工廠供配電系統中的節能措施研究

趙佑銘

【摘要】目前國內很多廠商為了降低生產成本，開始注重降低生產成本。很多工廠已經開始采用變頻、變壓器控制等節能降耗技術來達到節能的目的。本文主要分析了研究工廠供配電系統節能措施，闡述了供配電系統常用的節能技術，以供參考。

【關鍵詞】工廠供電;配電系統;節能? ? ? ? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.34.081

在我國社會化大生產過程中，工業是一個非常重要的產業，在生產過程中，電力消耗會隨著經濟的發展而增加。目前工業發展進一步加快，用電量逐年增加，尤其是鋼鐵行業。據統計分析，鋼鐵生產過程中的電耗可達總能耗的2%。但目前我國鋼鐵企業在生產過程中沒有充分利用相關電氣設備，無法實現能源向生產力的轉化。目前，許多地區都面臨著電力資源短缺的問題。為了有效解決這一問題，控制工廠生產過程中的能耗，有必要對節能降耗技術進行重點分析和研究。

1、工廠供配電系統節能降耗的意義

近年來，中國經濟發展太快。雖然在短時間內取得了巨大的經濟效益，但也對國內自然資源造成了極大的破壞和浪費。一般來說，工廠用電更多。如果能按照節能降耗的使用標準來設計工廠的供配電系統，企業就能實現節能的可持續發展。目前，工廠供配電系統節能降耗的主要意義在于解決供需問題，積累社會財富，促進科技進步。目前，我國發電基礎設施還不完善，不能及時滿足日益增長的電力需求。廠內配電系統的節能降耗設計可以在一定程度上減少行業間的供電矛盾，同時也可以緩解電力企業的一些壓力。車間供配電系統不影響生產規模和經濟效益，節能降耗設計可改善生產經營狀況，促進社會財富積累。由于技術原因，往往會對原有的生產工藝或技術進行一定程度的優化，從而達到節能的目的，自然促進科技的發展。

2、工廠供配電系統節電的設計原則

2.1堅持節能優化的原則

現階段，科學發展觀等綠色發展理念深入人心。國內越來越多的工廠在設計供配電系統中確立了節能降耗的理念，在滿足工廠對使用功能的要求前提下，選用節能設備、補償無功等，提高電力能源的綜合利用率。同時選取合理的設計系數，提升工廠供配電系統的負荷率與設備使用率，降低了電能的消耗量。

2.2經濟適用性原則

在設計工廠配電系統的過程中，要想達到節能效果，需要遵守適用性原則，設計工廠供配電系統中的節能措施，為了降低工廠的運行成本，進一步提高工廠用電效率，因此工廠供配電系統中的節能措施需要滿足經濟適用性原則。可以利用人工無功補償，操作過程比較靈活，可以降低人工損耗，節省工廠電能成本，保障工廠的經濟效益和社會效益。

2.3堅持實事求是的原則

在市場競爭日益激烈的環境下，企業想要在市場競爭中脫穎而出，提升自己的市場競爭力，必須要抓住發展機遇。在國家倡導工業節能的背景下，各類工廠也要堅持實事求是的原則，堅定不移地貫徹國家政策與方針，加強對工廠供配電系統的節能管理，減輕國家的供電壓力，可獲得良好的經濟利益與社會效益。

3、工廠在生產中所使用的供配電系統節能技術

3.1 電力變壓器的節能技術分析

變壓器是電力系統的核心設備，也是電力工程師分析研究的重點。通過數據分析發現，我國用電過程中變壓器的能耗可達總發電量的十分之一。如果變壓器損耗降低1%，可以節省數百億度的電力。20世紀80年代以來，我國通過變壓器的研發，逐步對變壓器進行改造。目前很多工業企業使用的變壓器主要是s11系列變壓器。其主要特點是節電效果明顯，比原變壓器降低了約32.4%的功率損耗。其次，取消油箱后，用波紋油箱的波紋翅片代替原油管完成散熱工作。由于變壓器的油膨脹面進一步膨脹，使變壓器內部與大氣隔離，避免和減輕了絕緣潮濕、油品變質等一些問題，大大提高了變壓器的可靠性。

通過分析研究，發現生產過程中會用到一些新型節能變壓器或新型配電變壓器。雖然在這個過程中會有一些投資，但也會造成長期的損失。如果對配電變壓器損壞造成的功率損失進行估算，節能效果會更加顯著。

3.2 電動機的節能技術分析

在很多企業的生產過程中，負載側的主要電源是三相異步電動機。在很多企業的生產過程中，這種耗電設備消耗的電能最多。通過分析研究發現，我國電動機能耗幾乎可以達到工業用電的80%，全國用電的60%，是名副其實的電老虎。利用電機控制節能對電網節能有很好的效果。在控制和啟動電機的過程中，可以采用一些簡單的控制方法，進一步提高電機的節能效果，如在電機中設置軟啟動或變頻調速裝置;此外，電機可以由數字控制器控制，電機的運行狀態可以動態調整，從而達到節能的目的。

目前，許多異步電動機在生產過程中仍處于不經濟狀態。啟動方式不合理、選擇不當導致能耗高。因此，可以合理選擇節能電機或改變原有的啟動方式，保證生產過程中能耗的有效控制，進一步提高電機的效率。近年來，在我國工業化生產過程中，節能驅動裝置、電磁調速電機和機械調速電機逐漸得到應用，三種高效電機在工廠得到廣泛應用。

3.3 無功補償技術分析

目前，許多工程在電力系統中主要采用無功補償技術，可分為集中補償和局部補償。局部補償值主要是設置電機等電力系統周圍配電箱內的電容。該方法對負載不可逆穩定、容量大的異步電動機具有很強的補償功能，而低壓配電站的集中補償主要針對低壓配電站。在連接到總線之前，通常有一些與電容器串聯的電抗器。這種補償方法具有可靠性高、維護相對方便、價格低廉的優點。其缺點是補償過程是定時分級的，因此其跟蹤性能較弱，補償精度較差，不能滿足一些負荷變化較快的區域，不能及時響應無功波動。

目前，很多工廠的配電網屬于非線性配電網。事實上，高次諧波的分布對并聯電容器有直接影響。并聯電容器在使用過程中容易發生諧波放大甚至諧振，嚴重影響設備的安全使用。因此，需要合理配置串聯電抗器和電容器，有效控制諧波電流的放大。只有這樣，整個電網才能穩定運行。近年來，隨著電力電子技術的不斷發展，靜止無功補償器因其響應速度快、可調性好而得到廣泛應用。

3.4 供配電網線損的控制技術分析

通過分析研究發現，工廠配電網損耗可達3%，嚴重程度可達10%，不僅造成大量電能浪費。長期運行會產生大量熱量，對人體造成嚴重危害。因此，導體的橫截面積必須適當增加。根據相關數據分析，擴大截面積時，應特別滿足最小截面積。否則，擴大面積的增益可能小于理論計算值。隨著橫截面積的增加，傳輸過程中的溫升會進一步降低，可以節省大量電力。

4、 工廠供配電系統中的節能措施

4.1 照明控制系統

在照明設計中，設計照明要求燈具的布局不需要任何自然光的補充。無論是辦公室還是工廠車間，門窗和頂部的透明帶都可以給房間帶來自然光。比如辦公室照明燈在夜間布置時，沒有自然光，但一般分布在同一功能區，每盞燈輸出相同的光，以滿足室內照明的需要。實際使用中，白天增加自然光，特別是在自然光強度的前提下，靠近窗戶，甚至不需要人工照明。雖然在照明設計中我們可以獨立控制窗戶沿線的燈具來實現節能，但節能的靈活性明顯不足，尤其是在自然光和人工照明不足的情況下，恒功率照明顯然不能滿足節能的要求。主要有兩個內容：一是燈具要有各種功率調節功能。二是判斷室內自然照度。此外，合理更換照明燈具也可以節約能源。

4.2 供配電系統電路優化

供電系統一般包括兩種結構（架空線路、電纜電線）。在設計過程中，功率會按照導線傳輸，不可避免地會導致冗余功耗。根據功耗公式，當負載穩定時，電路的功率與電壓消耗成反比，降低電阻可以降低電路的功耗。在工程配電網中，只有當電流負荷相對穩定，電壓降低時，才能采用更長的導線，并設置變電站，以減少導線之間的距離。此外，還要注意銅線的選材，滿足這些基本條件是實現節能降耗的前提。

4.3 降低線路輸電損耗

線損與線路長度和運行電流密切相關。對于負荷集中的線路，應采用分路降低線路的負荷電流，從而降低線損。對線損有一定影響的是導體的截面積。一般來說，為了降低線路壓力和線損，會采用截面較大的導線，但顯然沒有考慮經濟性原則。此外，相關研究表明，當導線截面積達到一定值時，導線截面積與線電壓和線損呈負相關，即導線的增加不會顯著降低后者。線損不僅與線路電阻有關，還與線路阻抗、長度密切相關，而阻抗與截面積無關，這就決定了單純增加導線截面積來降低損耗是不合理的，必須綜合考慮線路電壓、阻抗、電流密度等因素。在變頻器和照明設備中，由于鎮流器的廣泛應用，系統中的高次諧波增加，三相電流平衡被破壞，中性線電流增大，必然導致線損增大。因此，應廢除傳統的布線方法，增加中心線的截面積，以減少損耗。電機等感性負載的廣泛使用也會降低工廠的功率因數。如果現場不能對無功進行有效補償，就會出現無功環流，不僅會增加線損，還會降低供電質量。因此，采用并聯電容器等措施進行補償是一種有效的解決方案。此外，還優化了連接方式。連接時，相關人員應盡量選擇線夾連接，避免纏繞連接方式，避免銅鋁接觸。盡量使用鋁銅過渡夾。正式組裝前，應對相關設備進行科學處理，防止腐蝕。

結語：

總之，隨著我國經濟的快速發展，電力需求不斷增加，電力供需矛盾日益突出，已成為制約產業發展的重要因素。工廠要生存和發展，必須建立相對完善的節能制度和措施。節能是工廠實現可持續發展的前提和關鍵，也是工廠不可推卸的社會責任。節能不僅能發展工廠經濟，還能有效降低生產成本，減輕相關電力部門的工作壓力，減少環境污染，提高環境效益，對工廠自身和環境的可持續發展具有重要意義。

參考文獻：

[1]張磊.工廠供配電系統中的節能措施應用分析[J].電氣技術與經濟，2021（4）：43-44.

[2]李錢軍.工廠供配電系統中的節能措施研究[J].建材發展導向（上），2020，18（6）：70.

[3]梅娜.工廠供配電系統中的節能技術措施[J].科學與財富，2020（13）：111.

[4]張朋，孫慧.工廠供配電系統中的節能措施應用研究[J].探索科學，2020（1）：33-34.

[5]張朋，孫慧.工廠供配電系統中的節能措施應用研究[J].科學與信息化，2020（4）：93.

[6]周龍武.供配電系統總體規劃節能措施與變配電設計節能技術[J].科技資訊，2017，15（16）：27-28.

[7]彭玉萍.淺談供配電設計中的節能方法和措施[J].城市建設理論研究（電子版），2017（15）：27-27.

[8]彭興華.低壓供配電系統設計中節電技術的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（7）：1021-1023.