輸配電系統(tǒng)中節(jié)能降耗技術(shù)的運(yùn)用與分析

成連明

（國(guó)網(wǎng)漣水縣供電公司，江蘇 淮安 223400）

0 引 言

在我國(guó)能源變革和電力體制改革不斷深入的背景下，需要加強(qiáng)對(duì)綜合能源服務(wù)的應(yīng)用，優(yōu)化能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)[1]?，F(xiàn)階段，我國(guó)輸配電系統(tǒng)運(yùn)行效率還處于相對(duì)較低的水平，難以滿足人們對(duì)電力的需要，對(duì)電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展有著一定的影響。對(duì)于技術(shù)人員而言，要對(duì)電力輸配電環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行充分研究，不斷優(yōu)化節(jié)能降耗措施，從而促進(jìn)電力行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

1 應(yīng)用配電線路節(jié)能降耗技術(shù)必要性分析

1.1 減少線損

輸配電系統(tǒng)中的線損分為固定損耗、可變損耗以及管理損耗，這些損耗都可以通過節(jié)能降耗技術(shù)顯著降低。為了降低固定損耗，可以選用低能耗變壓器、電子表計(jì)以及高磁材料等。為了降低可變損耗，在選用高性能電氣設(shè)備時(shí)對(duì)線路的距離和截面等進(jìn)行優(yōu)化。通過引入節(jié)能降耗技術(shù)，改變輸配電線路的運(yùn)行工況，使負(fù)荷中心與配電中心之間的電能傳輸方式合理化，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的，降低輸配電線路的運(yùn)營(yíng)成本，提高電力傳輸效率[2]。

1.2 抑制諧波危害

輸配電線路輸送電力期間，線路中可能會(huì)出現(xiàn)諧波電流，這些諧波電流會(huì)影響電力傳輸質(zhì)量，加劇系統(tǒng)的電能損耗，威脅電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。為了消除諧波電流對(duì)系統(tǒng)造成的干擾并降低線路電損，在設(shè)計(jì)輸配電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)設(shè)置濾波裝置，通過該裝置有效濾除線路中的諧波電流，盡可能降低電能損耗[3]。

1.3 符合用戶期望

目前，人們的生活質(zhì)量與電能的使用息息相關(guān)，減少電能的不合理損耗符合人們的期望。輸配電線路規(guī)模的急速擴(kuò)張使電力消耗不斷增加，引入節(jié)能降耗技術(shù)不僅能夠緩解電力供需矛盾，還能夠營(yíng)造節(jié)能用電氛圍，為居民用電服務(wù)提供保障。

1.4 提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益

用電需求通常伴隨著電力建設(shè)投入的增加，對(duì)于電力企業(yè)而言，降低電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本已經(jīng)成為亟待解決的問題。運(yùn)用節(jié)能降耗技術(shù)一方面減少電能損耗，實(shí)現(xiàn)輸配電系統(tǒng)全生命周期管理，提高企業(yè)效益；另一方面積極響應(yīng)政府號(hào)召，踐行可持續(xù)發(fā)展理念，更好地保護(hù)我國(guó)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的同步增長(zhǎng)。

2 輸配電過程中的能耗影響因素

2.1 輸配電線路長(zhǎng)度

輸配電線路的的導(dǎo)線長(zhǎng)度決定了線路阻抗的大小，而阻抗大小則影響著電能損耗的高低。線路輸送距離越長(zhǎng)，則線路導(dǎo)線越長(zhǎng)，電能損耗越大。為了有效達(dá)到節(jié)能降耗的目的，應(yīng)縮短線路的導(dǎo)線長(zhǎng)度，盡量避免線路迂回彎曲[4]。

2.2 電網(wǎng)規(guī)劃

在電力系統(tǒng)中，電力傳輸網(wǎng)絡(luò)形式對(duì)降耗工作有著重大影響。隨著城市用電量不斷增加，輸配電線路相互交叉，在電網(wǎng)節(jié)能工程的建設(shè)中往往存在一些棘手的問題，包括網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不合理、負(fù)載分配不均等，導(dǎo)致電網(wǎng)節(jié)能減排難度較大。

2.3 電流因素

傳輸線路是整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的根本，電流經(jīng)過傳輸線路時(shí)存在一定的損耗，其中以諧波電流對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的影響最為明顯。輸配電線路中的諧波電流會(huì)影響電力傳輸質(zhì)量，并加劇系統(tǒng)的電能損耗，同時(shí)降低電氣設(shè)備的運(yùn)行安全等級(jí)，很大程度上對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展造成阻礙。

3 輸配電系統(tǒng)中節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 引進(jìn)新設(shè)備

傳統(tǒng)的輸配電設(shè)備存在損耗大、效率較低的問題，要想實(shí)現(xiàn)輸配電系統(tǒng)的節(jié)能降耗，需要引進(jìn)技術(shù)先進(jìn)的配電設(shè)備。變壓器是系統(tǒng)運(yùn)行中較為關(guān)鍵的設(shè)備，變壓器容量的確定需要經(jīng)過細(xì)致計(jì)算并做好相應(yīng)的規(guī)劃。不同類型的配電變壓器空載損耗值對(duì)比如表1所示。

表1 不同類型的配電變壓器空載損耗值對(duì)比

由表1可知，非晶合金變壓器具有很大的優(yōu)勢(shì)，實(shí)際運(yùn)行中不僅產(chǎn)生的噪聲較小，而且空載損耗也極低[5]。電力企業(yè)在選擇變壓器時(shí)，可以考慮選擇這類變壓器，確保輸配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 合理規(guī)劃電網(wǎng)

電網(wǎng)系統(tǒng)的整體有效規(guī)劃對(duì)于取得更好的節(jié)能降耗效果具有非常重要的作用，具體可以從電壓控制、無功配置以及串聯(lián)補(bǔ)償?shù)确矫鎭矸治觥?/p>

在配電電壓控制環(huán)節(jié)，工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)電壓過高或過低的相對(duì)異常情況進(jìn)行合理調(diào)節(jié)和控制。應(yīng)用電壓在線監(jiān)控技術(shù)和基于電流和電壓指標(biāo)的檢測(cè)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)整體運(yùn)行過程中的配電電壓水平進(jìn)行全方位控制和調(diào)節(jié)，達(dá)到更好的節(jié)能降耗目標(biāo)。在無功配置方面，可以通過選取適宜的無功補(bǔ)償運(yùn)行模式來設(shè)置合適的補(bǔ)償點(diǎn)與補(bǔ)償容量，保障電壓的穩(wěn)定性，減少無功電流的傳輸，從根本上提高節(jié)能效果。在串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)方面，具體實(shí)踐中可以通過串聯(lián)的線路連接方式優(yōu)化線路的電抗?fàn)顟B(tài)并減小傳輸距離，同步提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

在我國(guó)“碳中和”“碳達(dá)峰”行動(dòng)目標(biāo)和打造以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)背景下，全國(guó)在大量開發(fā)分布式電源，在輸配電系統(tǒng)規(guī)劃中應(yīng)將其納入專項(xiàng)考慮。分布式電源的大量布點(diǎn)是輸配電系統(tǒng)節(jié)能降耗的重要環(huán)節(jié)，它可以顯著縮短供電距離、降低線損，對(duì)分布式電源的合理規(guī)劃是電力行業(yè)未來發(fā)展的重要方向之一。

3.3 對(duì)傳輸線路進(jìn)行優(yōu)化

作為電力傳輸介質(zhì)的輸配電線路，不同地區(qū)對(duì)其要求也有所不同，從設(shè)計(jì)到施工到使用都需考慮區(qū)域性的用電特點(diǎn)和自然環(huán)境，有效提升線路的安全性和可靠性，降低事故率。例如，沿海地區(qū)空氣中的氯離子濃度大，需要注重采取防鹽霧腐蝕措施，以此提高線路安全性，延長(zhǎng)電線使用壽命，減少維護(hù)頻率。由于線路越長(zhǎng)損耗越高，因此應(yīng)縮短配電室到電氣豎井的距離，同時(shí)在配電箱和低壓柜出線回路設(shè)計(jì)中也要保持直線，減少彎曲。除此之外，采用大截面導(dǎo)線可以提高線路輸送能力，減少線損。將最小截面線路的導(dǎo)線規(guī)格提高2級(jí)，提高經(jīng)濟(jì)效益。通過降損所節(jié)約的資金可以投入到其他電力設(shè)備環(huán)節(jié)，有利于電力企業(yè)的資金運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)也能加快電力設(shè)備的更新?lián)Q代[6]。

3.4 改善輸配電線路的管理

在一些電力部門中，輸配電線路的管理效率較低，管理者對(duì)其職責(zé)缺乏明確的認(rèn)識(shí)。少數(shù)單位未能及時(shí)清理輸配電線路周邊的障礙物，降低了線路輸送的可靠性。在配電線路升級(jí)改造過程中，不規(guī)范的施工會(huì)導(dǎo)致工程質(zhì)量下降，造成輸配電線路發(fā)生故障。相關(guān)工作人員應(yīng)重視線路的延伸管理，在設(shè)備線路投運(yùn)前需要對(duì)設(shè)備和線路進(jìn)行仔細(xì)檢驗(yàn)，保證其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)備和線路投運(yùn)后，也要提前制定定期檢驗(yàn)方案，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備或線路存在的缺陷，對(duì)其開展消缺工作。運(yùn)行人員應(yīng)積極參加輸配電線路管理的培訓(xùn)，提升職業(yè)素養(yǎng)與專業(yè)能力，從而有效減少配電線路的損耗[7]。

3.5 架空絕緣輸電線路

為了提升輸配電線路的安全等級(jí)和運(yùn)行效率，電力企業(yè)可以在輸配電系統(tǒng)中推廣絕緣導(dǎo)線。絕緣輸配電導(dǎo)線采用架空方式，可以有效縮短兩點(diǎn)之間的導(dǎo)線長(zhǎng)度，減少電能的長(zhǎng)距離輸送損耗，降低故障率。在輸配電線路中采用架空絕緣導(dǎo)線，能夠防止線路遭受腐蝕，更好地延長(zhǎng)其使用年限。一般情況下，輸配電線路中多使用單芯絕緣導(dǎo)線，其具有優(yōu)越的絕緣性能，即使電桿受損，線路也能繼續(xù)運(yùn)行。架空輸電線路損耗對(duì)比如表2所示[8]。

表2 架空輸電線路損耗對(duì)比

3.6 采用低磁化金屬附件

在輸配電體系中，金屬附件表層所形成的感應(yīng)電勢(shì)與金屬材料的導(dǎo)磁率、線路輸送電壓以及金屬材料的散射截面等都存在一定的關(guān)系，幾種常見材料的相對(duì)導(dǎo)磁率如表3所示[9]。

表3 幾種常見材料的相對(duì)導(dǎo)磁率

在輸配電系統(tǒng)中，使用低導(dǎo)磁率或無導(dǎo)磁率的金屬材料可以顯著減少輸配電系統(tǒng)中的總損耗。

3.7 電纜材料截面優(yōu)化

電纜材料與輸配電線路的電力傳輸效率之間存在密切關(guān)系，設(shè)計(jì)人員在選擇優(yōu)質(zhì)電纜材料的同時(shí)，還要注意對(duì)輸配電線纜的截面積進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。在設(shè)置線纜截面面積時(shí)要逐段進(jìn)行計(jì)算，選擇節(jié)能降耗效果最佳的截面尺寸。由于輸配電電纜線路的總長(zhǎng)度在設(shè)計(jì)中是固定不變的，同時(shí)線路中的電抗值也并未發(fā)生過多變化，因此設(shè)計(jì)人員在計(jì)算過程中可以忽略電纜總長(zhǎng)，在線路截面積的計(jì)算推導(dǎo)中只需確認(rèn)截面尺寸和形狀，從而完成電纜截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)[10]。

4 結(jié) 論

現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)輸配電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中仍然存在著較多問題，其中電力資源的損耗已經(jīng)成為制約能源行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。在推動(dòng)電力系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展的過程中，電力企業(yè)要高度重視節(jié)能降耗工作，有效控制電力傳輸過程中的損耗。此外，相關(guān)職能部門應(yīng)針對(duì)電力發(fā)展特點(diǎn)和能源消耗形勢(shì)進(jìn)行分析，探討多元化的節(jié)能降耗技術(shù)，以此提高電力運(yùn)行水平。