節(jié)能降耗技術(shù)措施在電力工程輸配電線路中的應(yīng)用探究

國(guó)網(wǎng)民樂縣供電公司 李君唐 徐曉英 何立朝

電力系統(tǒng)工作過程中，采用多種生產(chǎn)模式維護(hù)運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)整流、電壓以及配電過程中的科學(xué)應(yīng)用，一般情況下，電氣設(shè)備內(nèi)的電子構(gòu)件較為復(fù)雜，因此在節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用時(shí)需要充分思考電子構(gòu)件使用情況，有效降低電能消耗，維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，電力線路的使用周期長(zhǎng)，在長(zhǎng)期使用和施工下，一些線路的表層相繼出現(xiàn)了脫落情況，存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)，因此必須對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)實(shí)行檢修和維護(hù)[1]。

1 電力工程輸配電線路中節(jié)能降耗技術(shù)的特征與意義

1.1 特征

節(jié)能降耗技術(shù)的運(yùn)用在一定程度上能夠降低電能的整體運(yùn)行損耗，在我國(guó)社會(huì)發(fā)展過程中，電力能源的作用必不可少，因此需要對(duì)電力輸送系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)性的優(yōu)化。從技術(shù)層面來看，電能損耗普遍集中在輸送和分配過程，因此電力工程輸配電線路中節(jié)能降耗技術(shù)主要落實(shí)在各個(gè)電線電纜、組件以及設(shè)備上。

1.2 現(xiàn)實(shí)意義

電力傳輸系統(tǒng)中由兩大要素構(gòu)成，即元器件和傳輸線路，但全部存在電阻，導(dǎo)致電流傳輸中還存在功率損耗，固定損耗在一定程度上與設(shè)備質(zhì)量和外界電壓有密切聯(lián)系，可變損耗主要是線圈破損導(dǎo)致，如此一來，系統(tǒng)就是一大消耗，伴隨著人民群眾對(duì)于電能的需求不斷增強(qiáng)，配電網(wǎng)涉及的需求越來越大，線路布設(shè)的數(shù)量隨之增多，如圖1所示，針對(duì)節(jié)能降耗的價(jià)值可以體現(xiàn)在以下層面。

圖1 電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一是配電系統(tǒng)功率。配電線路是電網(wǎng)的核心內(nèi)容，電氣設(shè)備要符合基本要求，確保設(shè)備運(yùn)行階段無功滯后電流運(yùn)行穩(wěn)定，使家用電器的數(shù)量和其他種類電流相匹配。滯后電流會(huì)根據(jù)其他電流的變化而發(fā)生變化，到達(dá)高低壓線路后，最終流經(jīng)到設(shè)備的最尾端，導(dǎo)致設(shè)備受損，無法正常應(yīng)用。為有效解決線路的損耗問題，需要根據(jù)電力工程各輸配電線路實(shí)際情況科學(xué)選擇節(jié)能降耗技術(shù)，減少電流的存在，達(dá)到無功電流的基本目標(biāo)，減少損耗，加大電力系統(tǒng)功率，符合群眾的實(shí)際用電要求。

二是線路實(shí)際損耗。在配電線路中應(yīng)用節(jié)能降耗技術(shù)的主要目的在于降低線路損耗，不斷對(duì)電力配電線路做出調(diào)整，及時(shí)閃躲在電能運(yùn)作中出現(xiàn)的障礙物，選擇直線輸送方式，使變電站與負(fù)荷中心的距離越來越近。除此之外，在高層建筑中，很容易出現(xiàn)電力損耗問題，要控制好電氣豎井的各個(gè)區(qū)域，安置相應(yīng)的變電站以及配電室，縮短主干線現(xiàn)實(shí)長(zhǎng)度，使控制線路的電流目標(biāo)具有可行性。

三是諧波損耗。諧波電流是配電線路中常見的載電流，存在嚴(yán)重的耗損量，對(duì)配電系統(tǒng)帶來?yè)p害的情況較為常見，要積極運(yùn)用好節(jié)能降耗技術(shù)，對(duì)各個(gè)配電線路予以監(jiān)督和管理[2]。

2 項(xiàng)目案例分析和現(xiàn)狀

2.1 案例

本文以某輸配電線路改造項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目涉及的路段總長(zhǎng)度大約在5km，需要依照線路的實(shí)際情況擬定好節(jié)能降耗目標(biāo)，減少電能成本。為降低線路能耗，可選擇大截面的絕緣導(dǎo)線進(jìn)行線路鋪設(shè)，，架空高度設(shè)置為10m，整個(gè)過程務(wù)必關(guān)注線路交叉情況，盡可能厘清線路以免出現(xiàn)線路纏繞造成故障，延長(zhǎng)其使用壽命。在實(shí)施線路鋪設(shè)工序時(shí)，為保證過程安全，需要利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和自動(dòng)化技術(shù)，做好電力調(diào)度，完成線路信息的采集，務(wù)必滿足標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)范圍方可投入生產(chǎn)。在串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)的幫助下縮短線路的實(shí)際距離，與同塔多回路技術(shù)予以融合，加大電力系統(tǒng)運(yùn)作的平穩(wěn)性。

電力工程輸配電線路施工中還需思考材料絕緣、防磁、防雷等需求，本次工程中針對(duì)部分線路可選擇鈦合金材料降低干擾，將電容器安置在線路的2/3區(qū)域上，安裝好濾波器，確保各個(gè)節(jié)點(diǎn)與線路相連接。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示能夠發(fā)現(xiàn)，此項(xiàng)目在完成投產(chǎn)后，供電公司的整體線損從4.92%下降到4.36%，節(jié)約的大量大約是638.2kWh，年運(yùn)行費(fèi)用減少了16.54%。

2.2 現(xiàn)狀

通常情況下，線損的現(xiàn)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)為12%，但我國(guó)對(duì)電力線路情況分析調(diào)查結(jié)果顯示，線路的損耗較高，低壓電網(wǎng)線損率大于30%，近年來雖然我國(guó)配電系統(tǒng)在不斷進(jìn)步，但在線損方面仍存在一定問題。電能在線路的幫助下完成傳輸，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種類型的電能損害，我國(guó)發(fā)展水準(zhǔn)已超越了發(fā)達(dá)國(guó)家，伴隨著電量的增長(zhǎng)，電網(wǎng)面積在逐漸得到拓展，縱貫式低壓配電線路在電網(wǎng)發(fā)展下較為常見，線路復(fù)雜，導(dǎo)致電網(wǎng)改造的難度較大，出現(xiàn)電能浪費(fèi)情況。

配電線路的實(shí)際損耗來自三相供電線路，主要的電路導(dǎo)線電阻功率損耗是：P=3IR×10-3，式中：P為線路電阻功率損耗，kW；I為線路的實(shí)際相電流，A；R為線路每相導(dǎo)線的現(xiàn)實(shí)電阻，Ω。W=3（I12+I22+…I242）R×10-3，此公式W為全天線路實(shí)際的損耗電量，kWh。

3 電力輸配電線路節(jié)能降耗的應(yīng)用與技術(shù)

3.1 強(qiáng)化節(jié)能技術(shù)

針對(duì)線路損耗這一問題，可以從以下路徑予以探索。一是根據(jù)實(shí)際狀況縮短導(dǎo)線的現(xiàn)實(shí)長(zhǎng)度，在現(xiàn)實(shí)施工層面，輸配電線路要做到直線為主，減少方向偏差，優(yōu)化好整體線路。如果導(dǎo)線的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，會(huì)加大成本和消耗量，需要安置指定的電氣豎井，使主干線的長(zhǎng)度符合基本要求。二是加大功率的因數(shù)，在供配電系統(tǒng)上，如果發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)和變阻器泛屬在電感性負(fù)荷內(nèi)，會(huì)有無功電流，致使能源消耗速度加快。技術(shù)人員需對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)從0.6變成0.8，線路的損耗就會(huì)降低35%，需要注意的是，要重點(diǎn)關(guān)注好電力設(shè)備和其中的濾波器[3]。

3.2 選擇輸配電線路導(dǎo)線

3.2.1 截面導(dǎo)線

為了能夠在實(shí)際發(fā)展中達(dá)到用戶用電的基本要求，需要起到高效節(jié)能的作用，見表1，在具體的線路設(shè)計(jì)層面上，要運(yùn)用等級(jí)較高且具有規(guī)范要求的導(dǎo)線截面，注重參數(shù)變化。

表1 240～400mm2截面節(jié)能導(dǎo)線詳細(xì)參數(shù)

在對(duì)節(jié)目實(shí)行計(jì)算時(shí)，通常都是以計(jì)算法作為最基礎(chǔ)的方法，以便呈現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)的節(jié)能成效，換線前期階段內(nèi)的電抗值較少出現(xiàn)變化，所以要節(jié)約好無功功率，除此之外，充分了解型線導(dǎo)線與圓線導(dǎo)線的差異，見表2。

如果輸送的負(fù)荷部不發(fā)生變化，要轉(zhuǎn)換好導(dǎo)線的截面，減少線路電阻下降狀況，待完成換線工作后，需要減少功率損耗，根據(jù)此公式進(jìn)行計(jì)算：△P%=（1-R2/R1）×100，式中：R1是換線前期中的導(dǎo)線電阻，單位是Ω，R2是換線后期階段內(nèi)的導(dǎo)線電阻，單位為Ω。

3.2.2 架空絕緣導(dǎo)線

在運(yùn)用絕緣導(dǎo)線前期階段，掌握好相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值：確保線路質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)，符合電力工程施工標(biāo)準(zhǔn)條件。在線路中應(yīng)用絕緣導(dǎo)線可以減少相間短路問題，減少合桿線操作環(huán)節(jié)中的停電頻率，減少維修工作量；使線路桿的架構(gòu)變得便捷。調(diào)整敷設(shè)模式，如此不但能夠節(jié)省材料，還能提高環(huán)境道路的整體效果；節(jié)約電能損耗。特別是對(duì)于架空成束絕緣導(dǎo)線來講，由于線路之間的距離比較近，在電抗是只是普通裸導(dǎo)線線路的30%；能夠解決好導(dǎo)線的腐蝕問題，延伸線路的使用狀況。在架空絕緣導(dǎo)線上若添加絕緣金具，能夠使節(jié)能降耗成效更加突出。

3.2.3 單心分裂絕緣導(dǎo)線

單元分裂絕緣導(dǎo)線一般都是全新的低壓分裂導(dǎo)線，相較于常規(guī)性導(dǎo)線來說具有減少電壓、提升自然功率因數(shù)的優(yōu)勢(shì)，如圖2所示。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來看，電抗為0.0802Ω/km，比普通的電抗大了80%，分裂導(dǎo)線供三相負(fù)荷的電抗比較，減少了65%左右，若三條分裂導(dǎo)線一同供三相負(fù)荷，電抗會(huì)減少28%；其次，載流量會(huì)逐漸增多，若截面相同，流量多出22%，由于分裂導(dǎo)線屬于完全絕緣，使變電桿長(zhǎng)期都處在供電狀態(tài)下。最后，單心分裂絕緣導(dǎo)線得到了廣泛運(yùn)用和推廣，能夠加強(qiáng)供電電能的整體質(zhì)量，以此降低消耗。

圖2 分裂導(dǎo)線

3.3 運(yùn)用無磁化金具

根據(jù)相關(guān)資料顯示，由于技術(shù)的不足，以往我國(guó)輸配電線路中鐵磁材料是比較常見的，運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致較為嚴(yán)重的磁帶損耗，這一問題需要加以重視。在磁滯渦流損耗中鐵磁材料的導(dǎo)磁在250～1000范圍之內(nèi)，鋁和銅兩種材料的導(dǎo)磁為1，展現(xiàn)出的磁感應(yīng)強(qiáng)度是兩者材料的250～1000倍上下，具體的電動(dòng)勢(shì)計(jì)算公式：E-kμ1μ2H，式中：Ф、H代表磁場(chǎng)強(qiáng)度，s代表金具里垂直于磁力線的橫截面。

通過上述公式能夠發(fā)現(xiàn)，金具中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)流之間的電流大小是正比關(guān)系，鐵磁材料的金具，導(dǎo)磁較高，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較大，致使渦流也較大，渦流經(jīng)常發(fā)熱，致使電能轉(zhuǎn)換為熱能，被迅速消耗。為此，利用低導(dǎo)磁材料制作出金具很關(guān)鍵，起到節(jié)能降耗的現(xiàn)實(shí)目的。

3.4 科學(xué)控制線路質(zhì)量

在進(jìn)行配電線路的安裝之前需要優(yōu)先檢查環(huán)境，并科學(xué)選擇設(shè)備和材料，確保電網(wǎng)安全和穩(wěn)定。在選用隔熱設(shè)備時(shí)，盡可能選擇硅膠材料，盡量減少對(duì)陶瓷絕緣子的使用。由于一些使用者在導(dǎo)線上給出的投資費(fèi)用比較少，在具體的維修工作上要強(qiáng)化對(duì)線路的保護(hù)和維修，第一時(shí)間解決存在的故障，以免對(duì)電力系統(tǒng)帶來消極影響。除此之外，若發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)設(shè)施不具備良好的工作條件，要第一時(shí)間進(jìn)行替換，降低影響范圍，值得注意的是，要確保配電線路的安全[4]。

綜上所述，電力資源對(duì)人們?nèi)粘Ｉ钪陵P(guān)關(guān)鍵和重要，電力行業(yè)作為社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵支柱之一，肩負(fù)重大責(zé)任，應(yīng)切實(shí)滿足人民群眾的用電需求，不斷優(yōu)化技術(shù)降低成本，帶來更多社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，相關(guān)技術(shù)人員也要全身心地投入到新型節(jié)能降耗技術(shù)的研究中，帶動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展。