另一個(gè)電源都會(huì)來進(jìn)行供電工作。在針對(duì)210kV系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要借助母線來設(shè)計(jì)10kV 系統(tǒng)，然后再用機(jī)械閉鎖兩路電源以此來滿足供電需求。同時(shí)，主電源呈現(xiàn)工作狀態(tài)下，備用電源為斷開。如果主電源出現(xiàn)問題，此時(shí)需要將進(jìn)線柜的斷路器斷開，然后在將備用電源的進(jìn)線柜斷路器合閘。此外，在布置變電時(shí)需要將10kV 高低配室以及控制室安排在最底層的地下室，在選擇接地系統(tǒng)的過程中，中性點(diǎn)不連接接地系統(tǒng)。在針對(duì)380V 系統(tǒng)展開設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和動(dòng)力設(shè)備系統(tǒng)來進(jìn)行配置。需要采用單母線分段方法來對(duì)照明計(jì)算機(jī)中的低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行配置，共有3段，日常電力運(yùn)行需要借助1 段和2 段低壓母線進(jìn)行供電，在1 段和2 段之間需要設(shè)置1 號(hào)低壓母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，將3 段低壓母線作為備用電源。在3 段和1 段之間的低壓母線中設(shè)置2 號(hào)低壓母線開關(guān)。3 段的低壓母線不參與正常的供電工作。在電路無故障的過程中，3 段低壓母線不需帶電。

（六）考慮季節(jié)性負(fù)荷補(bǔ)償

考慮季節(jié)性負(fù)荷前提下，在溫度較低的冬季，建筑供配電線路負(fù)荷會(huì)隨之降低，因此需要提高一個(gè)百分比的建筑供配電線路功率補(bǔ)償；而在溫度較高的夏季，建筑供配電線路負(fù)荷會(huì)隨之提高，因此需要降低一個(gè)百分比的建筑供配電線路功率補(bǔ)償?？紤]季節(jié)性負(fù)荷補(bǔ)償建筑供配電線路功率因數(shù)時(shí)，必然會(huì)對(duì)建筑供配電線路造成一定的干擾，加速絕緣介質(zhì)的老化速度，導(dǎo)致建筑供配電線路損耗程度增加。為保證建筑供配電線路節(jié)能過程中不損壞其自身，在發(fā)展的視角來看，補(bǔ)償建筑供配電線路功率因數(shù)時(shí)要選用交流—直流變頻的方式投、切電容組，控制投、切頻率，從而降低對(duì)建筑供配電線路的干擾程度。并且，在應(yīng)用節(jié)能技術(shù)的同時(shí)，還要額外增加一臺(tái)靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置，方便對(duì)建筑供配電線路電容組的及時(shí)切換，保證電流能夠源源不斷的運(yùn)輸?shù)诫娙萁M中?？紤]季節(jié)性負(fù)荷應(yīng)用的優(yōu)勢在于能夠保證在最短的時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行安全的投切、切換，當(dāng)建筑供配電線路運(yùn)行時(shí)，靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置會(huì)第一時(shí)間啟動(dòng)，快速進(jìn)入到工作狀態(tài)當(dāng)中，確保建筑供配電線路自動(dòng)化節(jié)能。

六、結(jié)束語

對(duì)于供配電系統(tǒng)一定要有充分的認(rèn)識(shí)，因?yàn)樵陔娔苌?，很容易發(fā)生浪費(fèi)的現(xiàn)象，并注重節(jié)能，具有節(jié)能意識(shí)，采取幾點(diǎn)切實(shí)可行的節(jié)能措施，防止電能發(fā)生浪費(fèi)的現(xiàn)象，使得用電的效率提高。結(jié)合大型建筑智能化供配電設(shè)計(jì)的各種特點(diǎn)，建議采用建立核心數(shù)據(jù)庫的方法，對(duì)制圖、設(shè)計(jì)、計(jì)算分析以及信息化管理的供配電智能設(shè)計(jì)，對(duì)此系統(tǒng)由設(shè)計(jì)階段到建模仿真進(jìn)行了全面的分析，希望研究成果可以對(duì)以后此類的研究具有一定的指導(dǎo)性。