淺析常用低壓配電設計中的幾點節能措施

韓鋒

（哈爾濱市城鄉規劃設計研究院，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 合理選擇配電系統的型式及配電方式

國際上供電制式可分兩大派：歐亞大多數國家三相四線Y制及美洲多數國家三相四線Δ制。發達國家將單相和三相負荷分開或從變壓器分開，三相四線Δ可減少25%的損耗，我國保存原有對未來采用Δ制，20年內可以節約發電設備352萬千瓦。我國的可行性是：維持原有不變，對未來采用新制式；電氣設備制造上不存在困難，絕緣水平500V以下，設備不變，相適改變參數；IEC-38-1983新標準建議單相為230+10%，基本上適用220V和240V電壓，新標準Y230/400和Δ230/400。設計中應根據工程規模、地理位置、設備布置、負荷性質、用電設備容量等條件，選擇出一種既可滿足工藝要求又能節電的配電系統型式及配電方式。

1.1 配電系統型式的選擇

根據《工業與民用供電配電系統設計規范》中的規定，低壓配電系統宜采用單相二線制，三相三線制，兩相三線制，三相四線制。以上配電型式中電能損失最小的是三相四線制，而損失最大的是單相二線制，如果負荷較大則更明顯。《民用建筑電氣設計規范》規定，當計算容量大于30A時宜采用三相四線制。

1.2 配電方式的選擇

常用的配線方式有放射式，樹干式，變壓器干線式和鏈式四種，各種配線方式的主要特點見下表：

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2 減少變壓次數，降低損耗

在《工業民用供電系統設計規范》中規定“減少配、變電級數，簡化結線，從而節約電能和投資”。配電系統中線路和變壓器是要元件，占供電損耗比重量最大，每經過一次變壓器大約要消耗1-2%的有功功率，所以變壓次數越少，損耗也越小，因此應盡量減少變壓次數，盡量將較高電壓的供電線路架設到負荷中心，以此降低損耗。

3 合理提高電壓

對配電系統進行升壓改造也是降低損耗的最有效的措施之一，在負荷不變的情況下將配電系統的電壓提高，通過線路和變壓器的電流將減少，功率損耗也相應的減少。目前，我國煤礦原有地面用電設備采用380伏系統，如果采用660伏系統則線損人原系統的1/3。所以，在設計中應盡量采用高的電壓等級，適當提高運行電壓，不僅降低了線損，又可提高電能質量。

4 降低低壓電網供電線路損耗

在供電電網中，能損耗最大的是低壓電網即380/220伏電網，據有關資料介紹，低壓電網的電能損耗約占整個供電電網總損耗的50%-60%，其中因三相負荷不平衡引起的中性電能損耗約占整個低壓損耗的4.5%-8%。為了大幅度地降低低壓電網的線路電能損耗，減少線路的電壓損失，保證供電質量以達到節能、降低損耗的目的，在設計中應注意以下幾點：采取負荷中心供電法降低線損；調整供電的負荷，使三相負荷平衡而降低線損；選用阻抗較小的導線。

5 按經濟電流密度選擇導線截面

當線路傳輸電能時，必然要產生線損，而線損是隨著電流和電阻而改變，它的大小與電流的平方成正比，因此電流的變化對線損的影響是較大的。對于導線截面，確定通過的電流密度多大為合理，要從技術經濟的觀點來考慮。

如果導線截面越大則損耗越小，但線路投資和耗用的有色金屬將會增多。綜合考慮各方面因素，定出按年運行費用最小時所對應的導線截面，稱為經濟截面。對應與經濟截面的電流密度稱為經濟電流密度。經濟電流密度與導線材料及線路最大負荷利用小時數有關，線路的最大負荷性質而確定的。經濟電流密度可見有關資料，其截面選擇的公式為:

式中：A—導線截面，mm2；Ig—最大負荷電流，A；J—經濟電流密度，A/mm2。

6 用無功功率補償來提高功率因數降低配電線路損耗

由于線路有無功電流的存在，導致配電設備能力未能充分利用，并有以下損害：功率因數愈低則電力損失越大；電壓降愈大；增加了設備容量與電力損耗。

6.1 自然功率因數改善，通常采取以下措施

合理選擇電動機容量，使其接近滿載運行；對于平均負荷小于40%的電動機，應必換小容量電動機或將定子Δ改為Y（輕載或空載啟動的電動機）；改善電氣設備運行方式，控制空載運轉；用同步機代替異步機。

6.2 電容器的補償方式可分為

高壓集中補償；低壓分散補償；低壓成組補償

電容器的容量為：Qc=a·pja(tg覬－tg覬’)=a·pjaΔqc（KVar）

式中：Qc—電容器的容量，kar；a—負荷系統，一般 0.7-0.8；pja—計算負荷，KW；Δqc—補償率，（kvar/kw）

線路中通過的電流包括有功分量和無功分量，其關系式：I2=IQ2+IP2，IQ為無功分量，IQ為有功分量。

功率因數的提高使IQ減少，從而使線路中的損耗I2R減少，當由于種種原因不能減少電阻R時若減少電流I，則減少配電路損失，I2R的效果更明顯。

設原沒有設置電力電容器的配電路的電流和功率因數為 I1、Cosφ1；設置后為 I2、Cosφ2。因為負荷不變，即使功率因數變化了，有功電流是不變的。

因此，減少的配電線路損耗為：

例如：某企業原功率因數為0.7改善到0.9，減少的損耗為改善損耗的39.5%。

又如：某建筑在用日光燈由于鎮流器是感性負載，它消耗一定的無功功率并降低用電地點電壓對節約用電不利。為了避免這些現象，應在日光燈的電源側并聯一個電容器，具體數據如下：

日光燈功率：15-20W選用2.5uF，400V

30W選用3.75uF，400V

40W選用4.75uF，400V

所選配電容后，一定能達到節能目的。

7 積極選用節能新產品

節能新產品的出現為我們節約電能提供了新的方法，在設計中應積極推廣和采用新的節能產品。如：低耗變壓器，低耗電動機，低耗接觸器，節能照明燈等。

總之，減少配電系統的損耗決非僅僅上述幾個方面，還包括管理方面的其它因素，本文所涉及的主要是配電設計中應考慮的主要因素。如果從配電系統的設計到配電系統的管理等方面都立足于節能，并能達到良好的效果，這無論對企業還是國家都是相當有益的。

[1]楊泓，陳眾勵.供配電系統節能設計中的幾個問題[J].智能建筑電氣技術，2007-06-20.