供配電系統(tǒng)中存在的問(wèn)題和節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用

呂穎利，趙會(huì)娟

濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 濟(jì)源 459000

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，用電設(shè)備的種類(lèi)和數(shù)量不斷增加，這雖然豐富了人們的生活，但也消耗了大量的電能。提高人們的節(jié)電意識(shí)、適當(dāng)限電等措施雖然能減少電能的消耗，但是要想從根本上解決電能緊缺的問(wèn)題，需要從供配電系統(tǒng)的節(jié)電技術(shù)入手，不斷地優(yōu)化相關(guān)節(jié)電技術(shù)[1]。

1 供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)的重要性

電力資源給人們的生活帶來(lái)許多便利。使用電力能夠降低人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少勞動(dòng)力投入[2]，如使用全自動(dòng)洗衣機(jī)可以完成衣物清洗的全過(guò)程，讓人們節(jié)約更多的時(shí)間；電力能夠讓人們的生活更加舒服，如空調(diào)的使用，可以讓人們更加適應(yīng)氣候的變化。家用電器的使用都離不開(kāi)電力資源的支持，如果人們的節(jié)電意識(shí)不強(qiáng)，就會(huì)造成電能的浪費(fèi)，給供配電系統(tǒng)增加壓力。長(zhǎng)此以往，一旦城市的儲(chǔ)備電能不足以支撐人們的正常生活，會(huì)給人們的生活帶來(lái)非常嚴(yán)重的影響?，F(xiàn)在，我國(guó)很多地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了電力資源緊張的問(wèn)題，為了解決這一問(wèn)題，相關(guān)部門(mén)已經(jīng)采取了措施，如大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電或者太陽(yáng)能發(fā)電等發(fā)電技術(shù)。電能的持續(xù)增加雖然能解決部分電力資源緊張的問(wèn)題，但還需要節(jié)電技術(shù)和節(jié)電意識(shí)的共同配合，才能從根本上解決電能緊缺的問(wèn)題[3]。

使用供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)能夠降低火力發(fā)電中煤炭的使用量，有效緩解環(huán)境污染的問(wèn)題，為保護(hù)環(huán)境作出更多的貢獻(xiàn)。從企業(yè)的角度出發(fā)，節(jié)電技術(shù)能夠減少用電量，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)節(jié)電技術(shù)的研究，升級(jí)和改造電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以調(diào)整和優(yōu)化我國(guó)資源結(jié)構(gòu)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出更多的貢獻(xiàn)。

2 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題和解決措施

節(jié)電技術(shù)在供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用分為兩種模式，一種是在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時(shí)直接按照相關(guān)要求加入節(jié)電裝置，從源頭上實(shí)現(xiàn)節(jié)能；一種是針對(duì)已經(jīng)完成的供配電系統(tǒng)，如果在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電能的消耗過(guò)大，需要調(diào)整和改進(jìn)供配電系統(tǒng)，確保改進(jìn)后的供配電系統(tǒng)符合實(shí)際要求[4]。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，容易出現(xiàn)以下問(wèn)題，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)，并采取相應(yīng)的節(jié)電技術(shù)。

2.1 配電設(shè)備設(shè)計(jì)不合理

部分開(kāi)發(fā)商為了節(jié)約成本，使用的配電設(shè)備相對(duì)落后，導(dǎo)致線(xiàn)損過(guò)高或者出現(xiàn)配置容量不足等問(wèn)題，影響整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行；有的設(shè)備在使用過(guò)程中，由于用電負(fù)荷的增加，會(huì)導(dǎo)致電能表斷路，加速供電設(shè)備的老化，這不僅不利于電能的長(zhǎng)期穩(wěn)定使用，還會(huì)增加故障發(fā)生的頻率；如果設(shè)計(jì)人員沒(méi)有給近距離使用的配電設(shè)備安裝保護(hù)裝置或者智能開(kāi)關(guān)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的利用率不足，也不利于電能的節(jié)約[5]。

在上述情況下，技術(shù)人員需要重新評(píng)估供配電設(shè)備，對(duì)于能改進(jìn)和完善的設(shè)備采取相應(yīng)的措施，增加節(jié)能裝置；對(duì)于已經(jīng)無(wú)法改進(jìn)的設(shè)備，要進(jìn)行更換，選擇更加節(jié)能并符合要求的裝置，確保后期的節(jié)能效果。

2.2 計(jì)量方式不統(tǒng)一

設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際的用電群體來(lái)確定供配電系統(tǒng)的計(jì)量方式，根據(jù)不同的用電量采取不同的計(jì)量方式[6]。例如，為了滿(mǎn)足工作需求，醫(yī)院和工廠(chǎng)需要使用大量的設(shè)備和儀器，用電量非常大，設(shè)計(jì)人員需要按照工作區(qū)的劃分來(lái)安裝計(jì)量表；居民小區(qū)的生活用電與工業(yè)生產(chǎn)用電相差較大，只需在合適的位置安裝計(jì)量表即可。如果計(jì)量方式和標(biāo)準(zhǔn)不同，會(huì)給技術(shù)人員監(jiān)測(cè)電能增加難度，并導(dǎo)致電能流失過(guò)多。

針對(duì)此種情況，技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況重新安裝計(jì)量設(shè)備，并觀(guān)察一段時(shí)間，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能消耗異常的位置，再制訂相應(yīng)的節(jié)能計(jì)劃，保證使用的節(jié)電技術(shù)更加符合實(shí)際需求。另外，在改進(jìn)過(guò)程中技術(shù)人員還可以添加相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電數(shù)據(jù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)信息，更早地發(fā)現(xiàn)故障，并采取相應(yīng)的解決措施，從而確保用戶(hù)的用電安全。

3 供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用措施

3.1 合理設(shè)計(jì)供配電線(xiàn)路，選擇優(yōu)質(zhì)電纜

供配電線(xiàn)路的整體結(jié)構(gòu)不是特別復(fù)雜，但線(xiàn)路的主要材料是金屬導(dǎo)線(xiàn)，在電能的傳輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的損耗，電壓、電阻等都是造成電能損失的原因[7]。因此，技術(shù)人員在使用配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)時(shí)，要優(yōu)先考慮供配電線(xiàn)路的設(shè)計(jì)問(wèn)題。根據(jù)實(shí)際情況最大限度地降低電阻，節(jié)省電能。

除了保證供配電線(xiàn)路符合要求，要選擇更優(yōu)質(zhì)、更合適的電纜。電纜的選擇不僅關(guān)系著節(jié)電效果，還能影響用電的安全和企業(yè)的投資成本。電纜的截面積如果太小，雖然能夠節(jié)約成本，但是會(huì)增加線(xiàn)損，不利于使用安全；反之，如果截面積太大，會(huì)增加成本，但是能夠減少線(xiàn)損，增加電纜使用的安全性。技術(shù)人員在選擇電纜時(shí)，要根據(jù)導(dǎo)體載流量等參數(shù)，確定電纜的橫截面積。在電力工程中，技術(shù)人員要結(jié)合供配電線(xiàn)路的設(shè)計(jì)方案，綜合考慮工程的投資及線(xiàn)損情況，全面地考慮導(dǎo)體的載流量和電流密度，選擇更合適的電纜。

3.2 合理選用燈具，科學(xué)設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)消耗的電能非常大，技術(shù)人員需要在照明系統(tǒng)中合理使用節(jié)電技術(shù)[8]。技術(shù)人員要嚴(yán)格遵守我國(guó)相關(guān)的照明系統(tǒng)的使用規(guī)范，準(zhǔn)確地計(jì)算需要的電量，并在安裝過(guò)程中嚴(yán)格檢查照度值等信息。在同等的照明條件下，要盡量選擇功率更低、節(jié)能效果更好而且使用壽命更長(zhǎng)的燈具。例如，LED燈具的節(jié)能效果比普通的燈具要好，技術(shù)人員可以?xún)?yōu)先選擇LED燈具。為了避免電線(xiàn)損耗的情況，技術(shù)人員要均勻分派照明線(xiàn)路，并嚴(yán)格按照三相載重進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保照明系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。

3.3 使用干式變壓器，降低無(wú)功損耗

在應(yīng)用供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)時(shí)，技術(shù)人員可以選擇干式變壓器，其可靠性更高、功能更加豐富、節(jié)能效果更好，得到了很多企業(yè)的認(rèn)可，應(yīng)用非常廣泛。干式變壓器使用的是一體式硅鋼片，更節(jié)能；而傳統(tǒng)的油浸式變壓器采用的是油浸層疊硅鋼片，使用過(guò)程中會(huì)消耗更多的能源；兩者的能源消耗相差近70%，使用干式變壓器能夠降低無(wú)功損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)電的目標(biāo)。

3.4 合理設(shè)置配電系統(tǒng)，減少線(xiàn)損

（1）合理設(shè)置導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中要盡量以直線(xiàn)輸出為主，以減少能源的損耗和浪費(fèi)。在實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)人員不能只考慮節(jié)約能源的問(wèn)題，還要保證線(xiàn)路的設(shè)計(jì)符合人們正常的生活需求以及所在位置的未來(lái)規(guī)劃，應(yīng)該選擇最合適的電纜布置方式和長(zhǎng)度，以最大限度地減少線(xiàn)損。

（2）合理設(shè)置變配電所的位置。技術(shù)人員要對(duì)負(fù)荷進(jìn)行分析和歸類(lèi)，在離負(fù)荷較近的位置設(shè)置變配電所，而普通負(fù)荷主要由主干電纜供電。該方式不僅能夠起到節(jié)電的作用，還能保證供電的安全性。如果實(shí)際的用電負(fù)荷分布變化不大，技術(shù)人員可以將變壓器的位置設(shè)置在中心位置，以保證節(jié)電效果。有人曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)，他們將變壓器分別放置在離用電負(fù)荷150 m和300 m距離的位置，發(fā)現(xiàn)隨著距離增大，線(xiàn)損也增大。根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如果變壓器的位置在用電負(fù)荷周?chē)?，能夠有效減少線(xiàn)損。在實(shí)際工作中，技術(shù)人員應(yīng)該充分合理設(shè)置變壓器的位置，以最大限度地減少電能損耗。

（3）合理設(shè)置配電室的位置。配電室應(yīng)該設(shè)置在電氣豎井的周?chē)?，以減少主干線(xiàn)路的數(shù)量和尺寸，降低線(xiàn)損。尤其是對(duì)于高層建筑，配電室和電氣豎井的合理設(shè)置能夠減少電纜的長(zhǎng)度。

3.5 提高功率因數(shù)，進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償

生活和生產(chǎn)中用到的用電器大多數(shù)都會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率，這類(lèi)用電器在使用過(guò)程中會(huì)消耗大量的電能。為了解決這一問(wèn)題，技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況，安裝合適的變壓器等設(shè)備。除此之外，技術(shù)人員還可以安裝無(wú)功功率補(bǔ)償器，以此來(lái)提高自然功率。技術(shù)人員在安裝無(wú)功功率補(bǔ)償器時(shí)，需要調(diào)整無(wú)功功率的參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)其過(guò)大，要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，根據(jù)實(shí)際情況采用合適的補(bǔ)償器，從而減少線(xiàn)路中電能的損耗。

無(wú)功功率對(duì)供配電系統(tǒng)的影響非常大，對(duì)電能和供電容量都有一定的限制，還會(huì)增加線(xiàn)損。技術(shù)人員在應(yīng)用供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)時(shí)，要通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)提高供電強(qiáng)度，節(jié)約電能。提高功率因數(shù)是無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)囊环N節(jié)電技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)非常明顯，使用頻率非常高。技術(shù)人員在進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償時(shí)，主要有以下兩種方式。

（1）就地補(bǔ)償法。使用就地補(bǔ)償法的前提是供配電系統(tǒng)的容量較大而且負(fù)荷相對(duì)平穩(wěn)，在設(shè)計(jì)時(shí)還要盡可能地提高功率因數(shù)。

（2）集中補(bǔ)償法。技術(shù)人員在使用集中補(bǔ)償法時(shí)最好選擇自動(dòng)調(diào)節(jié)的補(bǔ)償設(shè)備，避免由于過(guò)度補(bǔ)償而造成無(wú)功負(fù)荷倒送的問(wèn)題，如在供配電系統(tǒng)的低壓面安裝符合實(shí)際需求的電容器柜。此外，也可以安裝電容箱來(lái)提高功率因數(shù)。電容箱主要對(duì)供電系統(tǒng)內(nèi)部的靜電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，通過(guò)無(wú)功電流的相互抵消，控制無(wú)功電流，并在要求的范圍內(nèi)最大限度地提高功率因數(shù)，通過(guò)兩者的共同配合，實(shí)現(xiàn)節(jié)電效果。

功率因數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)的影響非常大，技術(shù)人員要根據(jù)工程的實(shí)際情況，科學(xué)地選擇節(jié)電技術(shù)。

3.6 抑制諧波，減少電能損耗

電網(wǎng)中諧波的存在是造成電能損耗的原因之一，其危害較大。在電流通過(guò)時(shí)諧波的存在會(huì)導(dǎo)致熱量過(guò)高從而造成設(shè)備的損壞；諧波的存在會(huì)干擾感性負(fù)載，使控制系統(tǒng)無(wú)法正常使用，增加電能傳輸過(guò)程中的能量損耗；諧波會(huì)增加電磁干擾的強(qiáng)度，給電網(wǎng)造成更大的壓力。諧波的危害大，而且產(chǎn)生諧波的原因比較多，技術(shù)人員需要通過(guò)合適的方法來(lái)抑制諧波。目前最常用的方法是安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置，其在有諧波的環(huán)境中，能夠吸收特定頻率的高次諧波，從而起到抑制諧波的作用。

3.7 采用現(xiàn)代化省電裝置，穩(wěn)定輸送電壓

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，供配電系統(tǒng)的節(jié)電技術(shù)也有了新的突破，如省電裝置的應(yīng)用。該裝置的內(nèi)部是比較特殊的電磁結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部接入了調(diào)壓器；外部具備獨(dú)立的相位，并且能夠起到消除諧波的作用。省電裝置主要通過(guò)電磁的平衡效應(yīng)，減少電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，從而調(diào)整設(shè)備的電壓平衡，使電壓在傳輸過(guò)程中更加穩(wěn)定，節(jié)約更多的電能。

4 供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用案例

以某機(jī)械廠(chǎng)為例分析供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用。該廠(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程主要依賴(lài)電能，但是在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的電能消耗非常大，增加了企業(yè)的制造成本，于是企業(yè)決定重新設(shè)計(jì)節(jié)電方式。技術(shù)人員根據(jù)該廠(chǎng)的實(shí)際情況，調(diào)整了供配電系統(tǒng)的主線(xiàn)，選擇在35 kV側(cè)和10 kV側(cè)，通過(guò)降壓變電的方式將電壓變?yōu)?0 kV，然后通過(guò)車(chē)間進(jìn)行降壓變電，使電壓轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備工作所需要的電壓。技術(shù)人員選擇了變電壓容量較大，而且能夠滿(mǎn)足該廠(chǎng)生產(chǎn)需求的電氣設(shè)備。完成該工廠(chǎng)的供配電系統(tǒng)改造后，對(duì)該廠(chǎng)一段時(shí)間內(nèi)的用電量進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)電能的使用量有所減少，說(shuō)明使用的節(jié)電技術(shù)符合該廠(chǎng)的發(fā)展需求。

5 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)家的發(fā)展和人們的生活離不開(kāi)電能，在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步與發(fā)展的今天，供配電系統(tǒng)的節(jié)電技術(shù)也在逐漸提高。技術(shù)人員要不斷提高自身的技術(shù)水平，學(xué)習(xí)和掌握更多先進(jìn)的節(jié)電技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、降低企業(yè)的運(yùn)行成本的目標(biāo)，并為我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展作出更多的貢獻(xiàn)。