配电节能

配电节能（精选11篇）

配电节能 篇1

节能降耗是解决我国能源问题的一个重要途径。由于它是国民经济建设工作中的一个重要方面, 同时也是促进社会和谐发展的一个必要举措。因此, 在充分认识到节能工作的重要性和紧迫性的同时, 要从优化电力类相关产品设计, 改善电力网络运行环境等方面入手, 达到节能降耗的目的。而降低配电变压器的能耗水平是其中的一个重要的方面, 本文通过对配电变压器结构原理和运行方式的分析, 结合电网运行的相关特点, 对配电变压器的节能的提出了几点建议, 希望相关部门能结合实际情况, 采纳其中的部分建议。

1 变压器损耗分析

变压器的损耗主要由两部分组成铁损和铜损。为了计算每台变压器的铁损和铜损特引进了空载损耗和短路损耗, 而且要求每台生产好的变压器都要有空载损耗参数和短路损耗参数, 这就是变压器的技术参数。

1.1 空载损耗

变压器空载时没有输出功率, 从电源吸取的功率P0全部消耗于内部, 故称为空载损耗。空载损耗的绝大部分是铁芯损耗Pfe, 只有极少部分是原绕组电阻产生的铜损耗PCu=I0R1, 但是空载电流以及原绕组电阻都很小, 铜损耗约占空载损耗0P的2%, 因此可以认为空载损耗P0等于铁芯损耗Pfe。空载损耗为:

Φ0是U 1和I 0之间的夹角。

当电源电压一定时, 铁损基本是个恒定值, 就等于空载损耗, 而与负载大小性质无关。

1.2 短路损耗

短路损失kP是变压器在额定负载条件下其一次侧产生的功率损失 (亦铜损) 。变压器绕组中的功率损失和绕组的温度有关, 干式变压器铭牌规定的kP值, 指绕组温度为120℃时额定负载产生的功率损失。

由于铜损∆PCu=I12R1+I22R2, 因此变压器的铜损主要决定于负载电流的大小。可推导出:∆PCu=b2fe∆PCu0。

其中, ∆PCu0为变压器在额定负载时的铜耗, 其近似值为变压器的短路损耗。

bfe为变压器负载系数。

所以, 可用短路试验测出的短路损耗就可计算任一负载下变压器的铜损。

可见变压器的铜损与负载系数平方成正比, 因此与负载的大小和性质有关。只要知道负载的电流的大小, 就可以算出任一负载时变压器的铜损。

2 配电变压器的节能途径

(结构改进, 运行调整, 功率因数调整, 经济运行控制) 配电变压器降损节能的主要途径有:合理选择变压器类型、容量和台数, 提高负载的功率因数, 改善变压器运行环境。通过这些途径, 不但可以取得降损节能的效果, 还可以提高经济效益和社会效益, 还可以提高配电变压器安全运行的水平。

2.1 合理选择变压器类型

我过配电变压器的生产采用五个不同的标准, 体现了我国机电制造行业技术的不断进步, 他们分别是J B 5 0 0-6 4标准, JB1300-73标准, GB/T6451-2008《油浸式变压器技术参数和要求》, GB20052-2006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》。以容量500KVA的配电变压器为例, 计算这5中标准下的相关损耗, 如表1。

说明:βJZ功率负载系数;∆PJZ综合损耗率;∆PNZ额定负载运行综合损耗率;

∆P20Z轻负载运行时综合损耗率;∆PPZ后三种损耗率的平均值

2.2 合理选择变压器的容量和台数

根据各种不同的负荷特点, 准确的计算出实际负荷的变化范围, 合理选择变压器的容量及台数, 既可以减少基本电费, 提高变压器的运行效率, 有能够降低运行损耗。通常电力变压器在60%以上额定负载运行效率较高

对于高层建筑和住宅效率, 其用用电负荷的最大特点是: (1) 季节性变化大, 冬夏两季因空调负荷, 用电量较大; (2) 同一天内, 时段性变化较大, 中午的“饭负荷”和晚上的“灯”负荷不如改为较小容量的两台或多台变压器, 运行方式更为灵活, 节电损耗效果也比较显著。当然, 采用多台变压器, 一次性投资较大, 占地面积也较多, 应根据技术经济比较和建设单位的经济承受能力来确定。

2.3 着力提高负载的功率因数

改善变压器的运行条件, 应该提高负载的功率因数。功率因数低, 流过变压器的无功电流增大, 相对而言, 有功电流受到限制, 这样, 变压器的运行效率和负载亨利就有所降低。因此, 应该在配电变压器二次侧通过无功补偿, 来提高运行设备的功率因数, 以降低无功电流, 提高变压器的出力和运行效率。

2.4 改善变压器的运行环境

改善变压器的运行环境, 需要降低变压器工作环境的温度。变压器工作环境温度过高或通风不良, 不仅降低变压器的运行效率, 还会加速变压器内部绝缘的老化, 减少变压器的使用寿命, 因此, 要保持变压器良好的通风条件和冷却设施。

2.5 开发新型节能配电变压器

为落实贯彻《工矿企业电力变压器经济运行导则》, 从2001年l2月起, 我们以“厂会协作”的形式, 成功地研制开发了新型节能密封型电力变压器——新型S11 (S13) 型电力变压器。

新型S11 (S13) 型配电变压器具有以下特点: (1) 节能效果显著。空载损耗比S9、Sll系列变压器及SC9、SG10、SC (B) 9、SG (B) 10干式变压器下降了45左右, 负载损耗下降了32.4左右; (2) 设计合理。过载能力强; (3) 绝缘性能好, 抗突发短路能力强; (4) 油箱上取消了储油柜, 由波纹油箱的波翅代替油管作为散热元件, 可随变压器油体积的胀缩面胀缩, 从而使变压器内部与大气隔绝, 防止和减缓油质劣化和绝缘受潮, 增强运行可靠性; (5) 低噪声的环保绿色产品; (6) 防腐、防尘、能在环境比较恶劣的条件下使用, 在正常使用条件下, 免维护保养。

节能效果对比分析。经实际测量, 新型S11 (S13) 型配电变压器与国家标准S11配电变压器对比, 负载损耗和节能效果如表1所示。变压器负载损耗以年运行5500h计算, 电费单价以0.65元/kwh计算。

实践表明, 采用优化设计的新型节能配电变压器或按新型节能变压器要求改造老变压器, 虽然稍微多花费一些成本 (不超过15) 但是, 换来的是常年使用的负载损耗大幅度降低 (新设计的配电变压器额定容量并没有增加, 这必须经过当地供电部门的容量测试。这是十分重要的前提) , 所增加的投资, 回收年限不超过2年;如果计人配电变压器损坏带来的损失和因停电所造成的经济损失, 其节能效益就更可观了。

配电节能 篇2

【摘要】文章分析了配电网络降低有功损耗的各种技术措施和管理手段。结合城市经济发展与城市建设的现状，总结了当前配网进行节能改造所面临的一些客观困难，由此提出了一些相关建议。

【关键词】城市；配电网；节能与降耗

我国“十一五”规划明确提出了节能减排的任务和目标，电力部门做为电能等资源综合配置、运营和管理的主要企业，既承担服务社会，保证安全、可靠、优质供电的责任，又是执行国家节能政策任务的关键部门。电力系统本身是一个能耗大户，而城市配电网更是电力系统能量损耗的主体部分，实现配电网的节能降耗对供电企业提高经济效益，实现目标利润起着举足轻重的作用。由于负荷增长速度快而配电网建设投资滞后，配电网在节能降耗方面有着很大的挖掘潜力。通过配网节能降耗工程惠及千家万户，优质服务于社会也是供电局期望和追求的目标。

一、降低损耗的技术措施

1．合理调整运行电压。通过调整变压器分接头、在母线上投切电力电容器等手段，在保证电压质量的基础上适度地调整运行电压。因为有功损耗与电压的平方成正比关系，所以合理调整运行电压可以达到降损节电效果。

2．合理使用变压器。配电变压器的损耗是配电网损耗的主要组成部分。因此，降低配电变压器的损耗对于降低整个配电网的损耗效

果非常明显。方法主要有：使用低损耗的新型变压器、合理配置配电变压器容量等。

3．平衡三相负荷。如果三相负荷不平衡，会增加线路、配电变压器的损耗。

4．合理装设无功补偿设备，优化电网无功分配，提高功率因数。5．合理选择导线截面。线路的能量损耗同电阻成正比，增大导线截面可以减少能量损耗。

6．加强线路维护，防止泄漏电。主要是定期巡查线路，及时发现、处理线路泄漏和接头过热事故，可以减少因接头电阻过大而引起的损失，及时更换不合格的绝缘子，对电力线路沿线的树木经常修剪树枝，还应定期清扫变压器、断路器及绝缘瓷件等。

7．合理安排检修，提高检修质量。电力网按正常运行方式运行时，一般是既安全又经济，当设备检修时，正常运行方式遭到破坏，使线损增加。因此，设备检修要做到有计划，要提高检修质量，减少临时检修，缩短检修时间，推广带电检修。

8．推广应用新技术、新设备、新材料、新工艺，降低电能损耗。9．调整负荷曲线，避免大容量设备在负荷高峰用电，移峰填谷,提高日负荷率。

二、降低损耗的管理手段

1．加强计量管理，做好抄、核、收工作。

2．实行线损目标管理。供电部门对下属管理部门实行线损目标管理责任制，签订责任书，开展分所、分压、分线考核，并纳入内部经济责任制，从而调动职工的工作积极性。

3．定期召开用电形势、线损分析会，开展线损理论计算。4．定期对馈线电流平衡情况、三相负荷不平衡情况进行检查和调整。

三、当前城市配电网节能改造的难点 1．负荷密度大，发展速度过快。

如何解决配电网的空间需求是目前最为头痛的难题。2．居民用户对电力设施的抵触情绪。电力设施的电磁辐射是一个众说纷纭的问题，目前尚无明确结论，但是广大居民用户因三人成虎的从众心理，对电磁辐射问题存在强烈的恐惧感；加之配电设备的噪音污染、高电压等原因，居民用户更是对配电设备的布点安装持莫大的抵触情绪，使供电企业的配网改造和发展阻力极大。

3．节能变压器生产成本高。配电变压器的有功损耗是配电网损耗的重要组成部分。目前国内已经开发出各种节能型的变压器，主要是显著降低了变压器的空载损耗，但因其造价比传统配电变压器高出30%～80%，而将健康的高能耗配变更换为节能变压器的经济回收期一般达到20年左右，这在很大程度上影响了配电变节能降耗改造工作的进度。

4．配变无功补偿最佳容量的确定。配变低压无功动态补偿是降低配网有功损耗的有效措施，目前公用变压器均要求进行动态投切无

功补偿。然而无功补偿的分组容量和总容量的确定是一个相对复杂的优化问题，与配变容量、负荷曲线、功率因数等因素密切相关，并涉及到电压水平问题。目前对所有配变均按30%容量左右来配置补偿容量不尽合理，造成部分补偿度不足、部分补偿容量过剩浪费的情况，且电压合格率还有提升空间，另外，无功补偿如何分组未能结合各配变负荷的实际，造成无功补偿效率较低、降损效果远达不到理论估算值。

5．电力设施被盗现象猖獗。

四、对策和思考

1．加强对用户的宣传。通过与用户的沟通，争取得到广大用户的密切配合，让用户减少对电力设施的顾虑，增进对电力建设的理解和接受，确保电力建设与配网的顺利进行。

2．通过政府税收、财政补偿、节能奖励等政策的落实，促进节能变压器厂家生产成本的下降，推动节能变压器的广泛应用。

3．加强对配网无功补偿的研究。大力开展配网无功补偿的研究，确定配网无功补偿的优化方案与技术细节，以更少的无功补偿资金获得更大的节能效益。

4．与公安部门等联手，加强防盗工作。通过与公安部门的密切合作，加强防盗巡查和对盗贼的打击力度。此外，应着手开展反窃电活动，偷电行为越来越巧妙，并向技术型发展。对用户应装设防窃电的电能表、电量监视器等。另外，加大打击偷电的力度，不定时到计量点现场察看，维护供电部门电力市场的正常运营。

五、结语

目前城市配电网节能改造面临不少难点，因此，需根据不同配网实际情况，选择适合本地配网降损的综合方案，以取得更高的社会效益和经济效益。

【参考文献】

[1]高红英．10kV配电网降损分析[J]．电力设备，2008，（3）． [2]韩瑞君，冯晶，王云梅．降低配电网中线损的技术措施[J]．应用能源技术，2002，（5）．

[3]李启浪．配电网的节能途径[J]．需求侧管理，2008，（2）． [4]宋进．配电网电能损耗及降损措施[J]．德州学院学报，2005，（4）．

配电变压器节能降耗方法研究 篇3

【关键词】配电变压器；节能降耗；方法

1、电网变压器现状

我国电网上运行变压器比较典型的型号是SJ，SL1，S7，S9和S11。

假设变压器β=0.8，用S11-1000代替SL1-1000，变压器的损耗将降低4.88KW，1年可节约42048KW﹒h的电能，若电费按0.60元/KW﹒h计，一年可节约25万元。一般三年就能收回改造成本。

2、投资回报预算的数学模型

2.1更换S9型配电变压器的投资回报

目前，电网中运行的S9型配电变压器，其运行时间都在10年以下，如要提前进行更换，除应考虑支付S11型配电变压器的设备费和安装费所得利息支出外还须考虑原S9型配电变压器净资产的损失。根据目前S11型配电变压器每千伏安容量的平均市场价格计算所需每月支付利息均超过其节能所节省的电费。将现运行的S9型配电变压器更换为S11型是不经济的，如果在考虑相关的安装费用及提前更换带来的固定资产净值的损失就更不值了。

2.2更换S7型或更早的配电变压器的投资回报测算

对于S7型配电变压器，一般已在电网中运行多年，经测算，当S7型配电变压器运行时间等于或超过12年时，其设备的实际残值已开始超过账上的净资产值。因此，更换S7型配电变压器时，只需要考虑S11型的设备费利息支出，而不考虑设备净资产损失问题。更换S7型配电变压器的经济分析.即使负载率为0，对于160KVA及其以上的变压器，其节省的电费仍大于购买配电变压器的贷款利息；平均负载率为0.5，而无需考虑S7的折旧时，将S7更换为S11的节电效率是非常明显的。因此，将运行12年及以上的S7更换为S11是有经济价值的，是合算的。

3、采购和更换结论

根据以上的介绍，可以总结出以下结论：（1）作为更新换代的产品，全面使用S11型配电变压去从经济上、社会效益上和供求关系上都是必要和可行的。在經济上，采购S11型比S9型价格高7%到10%，不会造成投资急剧增加，且差价能在2到3年内收回。S11-MR和S11-M型比S9型空载损耗降低了30%左右，投资回收期短，见效快，使用S11具有良好的经济效益。（2）对于S7型或是更旧的配电变压器，以运行多年，凡运行12年以上的都应考虑逐年分批更换。（3）S11-MR型卷铁心变压器综合运行性能要优于S11-M型叠铁心变压器，所以在315KVA及以下变压器优先选用S11-MR型变压器。在400KVA及以上的变压器应优先选用S11-M型叠铁心变压器。（4）SH11-MR型非晶合金铁心变压器的空载损耗比S11-M1、S11-MR型降低了70%到80%，运行性能优良，但是价格较高。（5）由于S11型与S9型变压器的价格相差不大，运行管理基本相同，而S11型尤其是S11-MR型卷铁心变压器性能明显优于S9型变压器。由此可见，在质量稳定良好的前提下，可选型非晶变压器、立卷铁心变压器和型R型卷铁心变压器。从节能观点上看，数字越大越节能（当然要考虑价格）。否则应选常规的S11型卷铁心或叠铁心变压器。

变压器改造方案分析

3.1.改造方案

高损耗变压器的降损改造方案，归纳起来主要有三种：

①调容量改造方案，包括串、并联调容量和星、三角接线调容量；

②降容量改造方案；

③原容量改造方案，包括更换铁心，更换器身。

3.2各方案的优缺点分析

（1）调容量方案

优点：除增加专用调容开关和改制绕组外，变压器的其他部分均不变。采用常规工艺就可改造，虽然绕组要改制，但导线总量不变。

缺点：在原容量运行时仍是原旧变压器损耗。用户年负载曲线的峰谷不明显时，可能要操作多次。调容时要停电操作，同时要更换熔断器熔丝运行，改造费用稍高。

（2）降容量方案

优点：只改造绕组，变压器其他部分不变，所以可采用常规工艺。工艺简易、操作方便，改制费用较低。

缺点：变压器容量减少，该方案只能局限于用户的负载率很低，且在5年内无发展的情况下实行。如果用户的负载已经接近或是在5年内达到原容量，降容后势必要再购置被减掉部分容量的低损耗变压器，在经济上是不合算的。另外，降容改造后的变压器。有的短路阻抗偏高，电压变动率增大，使供电电压会偏移标准值。如变压器资产属供电局的公用变压器，那么在一定范围内容量可调制，上述负载问题就缓解。

（3）原容量方案

优点：变压器额定容量不变，改造后的性能达到S11标准，关键项目与新品接近。设计工艺要求易于掌握。一般变压器修配厂也可改造。

缺点：与方案（1）、（2）相比，需要一台剪板机，改造费用高于（2）。增加了原材料如硅钢片、铜线等消耗。如果旧变压器绕组是铝导线，那么换成铜导线就不用换铁心，可以节省费用。

4、高损变压器节能改造的具体方法

4.1更换绕组法

以S11系列三相油浸式配电变压器产品结构为例，采用S11型对高、低压绕组端面的有效支撑及高低压引线的夹持方式等措施，使之在性能和结构方面都能达到S11型的水平。

4.2更换绕组同时换上铁轭

在更换绕组时，上铁轭要拆卸，而上铁轨在拆卸过程中，铁心硅钢片的损耗系数容易变大。因此，更换绕组同时将上铁轭部分的硅钢片更换，可进一步降低空载损耗。如果更换全部上铁轭硅钢片，改造费用增加S9现价的10%，负载损耗可控制在比S9增加5%以内，总损耗也可控制在比S9增加5%以内。

因此，结合大修或升压改造可采用更换绕组或同时更换绕组和上铁轭方式。变压器长期处于轻载时，可采用更换铁心方式改造，损耗比可提高到8.94，具有较高的经济效益。而更换铁心（即同时更换铁心和绕组）一般不采用。

参考文献

[1]Shuqin Bai，Gaowa Naren.Synthesis of mesoporous silica from geothermal water recycling system[A].Proceedings of 2011 International Symposium on Water Resource and Environmental Protection（ISWREP 2011） VOL.02[C].2011

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[4]李芳块.浅谈300kA电解槽焙烧启动期间的节能降耗[A].首届全国有色金属工业节能减排技术交流会论文集[C].2007.

[5]李芳块，李登峰.浅谈300kA电解槽焙烧启动期间的节能降耗[A].有色金属工业科技创新——中国有色金属学会第七届学术年会论文集[C].2008

配电设备更新节能分析 篇4

绝大多数工厂供电系统中的用电设备都具有电感性, 从而降低了供电系统的功率因数, 引起总电流增加, 能耗增加, 电压降低, 影响主变出力。只有提高功率因数, 才能提高设备出力, 降低功率损耗和电能损失, 改善电压质。本文以某厂变配电系统 (图1) 为例就其配电设备更新前后的功率因数与节能降耗、电压质量改善及设备出力进行计算和对比分析。

1 理论依据

图1中的A侧为公司110kV站出口, 有七趟6kV架空线路为该供电, 设有七个配电室。A、B为变配电系统, C侧为生产负荷系统, D为低压电容补偿装置, 厂计量表在A处110kV站内。设备更新前配电室的主要设备有:配电变压器为SJL-750/10 6/0.4kV一台, BSL配电柜的低压电容补偿装置早已损坏无用。设备更新后配电室的主要设备有:配电变压器为S11-M-630/6.3 6.3/0.4kV一台, GGA配电柜的低压补偿装置为自动补偿装置, 自动补偿装置投入运行功率因数达到0.98-1.0, 更新前后配电变压器的参数如表1。

A、B之间架空线路的有功功率损耗△P线和无功功率损耗△Q线:

Iav为投入运行供电负荷平均电流 (A) , R0, X0分别为钢芯铝铰线电阻 (Ω/km) 、感抗 (Ω/km) , L为高压架空线长度 (km) 。

B、C之间配电变压器有功功率损耗△P变和无功功率损耗△Q变:

计算公式按《建筑电气设计手册》一书, 有功功率损耗△P变=△P0+△PK (Sc/Se) 2。无功功率损耗△Q变=△Q0+△Qe (Sc/Se) 2。其中△Q0= (I0/100) Se;△Qe= (UD/100) Se。式中, Sc为工厂设计时, 计算负荷的视在功率;Se为变压器额定视在功率。对已投入运行的变压器来说, Sc为实际运行负荷视在功率S, 而S是不易计算的。

△P变=△P0+△PK (I2/I2e) 2 (1-3)

△Q变= (I0/100) Se+ (UD/100) Se (I2/I2e) 2 (1-4)

C侧的生产负荷不随配电设备更新而改变, 有关的有功功率P、无功功率Q、视在功率S与功率因数COS的计算公式如下:

2 耗能计算与对比分析

2.1 更新前耗能计算

在C侧可测得平均负荷电流Iav=2940A, 平均因数 (自然功率因数) COSϕ=0.75, 七台变压器负荷假定均分分配, 则二次侧电流, I2=2940/7=420A。

由式 (1-5) 计算C侧一台变压器的平均负荷:P2=1.732×0.4×420×0.75=218.2kW

由式 (1-3) 、 (1-4) 计算变压器功功率损耗和无功功率损耗:

△P变=2.4+10× (420/1082) 2=3.9kW

△Q变= (6/100) ×750+ (4.61/100) ×750× (420/1082) 2=50.2kvar

B处一台变压器消耗功率为上述之和:

P1=P2+△P变=218.2+3.9=222.1kW

Q1=Q2+△Q变=192.4+50.2=242.6kvar

由公式 (1-6) 计算B处一台变压器的视在功率及平均负荷电流:

由式 (1-1) 、 (1-2) 计算一趟高压架空线路有功功率和无功功率损耗 (其中, R0、X0、L值见图1) :

△P线=3×31.62×0.317×1.5=1.4kW

△Q线=3×31.62×0.347×1.5=1.6 kvar

A处的一趟高压架空线消耗功率为:

PA=P1+△P线=222.1+1.4=223.5kW

QA=Q1+△Q线=242.6+1.6=244.2 kvar

SA=330.5kVA

A处总的有功功率、无功功率、视在功率为

∑PA=7PA=7×223.5=1564.5kW

∑QA=7QA=7×244.2=1709.4 kvar

∑SA=7QA=7×330.5=2313.5kVA

由公式 (1-8) 计算A处功率因数COS=PA/SA=0.67远不到指标要求。

2.2 更新后能耗计算

由于采用的是无功自动补偿装置功率因数可达到0.98以上, 按功率因数等于0.98计算。

其中P2=218.2kW。

由式 (1-3) 、 (1-4) 分别计算此时变压器功功率损耗和无功功率损耗

△P变=1.6kW

△Q变=3.5kvar

B处一台变压器消耗功率:

P1=P2+△P变=218.2+1.6=219.8kW

Q1=Q2+△Q变=43.6+3.5=47.1kvar

由公式 (1-6) 计算B处一台变压器的视在功率及平均负荷电流:

由式 (1) 、 (2) 计算一趟高压架空线路有功功率和无功功率损耗 (其中, R0、X0、L值见图1) :

△P线=3×21.62×0.317×1.5=0.6kW

△Q线=3×21.62×0.347×1.5=0.7 kvar

A处的一趟高压架空线消耗功率为:

PA=P1+△P线=219.8+0.6=220.4kW

QA=Q1+△Q线=47.1+0.7=47.8kvar

A处总的有功功率、无功功率、视在功率为:

∑PA=7PA=7×220.4=1542.8kW

∑QA=7QA=7×47.8=334.6 kvar

∑SA=7QA=7×225.5=1578.5kVA

由公式 (1-8) 计算A处功率因数COS=PA/SA=220.4/225.5=0.97

2.3 更新前后对比分析

1) 更新前A处的功率因子COSϕ=0.67, 更新后A处的COS=0.97, 功率因数得到很大的提高;

2) 对消耗功率进行比较, 更新前∑PA=1564.5kW, 更新后∑PA=1542.8kW。功率损耗减少21.7 kW, 每月节约电量15624kW·h;

3) 电压质量改善情况, 架空线路中通过的电流由31.6A变为21.6A, 减少线损电压为[ (31.6-21.6) /31.6]×100%=31.6%;

4) 设备输出分析:主变输送到该厂视在功率由2313.5kVA降为1578.5kVA, 提高了主变出力。

3 结论

发电机和电力变压器的额定容量是用视在功率来表示的, 其单位是千伏安, 它是电压与电流有效值的乘积, 当电压恒定时, 其容量决定于电流值。这一电流值由有功分量和无功分量组成。有功分量是通过用电设备或用电器将电能转换成机械能或热能而得到充分利用, 对发电机来说, 这一项称为有功功率, 而无功分量却没有得到利用。但无功电流在供电线路、发电机和电力变压器中同样要产生电阻损耗而浪费电能。这一损耗, 通常称为无功损耗。无功电流对发电机来说, 输出的是无功功率。如果负载的无功分量增加, 即功率因数降低, 则发电机的无功功率也增加。本文电力系统更新后功率因素提高显著, 因而降低了无功功率使电能得到充分利用, 节电量明显, 电压质量大幅改善。

摘要：功率因数和能耗是衡量配电设备节能效率的重要指标。本文对配电设备更新前后的功率因数与能耗进行了定量计算和对比分析, 为电器设备高效运行、经济运行提供了理论依据, 对配电工程实际具有重要指导意义。

关键词：功率因数,能耗,配电设备,节能

参考文献

[1]李博, 曾文清.马钢新区供配电系统经济运行和节电措施探讨[J].冶金动力, 2011 (6) :4-7.

配电节能变压器的应用及管理 篇5

【关键词】配电技术；变压器；节能技术

进入21世纪以来，我国的经济快速的发展，各个行业对于电力资源的需求也越来越大，现目前，全国的电力供电都呈现出了供应不足的现象，尤其是在一些电力使用较多的季节，电力供应显得尤为紧张，这些情况已经成为了制约我国经济以更快速发展的枷锁吗，所以，必须要提高全国范围内的电力能源发展速度。但从我国目前的经济发展模式来看，依然还有很大一部分的生产企业停留在传统的粗放式的经济增长方式之上，而完全依靠不断提高能耗来作为提升电力供应的也是极为不科学的。

本篇文章主要针对我国目前各个电力企业中所使用的配电变压器自身在实际中应用的特点，对配电变压器中的节能技术实际应用进行了全面详细的分析，期望能从分析的结果中找到完全能够使用在配电变压器的节能中技术中的更为科学合理并具有安全可靠性的应用技术，为其他相关的行业的人员提供一定的参考作用。

1.电力生产的现状

从整个电力生产、消费、供应等几个组成电力生产和使用的主要环节来看，在电力生产输配的过程中还有着巨大的发展空间和发展潜力。在电力企业的输配电设备型号中，我国所采用的主要是一种使用数量和使用范围都是最大的输配电变压器设备。就现目前来说，输配电变压器自身的耗损在整个输配电系统耗损的三分之一以上，通过这点我们可以明确的看出，大力的发展配电节能变压器自身的科技技术以及应用的范围，这对于我国电力设备的节能发展前景以及电力的供应有着极其重要的意义。

2.配电变压器概述

2.1配电变压器的工作原理

变压器自身的效能和工作原理几乎是所有人都知悉的，事实上，配电变压器自身的运作原因也主要是通过电池感应的技术原理来实现的电流输出工作。在配电变压器的结构中，通常都是将高压的绕组以及低压的绕组分开在两边，其中又根据所连接不同来区分不同的绕组名称，与电源所直接连接的叫做初级绕组，而与负载所直接连接的称之为次级绕组。初级和次级这两组绕组之间只有磁性的耦合关系，没有任何电能上的联系。而当初级绕组直接连接上变电压的时候，可以产生交变电流，并且根据电感生磁和磁感生电的感应原理，交变电流能够直接将铁芯中的电源电压改变到与之相同的评论，变成交变磁通，交变磁通在运行的过程中直接与初级绕组和次级绕组之间产生相同的频率，从而能够感应到电势。而在这个过程中，如何改变了初级绕组和次级绕组的匝数，就可以直接改变次级绕组附带的电压，如果在次级绕组之上直接连接上负载，就可以使得交流正常的输入，这样就使得能在配电变压器中实现了不同等级的电压等级电能的向外传递 [1]。

2.2配电变压器的损耗分析

配电变压器的损耗具体可以分为有功损耗和无功损耗，下面逐一具体分析。

2.3有功损耗

有功损耗是指配电变压器在实际工作过程中，在产生有功功率而伴随产生的损耗。有功损耗可以分为铁损和铜损。

①铁损。铁损是指磁滞、涡流损耗及电流在初级线圈电阻上的损耗，它是铁芯发热，以热能的形式散发损耗。铁损又可以细分为涡流损耗和磁滞损耗。当变压器工作时，铁芯中有磁力线穿透，由于电磁感应原理的作用，使得线圈中的电流自成闭合回路且呈涡流状旋转，因此称之为涡流，涡流在铁芯中的流动使得铁芯发热消耗能量，这一部分的损耗就称之为涡流损耗。

当交流电流通过配电变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其大小和方向呈现一定规律的变化，使得硅钢片互相摩擦放出热能，这一部分损耗的热能就是磁滞损耗。

②铜损。铜损是指配电变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻时，会发热散发能量，这时一部分电能就会转变为热能而被消耗，称之为铜损。

2.4无功损耗

配电变压器的无功损耗主要是指在进行变压与能量传递过程中所造成的损耗，因为这部分损耗并没有产生实际的有功功率，因此，称之为无功损耗。无功损耗可以分为两部分，一部分是由建立变压器主磁路磁通的励磁电流引起的，这部分损耗与负载电流无关，是一个恒定量；另一部分是由变压器绕组的阻抗和流经绕组的电流构成，这部分损耗是与负载电流有关的，负载电流越大，这部分损耗就越大。

需要说明的是，配电变压器是一个典型的大型感性负载，其容量越大，则无功损耗就越大，同时也会对电网产生谐波干扰，因此，配电变压器的容量并不是越大越好。

3.配电变压器的节能技术应用探讨

采用新型材料和工艺降低配电变压器运行损耗。

（1）采用新型导线。

配电变压器的导线可以采用无氧铜，以降低线圈内阻，从而有利于降低配电变压器运行中的铁损和铜损，进而降低配电变压器的运行损耗。例如，目前已经投入使用的高温超导配电变压器，就是采用了超导线材取代了传统的铜芯线材，从而降低了变压器的损耗，同时，还间接提高了变压器的抗短路性能[2]。

（2）优化磁体材料。

配电变压器的磁体材料也可以进行改进优化，以降低磁滞损耗。近年来，研究颇热的非晶合金材料，相较于传统的磁体，具有更加优良的磁化和消磁性能，利用这一类材料制作铁芯，不仅可以明显降低配电变压器的铁损，而且还能够降低配电变压器的无功损耗，提高配电变压器的运行经济效益。

（3）改进制造工艺。

在制造工艺上实施改进，以降低配电变压器的运行损耗。例如，采用现代计算机控制的数控加工系统，对变压器内部的硅钢片进行加工，从厚度、界面形状等，都完全能够实现精确控制。目前的加工精度已经达到0.18mm，如此薄的硅钢片的应用，大大降低了配电变压器运行过程中的空载损耗。

（4）布置新结构。

除了应用新型材料、新型加工工艺等技术手段之外，还可以通过采用新的结构布置形式等手段来降低配电变压器运行中的损耗。目前的研究热点主要集中在两个方面：采用新型绕组结构和采用新型线圈布置方式。

4.结语

在配电变压器的实际配电输出的过程中，会由于变压器自身所感性负载这个特性，早成整个配电变压器在运作的过程中出现极大的耗损，对此，将配电变压器加入节能技术理念实施已经到了迫在眉睫的地步。本篇文章所结合了配电源变压器在实际使用过程中造成损耗的主要构成原因，全面详细的讨论在在如何将节能技术应用到配电变压器之中。节能技术的实现，对于整个输配电能源这个环节有着巨大的便捷性，而且对于不断的研究和配电节能技术的指导有着重大的意义，因而本论文的研究成果是值得推广的。当然，对于配电变压器的节能技术，远不止本论文所讨论的这些技术应用，更多的节能技术及其应用有待于广大配电技术工作人员共同努力，才能够最终实现我国输配电节能技术的真正提高和发展应用。

【参考文献】

[1]巴图孟克.电气节能设计需关注的几个问题[J].中国高新技术企业，2007（06）.

浅谈供配电节能设计 篇6

“保护环境, 节约能源, 实现低碳”是我国在新世纪长期实行的战略与方针。电力能源是目前最重要以及紧缺的能源之一, 随着社会不断进步, 生活与工业用电消耗日益增加, 呈现出供不应求的状况。所以, 在社会生产活动中应注重节约、珍惜能源。笔者就供配电节能设计中出现的问题进行阐述, 仅供同仁参考。

1电力系统供配电整体规划的节能措施

在进行电力系统配电整体规划设计过程中, 应首先计算电网分布、供电距离、负荷容量与设备特点等因素, 电力系统要操作方便、可靠。系统的变配电所布置在电网的负荷中心周围, 能够减少配电网络的半径, 降低线路的电流损耗。选择合适变压器的台数与容量, 来满足季节性变化的负荷要求, 从而实现运行经济化, 降低运行荷载产生的不必要的电流损耗。

1.1 确定合理的电网供配电压等级

通常情况下, 整个电网线路容量、距离与电压成正比。在电压一定的情况下, 输送电流的距离与容量成反比。因此, 应按照实际的用电设备、供电距离、负荷容量实际情况, 对供配电的电压等级进行合理设计。电力系统的控制室应设置在电网负荷中心附近, 以减少供电半径, 降低线路电流损失。在电压供电范围内, 增强供电电压能够实现供配节能, 但是提高了电力系统的投资成本, 因此, 应根据实际情况制定科学、合理、经济的方案。

1.2 确定合理的线路

选择较大电缆导线的截面, 尽管可以达到节能效果, 然而提高了投资成本;选择较小的截面会降低运行的可靠性、加大安全危害、缩短使用寿命, 造成经济损失。因此, 设计线路时应以降低线路的损耗为原则。

在电网中, 电流通过配电线路会产生电流功率的损耗, 其中电阻R一定时, 通过电阻的电流与线路的长度呈正比, 增加了电网的电能损耗。在实际电力工程中, 确保配电的线路电流稳定, 减少损耗, 通过降低电阻方式来实现。根据电阻公式, 降低其电阻值, 应选择电阻率较小的材料, 如铜芯、铝芯线等。缩短导线的长度, 其电力系统的线路尽量走直。在电力系统的低压配电中, 尽量少走弯路、回头路。对于线路较长的电力系统, 要以满足与保护电压降为基础, 来确保热稳定、载流量。在设计线截面的过程中加大线截面, 尽管能够增加电网的成本费用的投入, 但是节约电力能耗与运行费大大超过前期的投入。

2供配电的设计措施

2.1 选择合理的变压器

电力系统的变压器是通过转换电压来进行电力传输, 因此变压器在电力系统中被广泛应用, 尤其是10 kV变压器在电力配电系统的覆盖率达到近100%。目前我国运行电网的10 kV变压器具有近百亿kVA。因为变压器具有运行时间长、使用量大等特点, 在使用与选择上变压器均存在较大的节能潜力, 尤其是面广量大的10 kV变压器。因此选择节能高效的产品, 不仅能够有效节约能源, 还能够大幅度降低变压器的生产成本, 这也是企业提高经济效益的关键途径。所以, 在选择合理的变压器过程中, 应优先选择节能低损耗的变压器, 如SIO、SI与SII等系列。对于地下、高层、化工等建筑单位和有较高消防标准的场所, 应优先采用干式节能低损耗电力变压器。为了确保电网电压稳定, 提高电能质量, 应尽量选择节能电力变压器。

2.2 选择合适的电动机

降低电动机的电量损耗, 关键措施是增强电机的功率因数与工作效率。在工业生产过程中, 异步电动机是电力系统中最常用的电动机, 在系统运行过程中, 异步电动机的工作效率与因数是主要的经济评价指标, 并且二者联系密切。异步电动机在完善功率因数的同时提高了电动机功率。除此以外, 在整个电力系统中异步电动机自身的无功功率约占其中的65%。如果异步电动机出现空载或者轻载的情况, 系统会降低功率因数, 电机空载时其功率因数接近于0.2;在电机功率满载的情况下, 其功率的因数提高到0.9。因此, 在设计过程中选择合理的异步电机的容量, 在容量固定的前提下, 应尽量满载运行。通常情况下, 进行异步电机的功率因数与额定功率计算时, 系统的负荷系数取值0.75～1, 而电机输出的额定功率应取负荷功率的1.1倍。在实际电力系统中, 电机通常配套专业设备, 并由有关部门统一配发。因此, 供配电的节能设计在系统运行的过程中进行, 一方面通过接地补偿电容器来要降低电量损耗;另一方面, 设置调速变频设备来控制电机运转速度, 通过调节转速适应系统的负载变化, 来增加电机轻载时的工作效率, 实现减少电动机的运行空载和轻载, 达到电能节约的目的。

2.3 选择合适的低压电器

在电力工程中, 低压电器是系统中使用较多的基础元件, 就低压电器单体来分析, 其电能的消耗很低, 总体的消耗量较大, 因此在电力系统供配电设计中应选择可靠、有效、成熟的低压节能的电器。

2.4 改善电力系统功率因数

提高电力系统的功率因数, 能够降低电网功率的损耗, 实现电力节能。在电力系统中, 部分用电设备如变压器、灯具、电动机具有一定的电感性, 从而出现了滞后电流。滞后电流通过系统的高变压线路输送到用电设备终端, 整个传输过程中增加了系统线路电量损耗, 然而通过以下途径是能够降低避免电量损耗的。

1) 降低用电无功设备的损耗。

在电力系统配供电节能设计中, 优先选择较高功率因数的用电设备, 如果用电设备存在一定的电感性, 应当设置用电补偿电容器。

2) 设置静电电容器, 补偿电能损耗。

在电力系统中设置静电电容器能够出现无功电流, 从而能够补偿用电设备因滞后电流产生的损耗, 最终增加了功率因数。在供配电节能设计过程中可采用集中高压补偿和成组低压补偿、分散低压补偿等方式, 根据实际情况选择合适的补偿方式。

3照明系统的节能设计措施

电力系统的照明节能设计是基于不影响施工照明与满足作业面的视觉要求, 降低照明系统中的光能损耗, 实现光能利用最大化。通常情况下, 照明系统节能设计有以下几种措施。

3.1 增加自然光的照射率

在照明系统设计过程中, 电气专业设计人员要与建筑设计人员多交流, 增加自然光的折射率, 实现自然光利用最大化, 通过室内照明与自然光有机结合, 实现照明电能节约目的。

3.2 选择合适的灯具

我国《照明标准设计规范》对项目的视觉要求、照明功率、照度标准等进行了明确规定。因此, 在灯具安装过程中要严格控制发光功率, 在确保照明质量基础上, 普通房间应尽量采用发光高效荧光灯或紧凑荧光灯;在高大厂房、车间、室外等应采用太阳灯、高压钠灯等放电高效光源。

3.3 完善控制灯具方式

在电力系统中设置灯具节能开关能够有效降低电量损耗。根据灯具自身特点, 设置分区控制或增加适当的照明开关点, 如在客房、病房、卧房的灯具可使用调光控制;在高级客房中使用节电钥匙控制;在室外照明或者公共场所可采用声控、光控、程序等方式来控制:在停留短暂的公共场所如楼梯、走道等可使用自熄节能控制。

4结语

在电力系统中进行供配电节能设计, 能有效节约能源、降低损耗, 推动我国可持续发展, 从而取得较大的社会效益与经济效益, 因此供配电的节能设计引起广大设计人员的高度重视。除了进行节能设计, 还可以通过强化电量管理、合理进行用电调度以及日常生产生活中节约用电等途径来实现用电节能。

参考文献

[1]魏国民, 姜群.关于建筑电气节能设计的几个问题[J].黑龙江科技信息, 2011 (23) :27-27.

[2]吴晓勇.民用建筑电气节能设计浅析[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012 (4) .

[3]张诚.谈谈民用建筑配电系统的节能设计[J].福建建设科技, 2011 (1) :66-67, 80.

浅谈配电网节能降损 篇7

1 降低损耗的技术措施

降低损耗的技术措施主要有9个方面: (1) 合理调整运行电压; (2) 合理使用配电变压器; (3) 平衡三相负荷; (4) 合理装设无功补偿设备; (5) 合理选择导线截面积; (6) 加强线路维护, 防止漏电, 主要是定期巡查线路, 及时发现、处理线路漏电和接头过热故障, 更换不合格的绝缘子, 对电力线路沿线的树木经常修剪, 还应定期清扫配电变压器、断路器及绝缘瓷件等; (7) 合理安排检修, 提高检修质量, 缩短检修时间, 推广带电检修; (8) 推广应用新技术、新设备、新材料、新工艺, 降低电能损耗; (9) 调整负荷曲线, 避免大容量设备在负荷高峰用电, 移峰填谷, 提高日负荷率。

2 降低损耗的管理措施

可以从4个方面做好降低损耗的管理工作: (1) 加强计量管理, 做好抄、核、收工作; (2) 实行线损目标管理, 供电企业对下属管理部门实行线损目标管理责任制, 开展分所、分压、分线考核, 并纳入内部经济责任制考核, 从而调动职工的工作积极性; (3) 定期召开用电形势、线损分析会, 开展线损理论计算; (4) 定期对馈线电流平衡情况、三相负荷不平衡情况进行检查和调整。

3 当前城市配电网节能改造的难点

3.1 负荷密度大, 发展速度过快

以河南省鄢陵县安陵镇为例, 安陵镇面积为19.02km2, 2009年售电能量9 246万kW·h。从节能降损的角度来看, 这种大密度用电负荷需要更多的变电站布点、更多的出线间隔、更多的线路 (电缆) 走廊。但受土地资源约束和城镇规划的局限, 目前要进一步增加变电站布点、出线间隔和线路走廊难度极大。这在一定程度上也与负荷超常规发展以致超出城市规划的承受极限有关。

3.2 居民用户对电力设施的抵触情绪

电力设施的电磁辐射是一个众说纷纭的问题, 目前尚无明确结论, 但是广大居民用户因三人成虎的从众心理, 对电磁辐射存在强烈的恐惧感, 加之配电设备的噪音污染、高电压等原因, 居民用户对配电设备的布点安装有明显的抵触情绪。

3.3 节能变压器成本高

配电变压器的有功损耗是配电网损耗的重要组成部分。目前国内已经开发出各种节能型的变压器, 显著降低了变压器的空载损耗, 但其造价比传统变压器高出30%～80%, 将健康的高能耗变压器更换为节能变压器的经济回收期一般达到20年左右。出于经济成本的考虑, 无论是专用变压器用户还是供电企业, 要放弃现在尚能运行的S9系列改用S11, S13等系列变压器的主观愿望不强烈。

3.4 配电变压器无功补偿最佳容量的确定难度大

配电变压器低压无功动态补偿是降低配电网有功损耗的有效措施。目前鄢陵县100 kV·A及以上的公用变压器均要求安装动态投切无功补偿电容器。然而无功补偿电容器的分组容量和总容量的优化确定是一个相对复杂的问题, 与配电变压器容量、负荷曲线、功率因数等因素密切相关, 并涉及到电压水平问题。目前对所有配电变压器均按30%容量左右来配置补偿容量不尽合理, 造成部分补偿度不足、部分补偿容量过剩的情况发生。另外, 无功补偿分组未能结合各配电变压器负荷的实际, 造成无功补偿效率较低, 降损效果远达不到理论估算值。

3.5 电力设施被盗现象严重

目前鄢陵县电力设施被盗现象严重, 盗窃技术手段也越来越高。以380 V低压线路为例, 只要架设一条较大截面积的电缆, 短期内就会被盗。由于鄢陵县电业局人手紧缺、工程量大, 因此部分线路只能采用截面积较小的电缆来降低被盗的风险, 这显然既不利于节能, 又难以满足负荷的需求。

4 对策和思考

4.1 加强与政府的沟通和对群众的宣传

通过沟通, 争取得到市政规划和广大群众的密切配合, 让广大群众减少对电力设施的顾虑, 增进对电力建设的理解和支持, 确保电力建设的顺利进行。

4.2 与变压器生产企业联合向政府争取政策扶持

通过政府税收、财政补偿、节能奖励等政策的落实, 促进节能变压器厂家生产成本的下降, 推动节能变压器的应用。

4.3 加强对配电网无功补偿的研究

通过和科研院所合作, 开展配电网无功补偿的研究, 确定配电网无功补偿的优化方案与技术细节, 以更少的无功补偿资金获得更大的节能效益。

4.4 与公安机关联手加强防盗工作

试析供配电节能设计与技术 篇8

现实有关数据资料统计说明, 变压器损耗占网损很大的百分比, 因此配电变压器的节能已成为关注的课题, 降低变压器损耗对节约网损具有很大的意义。设计者在配电变压器的节能设计上往往要逆向思考, 合理的确定变压器容量是保证降低变压器损耗的基础, 然合理确定变压器容量的前提是准确测算用电负荷。就目前设计者最迷惑的是一些计算系数, 随着电气化建设的加快, 许多计算系数不能准确反映实际的负荷情况, 存在较大的差距。因此为满足设计者们的需要, 相关部门急需组织力量, 通过调查研究制定出各类用电设备实际需要比较合理的计算值。

二、合理确定配电电压以节约电能

提高配电网电压, 可使网络电流减小、损耗降低, 因此在供配电设计中, 应尽量选择可能的较高的配电电压。工厂的高压配电电压, 目前大多采用10 KV。但是随着35 KV成套户内开关柜和35 KV全塑电缆以及高分断低压配电开关等电气设备的广泛使用, 将使采用35 KV作为工厂内部配电电压与使用10 KV作为配电电压一样方便;特别是对于用电负荷在2 000~20 000 KVA的企业, 在当地电网供电条件许可的情况下, 宜采用35 KV作为企业内部配电电压。这样可以减少电网配电级数, 大大降低线损及配变总损耗。至于低压配电电压, 大多采用380/220 V, 如果将其升为660/380 V, 则除能减小导线截面、扩大供电范围外, 因相同输送功率的电流下降42.3%, 线路及电气设备的损耗亦将大幅度下降。当然, 低压配电电压要升压运行, 要引起配电设备、电线电缆以及用电设备额定电压的升高, 用电设备电动机采取一些措施, 如选380 V接法的六个抽头的电动机可以很方便地改接为Y接法, 将额定电压提高到660 V。

低压配电电压要升压, 牵涉的问题还很多, 特备是用电设备方面牵涉的面很广, 但是从提高低压电网输送能力、降低原材料及有色金属消耗、大量节约能源等方面来看, 任然是值得逐步推广的技术措施之一。

三、供配电系统节能方法

1. 选择及合理使用节电干式变压器

干式变压器具有节约能源、可靠性高、容量可大可小、功能可以随意组合、应用领域广泛的特点, 逐渐得到越来越多供配电企业的认可, 并广泛运用到供配电系统中, 与传统的油浸式变压器相比更安全、更可靠、更节能、更绿色、更环保。

(1) 抗短路性、抗冲击性、抗过载性好

干式变压器铁芯的优质硅钢片为45°角卷绕一体成型, 因此在抗短路、抗冲击、抗过载性比以前的油浸式要强得多。

(2) 降低无功损耗, 节能性好

干式变压器降低无功损耗与节能性是由制造方式决定, 在制造干式变压器的过程中, 其卷成一体的优质硅钢片比传统的油浸式层叠硅钢片式的变压器降低能耗70%。

(3) 噪声低, 环保性好

传统的油浸式变压器的噪声来自于硅钢片的接缝片, 而干式变压器是卷绕一体成型, 致使干式变压器的噪音极低, 并且还没有有害气体产生, 因此环保性极好。

(4) 干式变压器的可靠性强

干式变压器由于在其每一层之间、每一匝之间都使用了最先进的阻燃抗裂的芳族聚酰胺纤维, 因此极大地保证了干式变压器可靠、稳定、安全的运行。

2. 减少线路损耗

(1) 在设计施工中减少线路总长度

供配电系统设计时, 将变压器等集线设备放置在距所有用户几乎相等的位置, 这样可以使总线路长度最短, 最节约线路成本和线路上的损耗。

(2) 增大导线截面积

线路的阻抗与线径成反比与长度成正比, 再减少长度上损耗的同时适应增大线径, 即增大导线的截面积就可以大大地节约电能。

(3) 将负荷进行归类

保证消防设备专缆供电的前提下, 将所有其它供电设备全部由多条电缆供电改为所有设备共用一条电缆供电, 优点在于出现消防险情时, 消防人员可以一次关闸切除所有无关用电设备;另一方面所有设备使用同一条主电缆减少了多条电缆的线路损耗。

3. 采取无功补偿提高功率因数

提高供配电网络的功率因数, 实行无功补偿越来越受人们关注。无功功率不仅限制了变配电系统的供电容量, 也增加了供配电网络的线损, 对供配电网络的电能质量产生影响, 对供配电网络实行无功功率补偿解决了以上全部负面作用。在供配电系统中许多用电设备产生滞后的无功电流, 从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端, 无形中增加了线路的功率损耗。为此, 必须在供配电系统中安装电容器柜 (箱) , 通过电容器柜 (箱) 内的静电容器进行无功补偿。

4. 平衡三相负荷

受单相以及高次谐波的影响, 致使在低压线路中三相负荷不平衡, 导致供配电网络造成一系列的影响。 (1) 引起供配电网络相线及零线电能损耗加大; (2) 影响用电设备 (如计算机、照明灯、电视机等等) 的使用情况; (3) 增大对通信系统的干扰, 影响正常的通信质量。为了降低造成的影响, 应及时调整三相负荷, 保证三相负荷平衡。同时采用省电装置来平衡三相电压或三相电流。

5. 采用高效省电装置

该装置是采用某种特殊的电磁结构, 内部将一个串联电抗器并联接入自耦调压器和外加独立相位调整兼消除高次谐波线圈, 一起固定在一个三柱式铁芯上的综合型节电装置。该装置具有以下几点功能和特点。

(1) 调整电压幅值及稳压。有些用电单位供电电压偏高, 会导致电气设备的用电量有所增加, 在某种程度上影响了电气设备的使用寿命, 同时还加大了线路损耗。采用该装置后能够调整电设备的电压, 使其保持相对的平衡度和稳定性。

(2) 减少电动机的启动电流。该装置的特殊电磁结构和内部串联电抗器能对电动机启动电流有所控制, 通常情况可以将启动电流降低到额定电流的2倍左右。其节电效果在使用多台小型电机或群控多台小型电机时表现地更加突出。

(3) 降低了线路、变压器及电机绕组的铜耗。当谐波高频率上升时会导致高频电流增大, 交流电阻增大, 线损也随之增加。该节电装置能够有效地平衡三相电压, 对高次谐波有很大地抑制, 使交流电阻减小, 这样就降低了线损。根据铜耗公式P=12R得知铜耗与电阻值成正比, 当减少电流值及电阻值时, 铜耗也就随之降低了。

四、结语

在供配电系统中, 变压器数量和容量都很大, 在运行过程中的电能损耗不容忽视, 为节约电能, 变压器节能设计和节能技术上是关键, 认真分析配电变压器的经济运行所能采取的措施, 保证配电变压器的运行损耗降至最低, 做到能源不浪费, 坏境又得到保护, 做到一举多得, 实现我国电能的合理利用。

参考文献

[1]周杰.浅析供配电系统节电技术措施[J].民营科技, 2009 (04) .

[2]薛冰艳.企业供配电系统节电措施[J].宁夏机械, 2006 (04) .

[3]李学.工矿企业供用电系统全面节电技术[J].企业平台, 2008 (04) .

用户供配电系统的节能管理 篇9

关键词：供配电作业,节能管理,配电系统

1. 造成电能损失的原因

(1) 线路损耗严重。

用户供配电系统中, 有很多原因会导致线路的严重损耗, 常见原因有:①线路的布局不科学, 造成近电远供等现象, 较长的输送距离造成线路损耗。②接户线使用时间较长, 出现破损, 并且过长或过细都会增大损耗。③导线的截面面积较小, 长期在过负荷或低负荷情况下运行。④瓷横担等表面因为被油渍等污染, 在湿度较大的雨雾天气, 表面出现泄漏电流。⑤线路接头处的电阻过大, 使得接触面发热所造成的损耗增加。⑥树枝触碰电线或大风引起的倒杆事故等也会造成漏电等情况发生。⑦低压线路过长或者是三相负荷不平衡, 都会造成相应的损耗变大。

(2) 用电管理不科学。

①用电设备与变压器的负载之间不配套, 用户的无功补偿没有按照经济功率因数来进行。②计量互感器不合规定、精确度达不到要求。③无表或违章用电, 电能表没有按照规定周期性检修, 抄表时存在漏抄、不抄等现象。④对设备和线路的日常检修安排不合理, 造成变压器和部分线路的超负荷运行。⑤电气设备的定期检查、清扫等工作没有按时完成, 使得电流泄漏增多。⑥没有对负荷和电压进行实测, 未做到低压三相负荷的平衡工作。

2. 供配电作业系统的具体节能措施

(1) 减少线路损耗。

①减短导线长度。在供配电系统设计时, 低压柜出线回路等要尽量少走弯路和回头线。②变配电所尽量接近负荷中心。线路如果较长, 那么在满足保护配合、电压降要求及载流量热稳定的基础上, 加大一级导线的截面, 这样做虽然增加线路费用, 但节省了电能, 减少了运行费用, 是一项好的节能措施。③对于高层建筑, 电气竖井尽量建在建筑中央, 以减少电缆敷设长度。普通负荷可由一条电缆来供电, 这样便于消防作业, 也可在非空调使用季节减少线路的损耗。

(2) 平衡三相负荷。

低压线路当中, 三相负荷会因为受到单相和高次谐波的作用而不平衡, 这种不平衡会带来较大的能耗。在供配电作业系统设计时, 应让三相负荷尽量平衡, 可采用单相电压调节方式或使用省电装置平衡三相电压 (电流) 。

(3) 谐波抑制。

电能质量主要表现为电压频率与波形的质量, 谐波电流的产生使得供配电系统中的电能有损耗, 而且对线路及相关电气设备也有一定危害。谐波抑制的方法, 一般是设置有源或无源滤波器, 通过在用电设备或变压器低压一侧安装滤波器, 过滤中性线、相线中的谐波电流, 达到提高电能质量和节约电能的作用。

(4) 无功补偿。

无功功率会限制供电容量, 增加线损, 对电能的品质也有一定影响。在供配电系统中进行无功补偿, 可以节电降耗。无功补偿一般有2种方式:一是集中补偿, 二是就地补偿。

3. 供配电作业系统的损耗管理

①制定合理的损耗考核指标。对于影响配电网损耗的一些因素, 例如运行时的电压、温度、导线的质量好坏、负荷的变化等数据, 要尽量符合实际情况, 不能完全按照理论公式测算, 制定指标时, 要综合考虑多种因素。

②考核管理方式要合理。在对电能损耗考核上, 不能片面实行指标承包, 考核管理要与各项工作相结合, 不能仅考察电费的收缴情况, 这样才能从源头上阻止虚假统计、折算电能现象的发生。

③加强对电表的监测。要依法对表计进行监测, 推行合理的抄收管理办法, 严格考核实抄率, 禁止出现漏抄、估抄, 错超、误抄现象也要减少。

④做好日常维护。将各种设备的日常管理具体落实到人, 做好定期测试和调整工作, 及时处理设备的一些缺陷。

⑤提高信息化管理程度。在电费核算等环节当中, 应用先进的信息管理技术完善用户的用电基础数据, 并以这些基本数据为依据, 对损耗指标等进行数据的统计分析。

⑥建立良好的管理制度。实施专责管理, 建立具体的分析管理制度和指标考核台账, 定期公布完成情况, 并做到奖罚分明。

配电网节能降耗的分析研究 篇10

【关键词】配电网；节能降损；机理；对策

0.引言

随着我国国民经济的飞速发展，电力负荷和电网容量的迅速增加，电网的经济运行问题日益受到电力部门的重视。电能损耗作为供电企业的重要经济指标，综合反映了电网规划、运行、经营管理、生产技术管理水平。在目前能源短缺的形势下，利用科学方法降低电网电能损耗，发展配电网节能技术，对提高供电企业经济效益和节能工作的发展具有十分重要的意义。

1.配电网网损产生机理分析

1.1输电线损耗

网架是配电网的重要部分，是连接变电站和配电及用户的唯一渠道。而网架中最重要的成分是输电导线，电力线路最简单的模型是连接两节点间的一条阻抗支路。设R+jX为线路阻抗，P+jQ为节点j负荷的一相功率。

通过线路输送的负荷在线路电阻电抗上产生的功率损耗就是线路的功率损耗：

△S=△P+j△Q=3I（R+jX）=（R+jX）

当负荷较重时，线路损耗占总损耗的大部分，采用正确的措施有效地降低线路损耗是十分必要的。

1.2变压器损耗

在配网计算中，双绕组变压器近似等值电路通常是将二次绕组的电阻和漏抗折算到一次绕组侧并和一次绕组的电阻和漏抗合并，用等值阻抗RT+jXT来表示；变压器的励磁支路一般前移到电源侧，用等值导纳GT-jBT来表示，变压器的功率损耗如下式所示：

△P=R+UG

△Q=X+UB

△S=△P+j△Q

从上面的式子可以看出，变压器的有功损耗和无功损耗都是由两部分组成，一部分为与负荷无关的分量，另一部分是与通过负荷的电流平方成正比的损耗。

1.3运行因素

除了线路损耗和变压器损耗外，电网运行状态变化也会产生附加损耗，这些附加损耗主要包括：

（1）三相不平衡造成的附加损耗。低压配网普遍采用三相四线制供电方式，由于单相负荷的接入及其开关的随意性，配电网三相不平衡状况不同程度的存在，而且不平衡度越大，损耗越严重。

（2）负荷分布不均衡造成的附加损耗。对于不同的配电线路，当各配电线路参数一致时，即电流（负荷）均匀分布时，各线路损耗之和最小。这同时也说明，当负荷分布不均匀时，必将产生一定的附加损耗。

（3）设备老化、接触不良造成的附加损耗。配电变压器、线路、开关、电容器等设备老化货接触不良将导致电网的等值电阻增大，从而导致配电网损耗增大。

还有其他因素，例如谐波损耗等，这里不一一列举。

2.配电网节能降耗难点

2.1负荷密度大，发展速度过快

以惠阳淡水镇为例。淡水面积为83km2，2013年最大负荷达到25万KW，从节能降耗的角度来看，这种大密度用电负荷需要更多的变电站布点、更多的出线间隔、更多的线路（电缆）走廊。但由于受到土地资源约束和城镇规划的局限，目前要进一步增加变电站布点、出线间隔和走廊难度极大。如何解决配电网的空间需求是目前最为头痛的难题。

2.2配变无功补偿最佳容量难以确定

配变低压无功动态补偿是降低配网有功损耗的有效措施，目前惠阳新增200kVA及以上的公用变压器均要求进行无功补偿。然而无功补偿的分组容量和总容量的确定是一个相对复杂的优化问题，与配变容量、负荷曲线、功率因数等因素密切相关，并涉及到电压水平问题。目前对所有配变均按30%容量左右来配置补偿容量不尽合理，造成部分补偿度不足、部分补偿容量过剩浪费的情况，且电压合格率还有提升空间。另外，无功补偿如何分组未能结合各配变负荷的实际，造成无功补偿效率较低、降损效果远达不到理论估算值。

2.3电网运行管理落后，强调安全运行，忽视经济运行

配电线路的管理损失，指的是供电企业在安全生产、合理调度及市场营销过程中造成的电能损失，如计算设备误差，抄表核算过程中漏抄、错抄、错算及窃电等产生的损失。

安全运行是电网运行的主要前提和目标，但在目前的电网管理中，往往是牺牲电网的经济性来换取电网的安全性。其实，在科学发展观的背景下，提高电网的经济性是非常迫切的要求。

2.4电力设备老化

变压器作为电力生产过程的主要设备，其数量多，容量大。但是仍然在运行的高损耗变压器还占有相当大的比重。由于配电变压器容量和实际用电负荷不匹配，配电变压器没有运行在经济区。一些配电变压器三相负荷不平衡，中性点发生偏移。这些因素都造成配电网损耗偏大。

3.配电网节能降耗对策

3.1降低变压器损耗

（1）变压器降耗改造。变压器数量多、容量大，总损耗不容忽视。因此降低变压器损耗是势在必行的节能措施。若采用非晶合金铁芯变压器，具有低噪音、低损耗等特点，其空载损耗仅为常规产品的五分之一，且全密封免维护，运行费用极低。因此，应在输配电项目建设环节中推广使用低损耗变压器。

（2）变压器经济运行。变压器经济运行指在传输电量相同的条件下，通过择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器电能损失最低。变压器经济运行无需投资，只要加强供、用电科学管理，即可达到节电和提高功率因数的目的。每台变压器都存在有功功率的空载损耗和短路损耗，无功功率的空载损耗和额定负载损耗。变压器的容量、电压等级、铁芯材质不同，故上述参数各不相同。因此变压器经济运行就是选择参数好的变压器和最佳组合参数的变压器运行。

3.2增大导线截面

选择大截面导线可以降低线路阻抗，从而在输送负荷不变的情况下实现降损节能。比如，一个二级城市的主干线线路截面可参考以下原则选型：架空线的主干线截面为240mm2，次干线选用150mm2，分支线选用70mm2；电缆主干线截面为300mm2，次干线截面为150mm2。

3.3电网规划优化

城市电网可通过合理的电网规划来降低损耗，综合考虑近、远期地区负荷密度和电源的受电通道等情况，因地制宜的建设高压配电网。

在电网规划中调整电网的运行方式，不同的运行方式对应于系统的不同负荷水平，随着系统负荷的周期性变动，功率损耗也会有很大的不同，因此应根据负荷预测的结果重构网架结构；有效利用并合理分配现有变压器及线路容量，并根据负荷水平动态调（下转第8页）（上接第6页）整运行方式，使设备运行在经济负荷水平，这对降低设备的功率损耗也有显著效果。

3.4电网无功配置优化

大量无功电流在电网中会导致线路损耗增大，变压器利用率降低，用户电压跌落。无功补偿是利用技术措施降低线损的重要措施之一，在有功功率合理分配的同时，做到无功功率的合理分布。无功优化的目的是通过调整无功潮流的分布降低网络的有功功率损耗，并保持最好的电压水平，无功优化补偿一般有配电线路最优补偿和配电变压器低压侧最优补偿。由电能损耗公式可知，当线路或变压器输送的有功功率和电压变小时，线损与功率因数的平方成反比。功率因数越低电网所需无功就越多，线损就越大。因此，在受电端安装无功补偿装置，可减少负荷的无功功率损耗。

4.结语

近年来我国经济高速增长，伴随着负荷也持续快速上升，电网建设与改造相对滞后，特别是配电网中许多线路，线损偏高，因此推进配电网节能降耗改造势在必行。 [科]

【参考文献】

[1]张安华.中国电力工业节能降耗影响因素分析[J].电力需求侧管理，2009，8（6）.

[2]李婷婷.10kV配电网节能降损研究[D].华南理工大学，2010.

[3]徐强，曹俊华.提高农村配电网节能经济运行措施探讨[J].中国电力教育，2012（12）.

[4]许金杰.浅谈配电网节能降耗[J].科技信息，2008（29）.

[5]陈文安.东莞A镇配电网节能降耗研究[D].华南理工大学，2010.

低压配电系统保护的节能设计 篇11

关键词：配电节能,全生命周期节能,配电保护

1概述

1.1节能与全生命周期节能

对配电系统来说, 节能就是在保证配电系统的功能性要求、满足用电需求的情况下, 使能源的消耗下降。

按配电系统节能考虑范围的不同, 可以分为狭义节能和广义节能。

1) 狭义节能

狭义节能是指直接看得见的节能, 或者说是有形的节能。对配电系统来说, 就是节约电能, 使配电系统的各环节配电、输电损耗减小。此部分可以直接用能源消耗量 (如多少度电) 来统计或计量。

2) 广义节能

广义节能是指完全的节能, 它既包括直接的看得见的节能, 又包括间接的看不见的节能。对于配电系统来说, 这种完全的节能更加重要。这里无形的能源消耗, 很难简单地用能源消耗量来统计或计量, 而且是在系统全生命周期范围内的节能。

配电系统的广义节能措施主要为:

(1) 提高能源系统效率 (减少变配电及线路损耗) ;

(2) 合理节省物资消耗 (合理选择电缆、导线、母线等导体材料的材质、结构形式和截面, 降低电能损耗, 降低资源消耗量, 降低碳排放量;合理选用配电形式, 减少配电环节。设计选择的各类设备材料均要具有合理的利用效率、物尽其用) ;

(3) 节约不必要的劳务量 (降低配电系统安装和维护的人力消耗、提高系统自动化水平) ;

(4) 节约资金占用量 (提高配电系统的经济性、降低运营成本) 。

3) 配电线路节能的常规方式

配电系统线路节能是在设计中较为重要的方面, 这个部分可以简单的用电能消耗来计算。可通过优化导体种类、减少输电线路长度以及加大导线截面的方法达到节能的目的。具体来说就是选择电导率高、成本低的导体, 并优化变配电所选址, 对供电距离长的负荷, 在满足线路供电安全、电压降和动热稳定等要求的前提下, 适当选用截面较大的导线 (如经济电流法) , 减少线路损耗。

4) 节材的意义

由于配电系统所用的设备、材料在开采、冶炼、加工和运输等的一系列环节中都需消耗一定的能量而获得, 所以在设计中节材也相当于节能。

配电系统节材主要通过减少配电导体消耗、减少桥架和支架等电缆构筑物消耗、减少配电设备消耗等方式进行。下面列出电缆铜导体、桥架钢材及电力折标煤情况, 供设计参考。

(1) 电缆铜导体生产能耗情况

铜生产包括采矿、选矿和冶炼三个阶段。我国生产1t铜采矿平均能耗为763kg标煤, 选矿平均能耗为2 038kg标煤, 冶炼平均综合能耗为780kg标煤《铜冶炼企业单位产品能源消耗限额》 (GB 21248-2007) 要求为950kg标准煤) 平均总能耗为3 581kg标准煤。

对电缆导体来说, 其每米导体含铜量G为:

S:导体截面积

ρ:导体材料比重 (铜为8.89 g/cm3)

如YJV-0.6/1KV-3×185+2×95电缆, 可估算其每米耗铜量为5.785kg, 相应其内每米铜材冶炼能耗为4.51kg标准煤, 每米铜材冶炼总能耗为20.72kg标准煤。

(2) 桥架钢材生产能耗情况

我国2013年上半年全国重点钢铁企业每吨钢材冶炼综合能耗为594.29kg标煤, 而每吨铁矿采矿、选矿工序单位能耗合计共约20kg标准煤。平均总能耗约614kg标准煤。

如钢制电缆槽式桥架800×150, 其板厚按2mm计算, 每米展开面积约为1.2m2, 其密度为7.85 g/cm3, 则可估算其每米耗钢量约为18.84kg。相应其内每米钢材总能耗为11.57kg标准煤。

(3) 电能折标准煤

电能折标准煤为每度电 (电能当量值) 折0.1229kg标准煤, 考虑到热电发电效率, 我国供电煤耗一般按每度电折0.366kg标准煤。

按需要系数取0.7, 图1、图2为典型办公场所负荷曲线。办公建筑的负荷特点为电气工作日为周一~周五, 工作时间是早8:00~晚5:30, 每年工作日按251日计。依图1和图2得, 工作日折算最大负荷利用小时为6.59h, 非工作日折算最大负荷利用小时为2.34h, 其年最大负荷利用小时依曲线计算为1538h, 年最大负荷损耗小时按τ=800h计算。

计算两例30年运行周期内的电缆 (YJV-1k V) 截面选择和30年线路电能损耗, 结果如表1所示。

从表1中估算结果可知, 配电线路导体截面越大, 初始投资越多, 对应的长期运行电能损耗越大, 在工程设计中, 配电线数量多、线路长, 电缆导体的初始投资及损耗均相当可观, 因此, 减少导线长度和用量, 降低材料消耗十分必要。

从表1中计算可知, 从使总费用最小的角度上来看, 为了使初始投资与运行费用 (电能损耗) 之和最小。需选择适当的导体截面, 合理降低材料的使用量, 同时降低费用投资, 提高了经济效益, 也更利于节能。

1.2配电系统的耗能与节能

1) 配电损耗占配电总电能消耗的比例

输配电损耗包括供电源与配电点之间输送电力以及向消费者配送电力过程中产生的损耗。依据国际能源机构 (IEA) 《非经合组织国家能源统计与平衡》、《经合组织国家能源统计数据》和联合国《能源统计年鉴》相关资料, 我国配电损耗占电能消耗的比例见图3所示。

由图3可知, 2011年我国配电损耗占配电总能耗的比例略低于6%, 相应此数值日本及美国为5%, 德国为4%。

由于上述配电损耗数值包含电网损耗及末端配电损耗, 而由于配电变压器的损耗在配电损耗中占了相当大的比重, (约占配电总损耗的50%~70%) , 因此选择高效率、低损耗的变压器对降低配件损耗是十分重要的, 而低压配电传输部分的损耗占总损耗的比例占消耗电能的比例一般不大于3%, 占比较小。

例如某办公楼建筑面积约3.9万m2, 其年电能实际能耗统计为500万k Wh, 其每年配电损耗按3%粗略估算为15万k Wh, 低压配电传输部分每年损耗则为7.5万k Wh。

某铁路站房建筑面积约6万m2, 其设备安装功率为4 200k W, 按年工作时间5 110h, 需要系数取0.6, 则其年耗能估算为1 288万m2, 粗略估算其每年配电损耗即为38万m2。

2) 经济电流法介绍

电缆截面的选择既要考虑经济性, 又要考虑其功能性。导体的截面偏小, 则线路初始投资较小, 但线路损耗较大, 导体截面偏大, 则线路损耗降低, 但会增加线路初始投资。

按经济电流密度选择导线和电缆的截面, 即按总费用最小法则, 其电缆截面选择是经济选型, 经济电流即是在寿命期间内, 使投资和导体损耗费用之和最小的适用截面区间所对应的工作电流。

3) 经济电流法的典型计算

经济电流法电缆截面选择计算与年最大负荷利用小时Tmax、年最大负荷利用小时对应的年最大负荷损耗小时τ、电价P等参数有关。

1) 如办公类建筑, 年最大负荷利用小时取Tmax=1 500h, 在cosφ=0.85时τ=900h (参照《工业与民用配电设计手册》 (第三版) 图1-6) , 其他各参数做如下取值:

N=30年, D=252元/ (k W·年) , 现值系数Q/ (1+i%) =11.2, Np=4 (采用TN-S系统) , A=2.276 (YJV-1k V (3+2) 电缆) , 按电价P=0.72元/k Wh。计算电缆导体经济电流密度如下:

2) 对石油工业用电, 年最大负荷利用小时取Tmax=7000h, 在cosφ=0.8时τ=5 950h, 按电价P=0.72元/k Wh。相应计算其电缆导体经济电流密度如下:

下面分别针对两种情况下, 对160A负载的经济电流截面和载流量截面选择进行比较。

根据Ic=160A, 温度35℃, 无孔托盘并列敷设, 其载流量矫正系数取0.72, 按160/0.72=222A查《工业与民用配电设计手册》 (第三版) 表9-36, 其载流量截面为95mm2。

经济电流密度计算如下:

办公类用电经济电流截面为:

Sse=160/1.685=95mm2, 选择95mm2电缆。

石油工业类用电经济电流截面为:

Sse=160/0.630=254mm2, 选择250mm2电缆。

4) 经济电流法的局限性

依据商业、办公、住宅等类型的民用建筑的用电特点, 其年最大负荷运行时间与工业行业相比要小得多, 即年最大负荷损耗小时τ也小得多。由经济电流密度j的计算公式可见, 经济电流截面随着τ的增加而增加, 并随用电价格的增加而加大。

同时, 在实际运行中, 商业、办公、住宅等类型的民用建筑运行负荷电流波动较大 (长期大大低于用于计算载流量的最大运行电流) , 同时由于其用电负荷随着季节变化波动较大, 因此其年最大负荷损耗小时τ相比直接采用前面按配电设计手册直接查表的方式来说更小, 从而使其并不能真正反映使投资和导体损耗费用之和最小的原则, 在Tmax<1 500h时, 经济电流截面已不大于满足载流量的截面。

而工业生产类用电企业的负荷电流由工艺装置的负荷情况决定, 因此较为稳定, 能较为准确的反映和体现总费用最小的原则, 适合采用经济电流密度法。

1.3低压配电系统推广广义节能概念的必要性

对配电系统来说, 如经过系统设计的优化, 降低了配电系统电能损耗, 节约若干度电, 这个数字是狭义节能的数字。而与此同时, 此种系统优化采用的措施 (如加大电缆截面、采用更复杂的设备) , 也是在开采、冶炼、加工和运输等的一系列环节中都需消耗一定的能量而获得的, 它应当与某个数量的能源等价。

另外, 在设计中降低了材料 (如铜材) 的使用量, 这个部分的节能效果则体现在减少了开采、冶炼、加工和运输等一系列环节中消耗的能量, 因此也相当于节能。

此外, 在采用不同的配电系统时所付出的设备安装、后期维护的劳动力也是不同的。此部分劳动力以劳务费来体现, 但是工作人员得到的劳务费系用于衣、食、住、行, 进而与能源消耗间接挂钩等。

因此, 只考虑狭义节能是不全面的, 需要考虑的是广义的节能、全生命周期节能。

2短路保护 (热稳定) 校验与低压配电系统的广义节能

2.1短路电流大小、切断短路电流时间与电缆 (导线) 截面选择的对应关系

1) 热稳定校验的必要性

《低压配电设计规范》 (GB 50054-2011) 第6.2.1条要求“配电线路的短路保护电器, 应在短路电流对导体和连接处产生的热作用和机械作用造成危害之前切断电源”。

《电力工程电缆设计规范》 (GB 50217-2007) 3.7.7条“对非熔断器保护回路, 应按满足短路热稳定条件确定电缆导体允许最小截面”, 以及3.7.8条“短路点应选取在通过电缆回路最大短路电流可能发生处”。

随着经济的发展, 新建项目规模越来越大, 其配电变压器容量普遍较大, 由低压柜配出线路的短路电流自然也较大。因此热稳定校验是低压配电设计中普遍面临的问题。

2) 短路切断时间与电缆 (导体截面) 选择的关系

《低压配电设计规范》 (GB 50054-2011) 第6.2.3条规定“当短路持续时间小于等于5S时, 绝缘导体的截面积应符合本规范公式3.2.14的要求……短路持续时间小于0.1S时, 校验绝缘导体截面积应计入短路电流非周期分量的影响”

校验式为:

即KxSx (导体热承受能力) >Ixt (短路电流的热效应)

当断路器切断时间较长 (同样短路电流, 通过断路器的短路电流的热效应较大) 时, 相应的导体截面要求也越大。

2.2未采用快速开断及限流断路器时, 短路电流大小与导体截面选择及全周期耗能关系

当断路器切断时间较长 (同样短路电流, 通过断路器的短路电流的热效应较大) 时, 相应的导体截面要求也越大。

如某短路点三相短路电流为48k A。按导体热稳定计算如下: (选择YJV电缆, C取143;断路器短路开断时间取20ms) 。

2.3采用快速开断及限流断路器时, 短路电流大小与导体截面选择及全周期耗能关系

当断路器切断时间较短 (同样短路电流, 允许通过断路器的短路电流的热效应受到限制) 时, 相应的导体截面要求就大为降低。

如应用某型具限流作用的断路器, 由其热应力限制曲线查得其Id=50k A处It<7×105 (A2s) , 再次计算如下:

因此, 通过采用具有快速开断并具有限流作用的断路器, 使断路器保护下的配电导体尖峰电流 (k A峰值) 和通过能量I2dt两个方面都得到降低, 使配电导体截面合理的减小, 达到节材进而节能的目的。

3短路保护 (灵敏度) 校验与低压配电系统的广义节能

3.1短路电流大小、断路器脱扣特性与电缆 (导线) 截面选择的对应关系

按照《低压配电设计规范》 (GB 50054-2011) 第6.2.4条的要求, “短路电流不应小于低压断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍”。

对于TN系统的低压网络, 单相接地故障电流Id (1) 可用式 (4) 计算:

其中Rphp、Xphp—短路电路的相保电阻、相保电抗mΩ。

在工程设计中, 采用过电流保护电器兼作接地故障保护时, 需根据电缆末端接地故障电流Imin, 判断过电流保护是否能可靠分断, 满足要求。

对长距离电缆配电, 电缆线路末端短路电流过小, 采用普通的热磁脱扣器时, 由于热磁脱扣型断路器, 瞬时分断由电磁脱扣器完成, 长延时分断由热脱扣器来完成, 其短路动作电流倍数往往不可调或倍数较大, 达不到保护灵敏度的要求。

这种情况下一般采用三种方式:

1) 加大导体截面。这种方式除了提高导体材料消耗外, 还增加了导体敷设钢管、桥架等的消耗, 其经济性较差, 不利于节能。

2) 选用电磁脱扣倍数较低的热磁脱扣器。此种方式受具体产品的限制较多, 因而较少采用。

3) 选用具有短延时功能 (短延时脱扣电流可整定为较低倍数) 的电子脱扣器。

不采用短延时技术时, 配电距离与电缆 (导线) 截面选择及广义节能关系。

1) 微型断路器

常用微型断路器脱扣曲线为BCD曲线, 其中B型脱扣曲线脱扣电流为 (3~5) In、C型脱扣曲线脱扣电流为 (5~10) In、D型脱扣曲线脱扣电流为 (10~14) In。表2为采用微型断路器时, 满足短路保护灵敏度的配电距离与导体截面的选择关系。

2) 塑壳断路器

表3计算不采用具有短延时功能的电子脱扣器的塑壳断路器 (其电磁脱扣器瞬动倍数按10倍取值) 配电距离与导体截面的选择关系。

3.2采用短延时技术时, 短路电流大小与电缆 (导线) 截面选择及广义节能关系

下面讨论采用具有短延时功能的电子脱扣器的塑壳断路器 (短延时倍数5倍为例) 配电距离与导体截面的选择关系。

由于所采用计算公式的线性特点, 当配电线路电缆截面不变 (即单位长度阻抗不变) , 而上级断路器短路脱扣电流由I1减小 (为I2) 时, 相应的出线电缆最大供电半径R2max按式 (5) 换算即可:

如:表前中5×16电缆对应Is=500A断路器 (Is=10In电磁脱扣器) 的最大供电半径为102m, 则由上式可简单计算出5×16电缆对应Is=300A断路器 (Is=6In电磁脱扣器) 的最大供电半径为:

即采用带短延时脱扣器的断路器时, 相同截面导体满足短路保护 (灵敏度) 的供电距离能显著的增加。针对配电距离较长的电缆配电回路, 如所选的电缆截面已满足电压偏差和热稳定要求, 可采用此方式在满足短路保护的条件下通过节省材料消耗有效降低总费用, 因此能达到节能的目的。

参考文献

[1]中国机械工业联合会.低压配电设计规范 (GB 50054-2011) [S].北京:中国计划出版社, 2012.