供配電系統中存在的問題和節電技術的應用

呂穎利，趙會娟

濟源職業技術學院，河南 濟源 459000

0 引言

隨著社會經濟水平的不斷提高，科學技術的不斷發展，用電設備的種類和數量不斷增加，這雖然豐富了人們的生活，但也消耗了大量的電能。提高人們的節電意識、適當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題，需要從供配電系統的節電技術入手，不斷地優化相關節電技術[1]。

1 供配電系統節電技術的重要性

電力資源給人們的生活帶來許多便利。使用電力能夠降低人們的勞動強度，減少勞動力投入[2]，如使用全自動洗衣機可以完成衣物清洗的全過程，讓人們節約更多的時間；電力能夠讓人們的生活更加舒服，如空調的使用，可以讓人們更加適應氣候的變化。家用電器的使用都離不開電力資源的支持，如果人們的節電意識不強，就會造成電能的浪費，給供配電系統增加壓力。長此以往，一旦城市的儲備電能不足以支撐人們的正常生活，會給人們的生活帶來非常嚴重的影響。現在，我國很多地區已經出現了電力資源緊張的問題，為了解決這一問題，相關部門已經采取了措施，如大力發展風力發電或者太陽能發電等發電技術。電能的持續增加雖然能解決部分電力資源緊張的問題，但還需要節電技術和節電意識的共同配合，才能從根本上解決電能緊缺的問題[3]。

使用供配電系統節電技術能夠降低火力發電中煤炭的使用量，有效緩解環境污染的問題，為保護環境作出更多的貢獻。從企業的角度出發，節電技術能夠減少用電量，降低生產成本，提高企業的市場競爭力。因此，技術人員要加強對節電技術的研究，升級和改造電網結構，以調整和優化我國資源結構，為我國經濟發展作出更多的貢獻。

2 供配電系統設計中存在的問題和解決措施

節電技術在供配電系統中的應用分為兩種模式，一種是在設計供配電系統時直接按照相關要求加入節電裝置，從源頭上實現節能；一種是針對已經完成的供配電系統，如果在使用過程中發現電能的消耗過大，需要調整和改進供配電系統，確保改進后的供配電系統符合實際要求[4]。設計人員在設計供配電系統，容易出現以下問題，需要根據實際情況進行改進，并采取相應的節電技術。

2.1 配電設備設計不合理

部分開發商為了節約成本，使用的配電設備相對落后，導致線損過高或者出現配置容量不足等問題，影響整個電力系統的運行；有的設備在使用過程中，由于用電負荷的增加，會導致電能表斷路，加速供電設備的老化，這不僅不利于電能的長期穩定使用，還會增加故障發生的頻率；如果設計人員沒有給近距離使用的配電設備安裝保護裝置或者智能開關，會導致設備的利用率不足，也不利于電能的節約[5]。

在上述情況下，技術人員需要重新評估供配電設備，對于能改進和完善的設備采取相應的措施，增加節能裝置；對于已經無法改進的設備，要進行更換，選擇更加節能并符合要求的裝置，確保后期的節能效果。

2.2 計量方式不統一

設計人員要根據實際的用電群體來確定供配電系統的計量方式，根據不同的用電量采取不同的計量方式[6]。例如，為了滿足工作需求，醫院和工廠需要使用大量的設備和儀器，用電量非常大，設計人員需要按照工作區的劃分來安裝計量表；居民小區的生活用電與工業生產用電相差較大，只需在合適的位置安裝計量表即可。如果計量方式和標準不同，會給技術人員監測電能增加難度，并導致電能流失過多。

針對此種情況，技術人員可以根據實際情況重新安裝計量設備，并觀察一段時間，以便及時發現電能消耗異常的位置，再制訂相應的節能計劃，保證使用的節電技術更加符合實際需求。另外，在改進過程中技術人員還可以添加相應的監控系統，用于實時監測用電數據，以便及時發現異常數據信息，更早地發現故障，并采取相應的解決措施，從而確保用戶的用電安全。

3 供配電系統節電技術的應用措施

3.1 合理設計供配電線路，選擇優質電纜

供配電線路的整體結構不是特別復雜，但線路的主要材料是金屬導線，在電能的傳輸過程中會產生一定的損耗，電壓、電阻等都是造成電能損失的原因[7]。因此，技術人員在使用配電系統節電技術時，要優先考慮供配電線路的設計問題。根據實際情況最大限度地降低電阻，節省電能。

除了保證供配電線路符合要求，要選擇更優質、更合適的電纜。電纜的選擇不僅關系著節電效果，還能影響用電的安全和企業的投資成本。電纜的截面積如果太小，雖然能夠節約成本，但是會增加線損，不利于使用安全；反之，如果截面積太大，會增加成本，但是能夠減少線損，增加電纜使用的安全性。技術人員在選擇電纜時，要根據導體載流量等參數，確定電纜的橫截面積。在電力工程中，技術人員要結合供配電線路的設計方案，綜合考慮工程的投資及線損情況，全面地考慮導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，科學設計照明系統

照明系統消耗的電能非常大，技術人員需要在照明系統中合理使用節電技術[8]。技術人員要嚴格遵守我國相關的照明系統的使用規范，準確地計算需要的電量，并在安裝過程中嚴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、節能效果更好而且使用壽命更長的燈具。例如，LED燈具的節能效果比普通的燈具要好，技術人員可以優先選擇LED燈具。為了避免電線損耗的情況，技術人員要均勻分派照明線路，并嚴格按照三相載重進行設計，確保照明系統能夠滿足用戶的需求。

3.3 使用干式變壓器，降低無功損耗

在應用供配電系統節電技術時，技術人員可以選擇干式變壓器，其可靠性更高、功能更加豐富、節能效果更好，得到了很多企業的認可，應用非常廣泛。干式變壓器使用的是一體式硅鋼片，更節能；而傳統的油浸式變壓器采用的是油浸層疊硅鋼片，使用過程中會消耗更多的能源；兩者的能源消耗相差近70%，使用干式變壓器能夠降低無功損耗，實現節電的目標。

3.4 合理設置配電系統，減少線損

（1）合理設置導線的長度。設計人員在設計過程中要盡量以直線輸出為主，以減少能源的損耗和浪費。在實際工作中，設計人員不能只考慮節約能源的問題，還要保證線路的設計符合人們正常的生活需求以及所在位置的未來規劃，應該選擇最合適的電纜布置方式和長度，以最大限度地減少線損。

（2）合理設置變配電所的位置。技術人員要對負荷進行分析和歸類，在離負荷較近的位置設置變配電所，而普通負荷主要由主干電纜供電。該方式不僅能夠起到節電的作用，還能保證供電的安全性。如果實際的用電負荷分布變化不大，技術人員可以將變壓器的位置設置在中心位置，以保證節電效果。有人曾經進行過實驗，他們將變壓器分別放置在離用電負荷150 m和300 m距離的位置，發現隨著距離增大，線損也增大。根據這一實驗結果，如果變壓器的位置在用電負荷周圍，能夠有效減少線損。在實際工作中，技術人員應該充分合理設置變壓器的位置，以最大限度地減少電能損耗。

（3）合理設置配電室的位置。配電室應該設置在電氣豎井的周圍，以減少主干線路的數量和尺寸，降低線損。尤其是對于高層建筑，配電室和電氣豎井的合理設置能夠減少電纜的長度。

3.5 提高功率因數，進行無功功率補償

生活和生產中用到的用電器大多數都會產生無功功率，這類用電器在使用過程中會消耗大量的電能。為了解決這一問題，技術人員可以根據實際情況，安裝合適的變壓器等設備。除此之外，技術人員還可以安裝無功功率補償器，以此來提高自然功率。技術人員在安裝無功功率補償器時，需要調整無功功率的參數，一旦發現其過大，要及時進行補償，根據實際情況采用合適的補償器，從而減少線路中電能的損耗。

無功功率對供配電系統的影響非常大，對電能和供電容量都有一定的限制，還會增加線損。技術人員在應用供配電系統節電技術時，要通過無功補償的方式來提高供電強度，節約電能。提高功率因數是無功功率補償的一種節電技術，其優勢非常明顯，使用頻率非常高。技術人員在進行無功功率補償時，主要有以下兩種方式。

（1）就地補償法。使用就地補償法的前提是供配電系統的容量較大而且負荷相對平穩，在設計時還要盡可能地提高功率因數。

（2）集中補償法。技術人員在使用集中補償法時最好選擇自動調節的補償設備，避免由于過度補償而造成無功負荷倒送的問題，如在供配電系統的低壓面安裝符合實際需求的電容器柜。此外，也可以安裝電容箱來提高功率因數。電容箱主要對供電系統內部的靜電容器進行無功補償，通過無功電流的相互抵消，控制無功電流，并在要求的范圍內最大限度地提高功率因數，通過兩者的共同配合，實現節電效果。

功率因數對供配電系統節電技術的影響非常大，技術人員要根據工程的實際情況，科學地選擇節電技術。

3.6 抑制諧波，減少電能損耗

電網中諧波的存在是造成電能損耗的原因之一，其危害較大。在電流通過時諧波的存在會導致熱量過高從而造成設備的損壞；諧波的存在會干擾感性負載，使控制系統無法正常使用，增加電能傳輸過程中的能量損耗；諧波會增加電磁干擾的強度，給電網造成更大的壓力。諧波的危害大，而且產生諧波的原因比較多，技術人員需要通過合適的方法來抑制諧波。目前最常用的方法是安裝無功補償裝置，其在有諧波的環境中，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 采用現代化省電裝置，穩定輸送電壓

隨著我國科學技術水平的不斷提高，供配電系統的節電技術也有了新的突破，如省電裝置的應用。該裝置的內部是比較特殊的電磁結構，在內部接入了調壓器；外部具備獨立的相位，并且能夠起到消除諧波的作用。省電裝置主要通過電磁的平衡效應，減少電動機的啟動電流，從而調整設備的電壓平衡，使電壓在傳輸過程中更加穩定，節約更多的電能。

4 供配電系統節電技術的應用案例

以某機械廠為例分析供配電系統節電技術的應用。該廠的生產過程主要依賴電能，但是在實際運行中發現供配電系統的電能消耗非常大，增加了企業的制造成本，于是企業決定重新設計節電方式。技術人員根據該廠的實際情況，調整了供配電系統的主線，選擇在35 kV側和10 kV側，通過降壓變電的方式將電壓變為10 kV，然后通過車間進行降壓變電，使電壓轉變為設備工作所需要的電壓。技術人員選擇了變電壓容量較大，而且能夠滿足該廠生產需求的電氣設備。完成該工廠的供配電系統改造后，對該廠一段時間內的用電量進行監控，發現電能的使用量有所減少，說明使用的節電技術符合該廠的發展需求。

5 結束語

國家的發展和人們的生活離不開電能，在科學技術不斷進步與發展的今天，供配電系統的節電技術也在逐漸提高。技術人員要不斷提高自身的技術水平，學習和掌握更多先進的節電技術，從而實現節約能源、降低企業的運行成本的目標，并為我國的可持續發展作出更多的貢獻。