試析供配電設計中的節能方法和措施

鮑文淵+張宏震

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，各行各業對于電力的依賴性日益增強，這就需要更多的能源消耗來產生足夠的電能，但是，能源危機和環境污染已成為制約世界工業發展的瓶頸，伴隨而來的清潔、低能耗的電動汽車研究開發得到了世界各國的關注，這就增加了對電能的需求。為了促進電力工業的長期可持續發展，作為供配電設計人員，應該著重考慮電力設計中的節能技術，進而提高電能的利用率，進一步推動我國經濟的健康、快速發展。

關鍵詞：供配電設計；節能方法；措施

前言

據世界有關能源統計部門統計顯示，在2009年中國已成為世界最大的能源消耗國。面對日益嚴峻的能源環境危機，中國政府部門正在加大節能降耗指導工作，曾在“十二五”規劃綱要中明確提出，把節能減排作為今后各企業發展中的一項重要內容，讓各企業樹立綠色、低碳的發展理念，切實做好節能降耗工作。作為一名電氣工作人員應該以身作則，充分認識到節能的重要性，放眼全局，通過在供配電系統中合理運用節能方法和措施，來促進國家節能降耗戰略的實現。

1供配電設計的特點

具體來說，供配電設計具有以下幾個方面的特點，需要相關部門予以高度重視：第一，低壓配電系統，其作為供配電設計的關鍵環節，可以分為樹干式、混合式以及放射式等幾種類型，具體可以依據供配電系統的實際運行情況予以合理選擇；第二，斷路器，其可以分為真空斷路器、氣體絕緣斷路器以及油斷路器等幾種類型，隨著組合式變電所的發展，前兩者在實際應用過程中較為廣泛；第三，變壓器，其主要可以分為環氧樹脂澆筑式、油浸式以及干式等三種類型，前兩者具有防火、防潮、噪音小、易搬運等優勢，具有較高的使用價值；第四，電力與照明，因國內電力與照明實行不同的電價，為此在供配電系統設計過程中還需要將電力與照明進行分開配電，并依據實際情況，將整個電力與照明系統分為正常電力、事故電力、正常照明以及事故照明等方面，依據其特點的不同對其供配電系統進行設計，確保整個供配電系統設計的經濟性與可靠性。

2供配電系統總體規劃

在設計供配電系統的總體方案時，應綜合考慮供電距離及用電負荷的大小、特性、分布來確定供電電壓等級，科學、合理規劃供配電系統。節約供配電系統電能與投資方面，可以通過減少配變電級數，簡化接線等方式實現，同時在選擇變壓器臺數與容量時，應綜合考慮負荷特點及運行的經濟性。在確定受晝夜或季節變化較大的地區的變壓器容量時，應根據負荷變化全面考慮變壓器的技術經濟性。

通常線路電流會隨著供電電壓的升高而降低，可以通過提高供電電壓的方式來減少供電線路的電能損耗，應盡量把總變電所與配電所修建在距離負荷中心近的位置，這樣可以縮短供電半徑，降低供電線路上的損耗，此外在滿足供電電壓要求的前提下，可以通過增大線路的電壓等級來實現節能的目的。但在提高線路電壓等級的同時，也要同時提高電氣設備的絕緣性能，這樣建設投資也必然會增大，因此在通過提高電壓等級來實現節能時，必須合理對比技術經濟指標、綜合考慮。此外在確定供配電系統總體方案的電壓等級時，對各級電壓等級與對應的線路輸送能力之間的關系也應充分考慮在內。

3供配電設計中的節能方法和措施

3.1供配電線路的設計

3.1.1 減少電路導線的長度

在供配電裝置設計的允許下，盡可能降低導線之間的距離，考慮將變電站安置在線路連接的中心位置，盡量使線路以直線方式拉伸連接，并在低壓配電的過程中選擇使用無需回路的裝置的方式，減少電路導線的長度，提高節能的效率。

3.1.2加大電路導線的橫截面積

在必須使用很長導線連接的電線上，并具備熱量穩定、電流負荷量也較為穩定、電壓減少的前提條件，增加電路導線的橫截面積，從而達到節能的效果。

3.1.3 降低導線電阻

應選擇電阻數較低的導線來降低導線的電阻，如銅芯導線，從而實現節能的目的。

3.2照明節能設計

3.2.1節能燈具與燈具控制的選擇

在建筑照明中，可以從燈具本身出發，考慮選用高效節能燈具型開關或裝置，這是一種有效的節電方法。根據不同工作區域的照明要求，可以適當地增加照明開關個數或者節能燈具的數目，例如：對于臥室等場所可以選擇采用可調控亮度的開關，對于樓道可以選擇聲控燈具等。

3.2.2自然光的充分利用

為了讓建筑物內得到良好的采光效果，可以充分利用自然光。例如，在條件允許的場所，可以適當地將窗戶開大；對于無法打開窗戶的場所，應該采用透光強度好的玻璃等。良好的采光條件就間接地減少了電能的利用，從而達到節能的效果。

3.3 電氣設備選擇

在設計供配電系統時，電氣設備選擇要科學、合理，提高用電設備的功率因數，改善電網的電能質量，最終實現供配電系統的節能降耗。在企業的無功功率消耗中，一般70% 是異步電動機消耗的，20% 的是變壓器消耗的，而線路消耗的無功功率大約只占到10% 左右。因此在設計時，必須科學選擇變壓器的容量，可以通過同步電動機或采用帶空載切除功能的間隙工作設備來提高用電單位的自然功率因素，達到節能的目的。

提高電動機的運行效率與功率因素可以大大降低電動機的能量損耗，載荷較輕的情況下，異步電動機的功率因數一般較低，而滿載時功率因素相對較高，因此在設計時一定要正確選擇電動機容量，要讓電動機的運行盡可能滿負荷，這樣會使自然功率因數大大提高，并且在設計時要選用高效節能電動機，要在綜合考慮負荷特性、啟動次數、調速等方面的因素后，科學、合理選擇電動機，避免出現“大馬拉小車”的現象。

在工業生產中應用異步電動機的地方非常多，異步電動機運行中的經濟指標主要是功率因數與效率，并且二者具有一定相關性。異步電動機的功率因數會隨著效率的改變而改變。此外在生產工藝條件允許的條件下，綜合比較了技術經濟因素后發現，若工藝設備可以采用同步電動機，就盡量采用同步電動機，這樣可以借助其過勵磁超前運行的優勢，使系統的感性無功功率得到充分補償。在供配電系統中，經常用到的一種電能傳遞設備就是變壓器，它的主要作用是變換電能的電壓等級，電源給變壓器提供了有功功率后，經過變壓器的能量轉換，最終轉換成設備所需要的電壓等級。在變壓器轉換能量的過程中，有功功率的消耗主要為繞組電阻上產生的銅損與特芯上產生的鐵損。

3.4人工無功功率補償

3.4.1補償方式的平衡性

根據電壓線路不同的損耗和電能的流失，要充分保證人工無功功率補償的平衡性，即高壓電容器應向高壓部分進行補償，而低壓電容器則向低壓部分補償。

3.4.2電路感性負荷補償

電路感性負荷人工無功功率的補償，可選擇采用并聯電力電容設備實現。但是設計人員應注意的是，無論是采用哪一種類型的人工無功功率的補償形式，都應該以達到最大節能設計為目的。根據不同的電路電線傳輸電能的承載量和與其相關的設備條件，還可以選擇分散補償或集中補償等人工無功功率的補償形式。

4結束語

綜上所述，電能是當今社會使用最廣的一項能源，也是耗損較為嚴重的能源之一。隨著電能在企業發展和日常生活中的用途逐漸廣泛，人們對電能的需求量也日益增加，隨之而來的浪費現象也越來越嚴重，而電能也越來越緊缺。因此，供配電設計中的節能設計的發展成為緩解能源緊缺和浪費，實現節能環保理念勢在必行的一步。優秀的節能設計方案，不僅能降低電網工程在電路傳輸過程減少電能的損耗，還可以給企業帶來更大的經濟效益，因此電路節能設計的應用，在一定程度上起到了電能能源節約的積極作用，為我國國民經濟可持續發展帶來長久利益。

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