供配电系统的优化（共10篇）
供配电系统的优化 篇1
一、前言
变压器经济运行是电力系统经济运行的重要环节, 也是降低电力系统网损的重要措施。变压器经济运行是在确保变压器安全运行和保证供电量的基础上充分利用现有设备和原有资金条件下, 通过择优选取变压器经济运行方式, 从而最大限度地降低变压器的电能损耗和提高其电源侧功率因数, 为国家节省电能。
根据鄯善输油站的实际情况, 可以通过改变变压器容量大小, 改变运行方式等方法来达到节能增效的目的。
二、鄯善原油首站变配电系统运行方式
鄯善原油首站35k V变电所为数字化无人值守变电站, 由吐哈中心变电站35k V双电源供电, 变配电系统采用两级变电。首先经两台容量为16000k VA的变压器输出6k V电压, 供首站台成品油输油泵电机、11台原油输油泵电机及两台400KVA站用变压器使用, 并向储备库6k V开闭所提供电源。然后再经站变输出400V电压, 供站内低压设备及生活用电。另外鄯善首站还肩负着向库鄯原油末站35k V变电所供电的任务。鄯善原油首站是西部管道最重要的枢纽站之一.电气设备负荷量大。下图为首站35k V变电所主接线图:
其中35KV变电所两台主变型号为:SZ10-16000/35/6。正常运行方式为35KV侧单母线分段, 两台主变分列运行各带本段负荷, 母联断开。当一台变压器故障或检修时另一台变压器带全部负荷;当一路电源停电时, 母联开关闭合, 另一路电源带两台变压器运行。
三、鄯善原油首站耗电量费用计算
根据西部管道与吐哈水电处签订的鄯善站供用电合同规定, 在供电方吐哈中心变电所开末一、二线 (进线) 出口处安装高压计量装置计量有功电量。供电方对鄯善首站变电所的电费结算执行两部制电价及功率因数调整电费。电度电价执行0.38元/千瓦时 (为含税价) ;基本电费按主变容量计算, 电价执行地方电网电价即26.00元/千伏安/月 (为含税价) , 当本变电所功率因数达不到0.90时, 供电方按国家规定执行功率因数调整电费。
根据供用电合同, 鄯善首站每月除了缴纳有功电量费以外, 还要缴纳基本电价, 也就是容量费。首站两台主变的容量均为16000k VA, 末站两台主变容量2500k VA, 根据电网电价26.00元/千伏安/月, 可知每月固定缴纳容量费 (16000+2500) k VA*2台*26.00元/k VA=962000元。吐哈中心变开末一、二线有功电量费包括鄯善原油首站, 鄯善成品油中间站, 储备库, 吐哈支线四处用电。
四、用电负荷统计
自2007年6月30日鄯善站原油管线投产以来, 平均以1000方/小时的流量进行输油, 每年输油量为1000万吨左右, 与设计的每年输油2000万吨的设计数量相比小了很多。
在2007年投产时为了进行管线满负荷试验, 曾达到过7614.97KW的高负荷, 2008年到2010年每天的用电负荷一般在6000k W以下, 对于现运行的负荷情况来看, 两台容量为16000k VA的变压器显得很大, 这额外增加了每月缴纳的基本电价费, 另外更换小容量变压器可以降低自身损耗。根据节能降耗的原则, 建议将两台容量16000k VA的变压器更换为较小容量的变压器, 同时优化库鄯原油末站供电系统结构, 首站主变直接供给末站供电, 进一步节省基本容量费。
五、优化电气系统后的经济效益
根据最大负荷时达到过8000k W, 考虑提高供电可靠性, 一段可带整段负荷, 拟定将容量2台16000k VA变压器变为2台10000k VA。库鄯原油末站有2台2500k VA的主变, 末站无输油主泵, 负荷基本为生活用电, 若优化供电系统结构, 将首站6k V配电直接接入末站6k V室, 末站2台主变可申请停用, 进一步节约容量。优化后的经济效益见下表:
通过调研新疆特变容量10000KVA的变压器一台价格大概为20-30万元, 两台为40-60万元, 算上末站线路改造, 总费用不会超过100万元。通过上表可以看出, 改造后不到3个月就可以收回更换成本, 每年仅节约的容量费就超过500万元。若以后输油量变大需增加变压器容量时, 可以把容量为16000KVA的变压器更换回来, 工期只需20天。
参考文献
[1]GB-T6451-1995油浸式电力变压器技术参数和要求
[2]SDJ2变电所设计技术规程
[3]GB/T15164~1994油浸式电力变压器负载导则
[4]长输管道电气试验规程
供配电系统的优化 篇2
关键词：供配电系统;节电技术;要点分析
随着经济的发展以及工业生产格局的变化，我国出现大量的高能耗、低效益的生产加工行业，使电能的供需矛盾日益紧张，许多城市出现了用电荒。为此，采用节点新技术措施受到社会各界的广泛关注，节电成为当前环境下实现供配电系统经济稳定运行的重要手段。要降低系统中的配电损失和线路损失，减少无功功率的出现，需要采取科学合理的技术措施。本文主要对以下措施进行探讨：节电干式变压器的应用、线路损耗的降低方式、三相负荷的平衡方法、提高功率因数等手段。通过应用这些节电方法，节电率能够达到10%。且节电过程的安全性和可靠性都能够得到保证，设备的使用寿命也得到延长，实现供配电系统的经济效益。与此同时，这些措施绿色环保能够有效的改善用电环境，实现更大的社会效益。
1、节电干式变压器的应用
当前节电干式变压器在我国的工业以及民用建筑中应用较为广泛，主要是因为其优势非常明显。尤其是最新系列的卷铁芯干式变压器SG（B）11-R受到电力行业的青睐，具有省电性能好、安全可靠、节能环保等特点，主要特点是：
1.1首先SG（B）11-R干式变压器的铁芯的卷绕方式为三相三柱环形式，采用的钢片为优质的冷轧硅钢片。无需接缝，整个铁芯呈一个密封性能优越的整体，与传统的叠片式变压器相比，其过载的抗短路的冲击性能有了很大的提高;其次是干式变压器的铁芯磁路分布非常均匀，不会造成不必要的接缝磁化消耗，与传统变压器相比能够节约70%左右的空载电流。
1.2另外由于功率因数的提高，电网中的无损功率也得到减少;无接缝带来的优点就是变压器在运行过程中产生的噪声非常小，相较于叠片式变压器降低了30%，运行中不会产生有毒有害的气体，设备在退休之后能够进行回收和分解，具有绿色环保、无污染的特点。
根据我国的变压器的使用历史来看，在干式变压器使用之前平均的空载损耗不超过2W、负载损耗在10W左右;在使用新型的干式变压器之后空载损耗和负载损耗分别下降至1.08W以及低于10W。若我国将电力系统中使用的变压器全部换成SG（B）11-R干式变压器，每年能夠节约下来的空载损耗就高达40亿千瓦，节省的电量有足有6亿千瓦时，将很大程度上缓解电能的供需矛盾，产生的社会效益与经济效益是巨大的。
2、增加功率因数
无功功率过大不仅仅会对供配电系统的供电质量产生影响，同时还会缩小配电系统的供电容量、以及带来更大的线路电损。因此，如何提高系统的功率因数，从而实现无功补偿也是供配电节能技术需要探讨的问题。
实施无功补偿能够在改善电压质量的同时满足节能节电的需要，当前我国供配电系统中的设备所使用的是电感性负荷，在用电过程中由于滞后性会出现无功电流，经由高压和低压线路进入到用电设备的终端，使输电线路的损耗加大。要减少无功电流的出现，应当在供配电网络中安装相应的无功补偿设备，电容器柜或者是电容箱都能够产生超前的无功电流，有效抵消设备用电过程中产生的滞后性的无功电流。最终使供配电整体系统中的无功电流量减少，供电因数得到提高。此外，常用的无功功率补偿的方式有就地补偿以及集中补偿。在进行电路设计或是进行设备的安装工作时，需要工作人员根据供配电系统的实际运行的环境和情况进行选择。
3、减少线路造成的损耗
3.1减少导线的长度 供配电系统的设计以及具体施工工程当中，配电箱和低压箱的各个出线回路应当避免弯曲、回折的路线，走直线是最好的方式。而变电所或者配电所的设置应当遵循靠近用电负荷中心的原则，尽量减少导线的长度。应当对低压线路的供电半径范围作出规定：在一般情况下不超过200m;负荷较少的区域导线长度不应该超过250m;负荷中等密集的区域以150m为宜;而在负荷相对密集的区域中也不能超过100m。这样的低压电路导线半径控制范围在供配电系统安装的过程中能够根据实际情况进行选择，有针对性的减少导线的长度，既能够节约成本还可以减少送电距离和造成的损耗。
3.2增加导线的有效截面积 虽然对送电导线的供电半径做出了规范，但是系统中出现距离较长的线路是无法避免的。对于这样的线路，在保证配电电压稳定的基础上应当适当的增加导线的有效截面积。增加导线的有效截面积会在短期内增加电网路线的投资成本，但是其节能省电的效果较好，从长远的角度来看，能够使区域中的供电运行费用大大降低，是一种科学可行的节电方式。根据相关资料的统计，一般由于增加导线截面积而产生的成本在系统运行后3-5年之间就能够收回。
3.3高层建筑的变电室和配电室设置遵循靠近电气竖井的原则 坚持将高层建筑的变配电室设置在开进电气竖井的位置能够减少插接母线的长度;而单层的房间面积较大的高层建筑，其电气竖井的设置尽量在楼面的中间位置或是两侧，总原则为减少水平线路的电缆敷设长度。
3.4归类各种用电负荷 当前大多数供配电系统在设计时只对消防用电荷进行归类。根据需要应当将普通的负荷也进行归类，如电热水器、空调、冰箱等家用电器设备的负荷，将设备的线路改装为由主干线供电，能够更好的满足消防需求。在夏季、冬季等用电量大的季节还能够实现大截面积干线传输小电流的需求，使电路的损耗得到下降，实现节能省电。
4、实现三相负荷的平衡
单相或者高次谐波会对供配电系统中的低压线路产生影响，导致电网中的三相负荷不平衡，对供配电系统产生多种危害。具体表现为：对变压器的性能产生影响，危及电机的安全运行;使相线以及零线的电能损耗增加，进而导致供配电系统的节能性下降;对普通的用电设备造成危害，如电压过高或者是不稳定导致灯具的使用年限变短，电压过低时会使其照度不够，或者使冰箱、电脑等设备发生故障等;最后还会对通讯产生影响，高次谐波的干扰增大导致通信的质量下降。
为了应对这种情况，减对供配电系统带来的损耗，应当对三相负荷进行适当的调节。其不平衡度应当满足以下标准：供配电系统中配电变压器出口的电流不平衡度不能超过10%;系统中干、支线最前端的不平衡度不能超过20%;中性线电流的强度应当低于额定强度的25%;此外，三相配电干线的负荷应当分配均衡，其中最大负荷不超过均值的115%、最小负荷不低于均值的85%等。在设计和安装工程中注意调整三相负荷满足以上标准，三相电压、电流都能够达到平衡，可以实现电能损耗的大幅度下降。
结束语
综上所述，应用新型的节电干式变压器、减少线路带来的损耗、增加功率因数以及调节三相负荷的平衡度能够有效的节能省电，能够产生良好的经济效益和社会效益。随着时代的发展和科技的进步，供配电系统不断探索和掌握各种新型的节电技术，并应用到供配电系统中去，是提高系统节能省电效果以及保证用电质量与安全的重要手段。
参考文献：
[1]袁浩波.浅谈工厂供配电系统设计节电意义与措施[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（14）
[2]李能胜.供配电系统节电分析[J].企业技术开发（下半月），2013，32（9）
供配电系统的优化 篇3
现阶段,我国城镇污水处理工艺众多,但污水处理工艺流程却未真正突破传统工艺的束缚。通常情况下,城镇污水处理工艺流程为:通过污水管道、工厂排放水管道或雨水管道等污水收集设施→进入粗格栅拦截→进入污水提升泵站→进入细格栅拦截→进入旋流沉砂池→进入厌氧池、好氧池或缺氧池等微曝氧化沟→进入二沉池→进入消毒出水池→进入排水管道。城镇污水处理厂电气系统以10 kV配电系统、低压配电控制系统、10/0.4 kV变压器、电机、电缆及其他工艺设备等为主。其中,前3种工艺设备设置于变配电房,后几种工艺设备均分散布置于污水处理厂各个角落。城镇污水处理厂供配电系统节能设计应立足于变配电房选址、低压配电系统无功补偿优化、变压器配置、电缆损耗减少、照明系统损耗减少、电机配置及控制优化等方面。
1 城镇污水处理厂电气节能分析
1.1 变压器节能措施
变压器节能旨在提高变压器运行效率,降低变压器损耗。变压器有功损耗包括铜损及铁损(空载损耗),铁损值很大程度上取决于铁芯材质,但研究结果显示,铁损值并未受到负荷大小的影响,即铁损值在负荷大小改变的情况下基本保持不变。铜损受到负荷电流的影响较大,即铜损与负荷电流平方成正相关。若负荷电流一定,则铜损即短路损失(或负载损耗)。变压器有功损耗满足以下方程式:
式中,ΔP为有功功率损耗;P0为变压器空载损耗;β为变压器负载率;PK为变压器短路损耗。
1.1.1 变压器选型
城镇污水处理厂设计中变压器选型时,节能变压器为首选。节能变压器具备负载损耗低、空载损耗低等优点。我国节能变压器以S9/SL9/SC8等型号为主。就空载损耗而言,S9比S7平均下降了10%;就负载损耗而言,S9比S7平均下降了21%。所以,S9系列节能变压器已经完全取代了S7系列变压器,成为社会的主流节能变压器。但在技术更新周期不断变短、市场需求不断增加的21世纪,S11系列节能变压器应运而生。相对于S9型节能变压器,S11型节能变压器空载损耗平均下降了30%、空载励磁电流平均下降了70%、噪声平均下降了10 dB。S11型节能变压器已成功摆脱了传统叠片式铁芯结构的束缚,其结构为高导磁轧硅钢片卷绕成封闭式,从而大大降低了励磁电流及空载损耗。此外,S11型节能变压器的使用寿命及可靠性也相应增加。
1.1.2 确定负荷率
计算结果表明,若变压器能耗要实现最低,则变压器铜损值必须与铁损值相等,即P0=β2PK,通常情况下,P0与PK满足如下关系式,即P0/PK=1/4～1/3,则负荷率β≈50%～60%时,变压器能耗出现最低值。若以负荷率β=50%为参考依据选择变压器,则变压器就占地、运输、投资等方面存在众多不足;若以初装费、变压器、高低压开关柜、土建投资、运行费用为参考依据选择变压器,则变压器在使用阶段就预留了一定的余量。由此可得,变压器最节能、最经济的负荷率应为75%～85%。
1.2 减少线路损耗
变压器三相线路有功损耗满足以下方程式:
式中,IJS为计算相电流;R为单位相线路电阻。
就污水处理厂的实际工程而言,电缆及电线的需求量往往较大,其波动范围为几千米至上万米。所以,笔者认为通过适当减少配电线路电能损耗,有助于最大程度节约电能。导体电阻与其电阻率、线路长度均呈正相关,但与线路截面积成反比,则应该立足于以上关系式进行减少线路损耗问题的研究:导体材质的电阻率应足够小,通常情况下,铜材电阻率均比铝材电阻率更小,外加上联碱装置均以腐蚀性环境为主,则线缆及电线材质宜为铜材;敷设电缆及电线过程中,应坚持“减少线缆长度、少走弯路”的原则;变压器与负荷中心的间距应尽可能小,以减短低压电缆长度;电缆及电线截面积应符合设计要求,选型时应以线缆载流量比线路工作电流更大为主要参考依据,其校验标准应为机械强度及电压损失。
1.3 减少电动机电能损耗
减少电动机电能损耗的有效途径有提高电动机功率因数、提高电动机工作效率。污水处理厂供配电系统设计时,最好选用高效率电动机。但是,污水处理厂实际工程中,由于电动机机运行、工艺、水暖专业等设备均以配套的方式进行供应,因此节能措施仅适用于电气设备运行阶段,例如无功就地补偿电动机等。
2 污水处理厂提升泵实行液位计与变频运行联锁优化控制方法
液位计与提升泵变频联锁控制在降低水泵能耗方面发挥着重要的作用,此外,提升泵液位控制方法有助于确保水量供给的平稳性、克服CWSBR生化池进水周期不稳定问题、缓解水泵启动次数、改善生化池污泥培养情况、提高出水指标净化程度等。例如,就污水处理厂晚间进水量少或白天进水量多的问题而言,液位计与变频器联锁控制水泵将能有效缓解该问题。液位计与变频器联锁控制水泵的模拟液位信号分析主要以PLC系统为依托,这样有助于提升水泵变频运行的自动化水平。图1为液位计与变频器联锁控制水泵的原理。
水泵变频控制的作用在于降低其故障率,确保其运行可靠性,增强其节能效果,减少设备损耗。
3 污水处理厂鼓风机实行溶解氧与变频运行联锁优化控制方法
污水处理厂耗电量主要由鼓风机表现出来,而鼓风机变频控制允许以对电能的有效利用为依托实现生化池曝气控制。CWSBR工艺通过溶解氧控制仪向上位机传输模拟信号,并对鼓风机启停进行准确控制,从而确保了生化池曝气溶解氧参数的准确度,节省了鼓风机曝气时间,并最终实现鼓风机高效节能、安全自动运行的目的。图2为鼓风机变频控制的原理。
4 污水处理厂全自动PLC节能控制
国际水质协会首次提出ICA技术概念,即仪器化、控制化、自动化。全自动PLC节能控制通过对污水处理厂的出水水质及(污水处理全过程中)负荷进行实时监测,以CWSBR生物处理动力学水帆模型为依托,以PID、前后反馈、自适应等现代控制理论为手段,对污水处理厂最优控制涉及的相关设定值进行实时计算,自动调节供氧强度、控制药剂投加、优化脱氮除磷、污泥脱水及排泥过程,并最终实现整个工艺过程的优化控制。实践证明,实时监测污水处理厂负荷有助于缩短响应时间、提高处理效率、增强系统稳定性、提高污水净化程度、化解水处理系统影响因素、降低碳排放量及运行成本,达到节能降耗的目的。
计算机监控系统主要以PLC控制系统及以太网为依托实现数据通信,并对污水处理厂内主要设备的运行情况及工艺参数进行全方位监控,以便操作人员以过程仪表上传工艺参数、CWSBR工艺要求为主要参考依据,合理调整污水处理全过程,从而确保城镇污水处理效果,提高节能合理性,降低运行成本。
5 结语
近年来,能源危机在全球范围内爆发,我国为了有效缓解能源危机对经济与社会可持续发展的影响而倡导节能减排。城镇污水处理行业属于高耗能行业,其能源消耗主要体现在电能消耗方面。就新建污水处理厂而言,一方面要确保出水水质符合国家标准,另一方面要确保能源消耗量被控制在要求范围内。针对这一问题,本文介绍了城镇污水处理厂电气节能措施,并提出了提升泵及曝气系统优化控制方法。研究结果表明,提升泵及曝气系统优化控制方法一方面确保了出水质量达标且稳定,另一方面有效降低了能耗,从而为城镇污水处理厂优化运营、节能降耗等提供了有力的技术支撑。
摘要：对城镇污水处理厂电气节能措施进行了分析,然后介绍了污水处理厂提升泵实行液位计与变频运行联锁、鼓风机实行溶解氧与变频运行联锁的优化控制方法,最后对污水处理厂全自动PLC节能控制进行了阐述。
关键词：城镇污水处理厂,供配电系统设计,节能,优化
参考文献
[1]李炳华,刘文坤.民用建筑中供配电系统若干问题的再思考[J].建筑电气,2010,29(12):3-8
发电厂供配电系统的电气设计探讨 篇4
【关键词】发电厂；供配电系统；电气设计
导言
发电厂供配电系统电气设计关系到整个发电厂运行效率及安全性，只有建立科学的供配电系统电气基础才能保证发电厂发挥其作用，为社会提供配电力服务。目前我国处于城市化进程高潮期，电力需求源源不断。我国发电厂正常情状下可满足实际需求，但若出现故障将难以维继其供配电能力，社会发展必然受到影响。由此可见，发电厂供配电系统电气设计必须打好根基，为社会发展奠定坚实基础。
1.概述
供配电系统的设计应按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，统筹兼顾，合理确定设计方案；另外，还需根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，在满足近期使用要求的同时，兼顾未来发展的需要。供配电系统的设计包括负荷计算、系统供配电方案的确定、电气设备选型以及校验、短路电流计算等内容。
2.发电厂供配电系统电气设计要点
2.1发电厂供配电系统电气设计的可靠性
发电厂供配电系统是组成发电厂综合系统的重要部分之一，对整个发电厂稳定运行有重要意义。发电厂供配电系统电气设计不合理导致供电厂系统瘫痪是系统自我保护的外在表现，更为严重的后果是造成发电厂火灾，不仅供配电系统瘫痪，还会造成人员伤亡，后果不堪设想。设计人员在设计之初应该对整个发电厂供配电系统电气设计进行失效模式分析，找出潜在威胁，并针对所有可能出现的问题进行预防措施，将问题扼杀在摇篮里。虽然一些问题未必能够被及时发现，但只要将认为可控制因素做到最佳，即使一些环节出现难以预料问题也不会造成严重后果。
2.2电源转换方式需严格要求
我国发电厂规模较大，且发电厂需要一直处于有效运行中，这就要求发电站电源不仅要有电荷负载足够发电厂运行较长时间，还需要其具备一定稳定性。当前发电厂已经逐渐智能化，因此传统电源配置已无法满足智能发电厂需求，因此需要在原有电源系统基础上引进一些辅助设备，这样不仅能够保证某个电源失效时另一个电源能够及时补充电力，保证发电厂供配电系统正常运行，还能够为发电厂系统恢复正常争取足够时间。发电厂供配电系统电气设计时一定要考虑电源转换方式的科学性，其次还需建立与之相适应的消防通道，保证出现故障时人员能够及时撤离。
3.发电厂供配电系统电气设计基本原则
3.1发电厂供配电系统电气设计安全性原则
安全性原则主要指将“安全第一”放在设计第一位，保障发电厂员工安全大于一切。发电厂供配电系统电气设计应本着以人为本的基本原则，将发电厂所有外在工作电压稳定在人体安全电压下，一旦出现发电厂供配电系统故障时，工作人员便可及时进入展开维修处理而不发生触电事故。其次发电厂供配电系统电气设计需要有稳定控制部分，不仅能够对整体部分进行控制，还需具备切断整个电路功能，以此提高电路安全性。发电厂供配电系统电气设计人员在设计中需要深入了解发电厂供配电系统，对电气设计安全知识认真对待，以此保证发电厂供配电系统有效运行。
3.2发电厂供配电系统电气设计经济性原则
发电厂供配电系统电气系统在保障安全性基础上，还需要保证其经济性。发电厂设备设施融合当今较为先进的技术，且发电厂设备较大，价格昂贵，发电厂供配电系统电气设备亦是如此。设计人员在进行发电厂供配电系统电气设计时不仅需要对设备布置规划进行科学探讨，还需要注重设备外表是否美观，设备在发电厂现有状况下是否经济。发电厂供配电系统电气设备在设计时一定要符合经济型原则，只有实现经济型原则才能保证资源合理调度运用，对发电厂可持续发展有重要意义。只有做到发电厂供配电系统电气设计经济性原则才能够通过最小投资获得最大社会效益。
3.3发电厂供配电系统电气设计环保性原则
发电厂供配电系统电气系统在工作时不仅要消耗一定能源，还会对环境造成污染。国家要求各企业发展走可持续发展道路，发电厂供配电系统电气设计时需符合环保性原则，降低其能源损耗，减少向社会排放更多污染。发电厂供配电系统电气设计时可加入一些辅助型设备，如发电设备、储电设备等。通过这些措施起到节省电能，降低发电厂供配电系统电气设备对环境的影响。
4.发电厂供电系统电气设计
4.1发电厂供配电系统电气电力负荷设计
发电厂供配电系统电气设备在设计过程中一定要注重其电力负荷。对于发电厂供配电系统电气设备电力负荷划分主要通过其可靠性及电力中断可能造成的影响将其分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负荷主要指当其中断后会对社会用电造成一定影响，这种影响往往是区域性的。为保证社会正常用电，需要从根本上解决一级负荷问题。在进行发电厂供配电系统电气设备一级负荷用电设计时需要严格按照国家相关标准展开，即在发电厂供配电系统电气一级负荷断电后仍然能够保证发电厂有足够电力保证其运行。二级负荷和一级负荷原理类似，区域更小。三级负荷则相对较轻，由于发电厂供配电系统电气三级负荷造成的断电状况一般无须专业人员维修即可自行恢复，从而保证社会正常用电。
4.2发电厂供配电系统电气设备节能设计
发电厂供配电系统电气设计时需要注重技能环保，走可持续发展道路。我国电力资源需求旺盛，并未有过多电力资源可供调配。为保障我国可生活区环境不可以牺牲环境为代价满足电力需求，因此需要发电厂供配电系统电气设计过程中注重节能性。我國发电厂供配电系统电气设计时一定要本着可持续发展原则，在设计中注重方案经济性，注重环保节能。
4.3发电厂供配电系统电气自动控制系统设计
发电厂供配电系统较为复杂，尤其是电气运行需要大量命令操作促进设备正确运转。传统发电厂供配电系统电气控制主要由相关工作人员完成。人为原因造成发电厂供配电系统电气控制出现错误难以避免，当今科技时代人为错误可由自动化设备消除。相比人为操作，自动控制系统最大优点是可快速实现数据切换，通过中央控制系统进行数据评估并输出命令控制系统。众多环节均有技术人员进行审核，确保无误后导入。
5.结论
发电厂供配电系统电气设计对发电厂正常运转有重要意义。当今社会对电力需求与日俱增，供配电环节出现错会造成一定社会波动。发电厂供配电系统电气设计时要考虑多方面因素，将犯错率降到最低，提高发电厂运行效率。
参考文献：
[1]李二宝，彭梦龙，舒彬.高层建筑电气工程供配电系统设计探讨[J].科技展望，2016，10：120.
[2]孙鸿鑫.高层建筑电气工程供配电系统设计分析[J].山东工业技术，2016，08：119-120.
船舶电站供配电系统的研究 篇5
船上的一个重要动力辅助设备是电站, 为其供应辅助机械和整个船要使用的电力, 同时也是船舶电力体系当中的一个重要组成部分, 属于不间断电力供应设备。改革开放以来, 我国造船工业取得了快速有效的发展, 越来越多的企业和科研单位开始将重点放在了船用控制设备方面, 也获得了一定的进展。可是船舶电站的控制方式在我国的研究起步发展较晚, 各项控制技术也不能够与国外知名品牌相对抗, 大部分的电站控制体系都是应船东的要求引进国外控制设备。
1 船舶电站组成和基本要求
1.1 船舶电站的组成与特点
船舶电力体系当中的一个重要组成部分就是船舶电站, 同时也是船舶电力中的核心组成。船舶电站是把非电模式的能量转化成为与工作要求相符合的电能, 同时让其向船舶电网实现电力供应。通常的组成是船舶发电机组、开关电气、保护设备、测量仪表与控制设备等等。发电机组是将机械能转化成为电能的一种发电设施, 而配电设备则是接收船舶发电机所产电能, 同时对船舶电站中的各项电力负载做配电开关与控制设备的排列组合等, 同时也是对电力船舶体系的测量、检测保护与设备控制等[1]。
船舶电站最明显的特点就是容量不大, 当某一些容量较大的负载启动的时候, 启动的电流通常会造成电网电压与频率发生震荡波动, 并且对船舶电网造成较大的冲击, 严重威胁船舶的安全性。所以要求发电机组要具备较大的承受能力与电站稳定运行的维持能力。
1.2 船舶电气设备工作环境恶劣
船舶电气设备工作环境相比陆地工作环境要恶劣的多, 环境条件对于电气设备的运行与工作时间造成的影响极为严重。环境温度较高的时候, 容易造成电机出力低下的情况出现, 甚至加速绝缘老化的速度。而相对湿度较高容易潮湿电气设备绝缘, 镀层掉落。船舶受到强烈的振动和冲击的情况下, 容易对电气设备造成损坏或者各种接触不良与误操作等等。从中可以发现, 除了在设计过程中需要满足船用设施的各项条件之外, 同时在船用电气设备的各项日常维护管理过程中需要各种有效的方式确保船用电气设备保持正常稳定的运行。
2 船舶电站自动化模块
船舶电站自动化体系发展到如今, 其结构和组成形式能够分成两种主要形式, 分别是建立在数字-模拟集成电路组成的船舶电站自动化体系, 以及建立在微机或者PLC控制体系上的船舶电站自动化体系。在最近几年, PLC微机自动化控制体系已经成为了各个中小型船舶电站自动化体系的主要力量。
2.1 自动并车
PLC控制系统最大程度的借助计算机运行能力, 借助收集电压等各种基本的参数数据, 并且依照一定的计算方式得出调频与合闸指令, 理想并车有三个基础条件需要遵循, 分别是等到发电机的电压和运行机组电压持平、频率保持一致、电压相位保持一致。最初的设计想法是等到系统实现初始化样本之后, 开始启动并车程序, 并且判定差压是否和允许范围内的数值等值, 待其与符合条件保持一致之后, 再判定是否属于频差的许可范围, 之后提供合闸运行命令。
2.2 PLC端口的程序通信
PLC程序和计算机之间的数据接收先要开展PLC端口的设计, PLC属于使用D8120数据寄存器进行表示的通信参数, D8121数据寄存器属于PLC的站号表示, 另外使用8129对通信数据的正常性与否进行检查。
2.3 安全保护
安全保护属于系统自动化中的一个重要构成, 就其对自动化电站来说, 安全保护其实就是对发电机组完成的保护, 而作为一个最基本的电站体系, 依照规定要求进行保护装置的设置, 可是为了能够更深入的提供供电品质和尽可能的确保电网能够实行连续性电力供应, 在自动化的电站体系当中, 同样装载有过载、短路、欠压以及逆功率保护, 而让发电机获得双重保护, 保证其获得更加安全快速的运行[2]。欠压过流保护是通过程序系统整定、过流, 而发电机逆功率保护则主要是借由逆功率继电器承担各项工作。
3 船舶电站配电体系的综合性防护
3.1 使用熔断器进行保护
熔断器也被叫做保险丝, 其主要作用是用来保护船舶电力体系当中的电气设施与线路间的短路, 以及避免发生连续性负载过大的情况, 属于一种较为简单的电器保护。只要依照合理条件进行调剂, 就可较好的实现保护要求。小容量的配电线路与电机的主保护更加适合, 一般被当成发电机主开关使用。
3.2 使用断路器保护
断路器的存在属于能够接通、承受与隔断正常电路情况下的电流, 同时也能够在约定的非正常电路情形下做链接与承受一定时间内与分段电流的电气开关。船用断路器的荷载较大, 同时具备短路、欠压与失压保护的特点, 一般使用在船舶发电机的主开关保护系统。选型过程中需要尤其重视的是断路器的合闸、脱扣、锁扣与电流稳定。除此之外, 只要系统出现故障, 其能够在最短时间内恢复电力供应。
3.3 使用智能综合与控制器保护
船舶使用综合智能保护控制器能够有效实现对船舶电机的综合性保护功能。在电机的运行过程中, 借助对电动机各种不同运行方式的收集与追踪, 能够有效实现对故障的记录、查询、报警以及保护等等, 控制器具最标准的保护功能是对动作延迟时间内的判定, 而有效完成对设备功能的保护, 同时确保设备与生产的技术安全。另外能够在这个过程中, 经过网络通讯与上位机软件对电动机和汇流排完成过压、欠压、过频以及欠频等操作方式, 同时能够完成对其他各项电机功能的实时保护。其在经过计算机的数据处理之后, 能够有效的提供各种管理信息, 另外设备出现较大故障问题之前, 越限报警能够在最合适的时间内提示管理人员做有效的处理, 也防止了各项不必要停机对机器正常运作而造成的不良影响, 有效保证了设备安全有效运行的几率[3]。
4 结束语
船舶技术所反映的是一个国家的综合国力水平, 船舶电站属于船舶中的一项重要组成, 其自动化的程度属于船舶技术的一项重要参照, 而船舶电站的供配电体系属于一种供电质量与供电稳定性的保证, 同时也反映了船舶电站自动化的程度。未来的船舶电站必然会发展成为一种综合性的自动化网络运行体系。
参考文献
[1]张东清.船舶电站控制系统的研究[J].南通航运职业技术学院学报, 2013 (04) :53-56.
[2]高兴斌.基于PLC的船舶电站网络式监控系统的研究[J].中国水运 (下半月) , 2008 (07) :33-34.
供配电系统降低线损的措施 篇6
关键词：线损降低,技术措施,管理措施
1 线损产生分析
1.1 电网结构薄弱
供电线路相对滞后, 供电半径长、裸导线比例大且截面小, 线路老化严重。
1.2 设备设施更新慢
一些国家强制淘汰型产品如高耗能变压器等仍在继续使用中;设备容量与用电负荷不符。
1.3 供电量与售电量考核不同步
售电量未能进行实时跟踪, 另外由于负荷的快速增长, 造成了滞留电量的增加。
1.4 人员素质不高, 综合能力有待加强
超标人员在日常工作中存在估抄、错抄、漏抄以及涉及人情等现象;线损管理制度、绩效奖惩制度和各项规章制度执行不到位。
1.5 无功补偿容量不足
由于感性负荷较多且增长速度, 而各台区和变电站的无功补偿设备容量不足, 导致了无功功率增加, 功率因数偏低, 从而增加了线损率。
1.6 计量误差大
电流互感器、电能计量表等误差不符合规定要求, 精度不够。二次线截面过小, 二次压降过大。
2 技术措施
2.1 巡线和清障
通过定期和不定期的进行线路和设备巡视、检查来发现设备设施存在的各种故障, 并对电力线路下端的树木进行经常性的清障, 杜绝树障对供电设备的磨损, 减少故障点和泄漏电流, 降低能损失。
2.2 提高施工工艺
如果施工工艺较差, 接触电阻将猛增, 而此处的电能损耗和接触电阻成正比, 因此提高对接头的工艺处理水平 (如在铜铝线对接时采取导电膏或铜铝鼻子等相应措施) 以减少接触电阻, 即有效防治接头发热而引起电能损耗, 还提高了线路的安全系数。
2.3 加强反窃电工作
加强反窃电工作, 其实也是职工责任心的反应, 有些管理人员心存侥幸心理, 对于用户用电检查走马观花、敷衍了事。
加强对线路巡查人员的管理, 除对相关人员进行专业技能培训外, 用绩效考核、抽查等方式增强管理人员的积极性和责任心。
2.4 提高功率因素
对供电系统增设补偿装置, 按“分级补偿, 就地平衡”的原则, 将电网的功率因数保持在0.9以上;加强电网系统运行特性的管理, 合理调整运行方式, 合理投切电网的无功补偿装置, 对变压器的各电压等级的输入输出电压, 做及时调整, 以保证各电压等级下首末两端电压值在额定值的±5%范围内运行, 以减少电能损失和提高供电质量。
2.5 谐波管理
随着非线性用电设备的增加, 谐波污染也变得越来越严重, 谐波会使设备设施和输电线路产生发热, 继而导致电能损失, 因此, 应加强对本供区内谐波测, 并采取相应措施抑制谐波。
2.6 电网改造
由于各种原因导致的电网规划不合理, 如送电容量不足, 变压器远离负荷中心;中低压线路老化严重, 导线绝缘化程度低等都不但使电网损耗变高, 还影响了设备设施和人身的安全。通过增加投资费用, 对电力系统硬件进行建设, 更新改造原有的设施, 淘汰高耗能变压器。
2.7 新技术、新工艺、新设备和新材料的推广应用
如导线中的ACCC碳纤维复合芯导线, 与传统导线相比具有重量轻、强度大、低线损、弛度小、耐高温、耐腐蚀、与环境亲和等优点, 可以较快捷和较低成本替换现有的输配电线路来提高线路传输容量, 从而缓解供电容量瓶颈的窘境, 降低线路损耗, 为电力公司带来显著的效益, 最终为工业企业、商业和居民用电带来便利。
3 管理措施
3.1 制度管理
建立和完善各类管理体系。采取分级管理, 层层分解, 落实到人。建立和完善绩效考核制度, 将线损与个人绩效挂钩, 提高人员工作积极性。
3.2 计量管理
对电网系统内计量装置和互感器等进行检查和校验, 淘汰各类机械表, 降低计量误差;对预改造农网、城网和大用户尽可能采用可远程传输、查阅数据的智能电表。
3.3 保证线损率计算的精确度
严格考核力度, 杜绝代抄、估抄、错抄、漏抄表计。抄表到户工作很繁重, 也很复杂, 需要投入大量的人力和精力, 加上农电工的普遍素质不高, 往往出现总表和分表不能及时抄收, 影响了同步抄表的时效性。所以抄表人员的自觉性和责任感, 是达到同步抄表的保证, 要加强职工的大局意识, 加强为企业发展着想的集体观念。同步抄表对于目前的状况来说虽然存在一定的难度, 但只要组织合理, 安排得当, 也会收到良好的效果。
3.4 加大系统普查的力度
根据电网用户的性质和数量, 核实各台区的营业效益, 采取定期、不定期的方式对线损高的线路和台区进行联合检查, 检查帐、卡、表相符情况, 堵塞营业管理上的漏洞, 提高抄收和计量准确性消灭因人为原因造成的电量损失。
3.5 加强职工的素质教育
管理人员工作的积极性和个人能力同等重要, 通过对职工各方面的教育培训, 养成其发现问题及时处理的能力, 杜绝形成各种问题都要靠投入改造来解决的懒人思想。
4 结束语
国家游泳中心供配电系统的研究 篇7
关键词：负荷等级,应急电源,供配电系统,主结线
1 国家游泳中心概况
国家游泳中心—“水立方”是一座可容纳1.7万名观众, 能满足29届奥运会水上项目比赛的特大型体育馆。坐落在北京奥林匹克中心区西南部, 正东约300m是国家体育场“鸟巢”。总建筑面积:赛时为8.7万m2, 赛后为9.4万m2, 地下两层, 地上4层, 地面上高度31m。建筑围护结构采用双层聚四氟乙烯 (ETFE) 薄膜气枕单元和源于数学界“泡沫”理论的多面体钢架钢结构组成的墙体和屋面。本工程地下部分为砼结构、桩基础, 地上为多面体钢架钢结构体系。
赛后, 国家游泳中心仍可承办各种级别的国际、国内水上项目赛事。但它的主要功能将发生变化, 赛后的国家游泳中心采用现代运营模式, 对外开放而成为北京市民休闲、娱乐和健身的水上活动中心。
2 设计依据
国家游泳中心供配电系统设计以国家及行业现行规范为依据, 按照北京电力公司和市规划委的有关规定, 并满足设计大纲、奥组委以及国际泳联相关要求进行设计, 具体设计依据为:
1) 国家及行业现行规范。
2) 业主方提供的奥运工程设计大纲。
3) 各市政主管部门对本工程提供的市政条件和要求:
其中包括:北京市规划委员会《关于国家游泳中心初步设计审查的批复》 (2003年12月17日)
北京电力公司关于《国家游泳中心供电方案及内部电气设计原则审核会会议纪要》 (2004年1月14日)
北京电力公司关于《奥运游泳中心内部电气设计图纸审核会会议纪要》 (2004年6月2日)
北京电力公司关于《北京奥运场馆及配套设施配电系统技术规范》 (2006年9月)
3 供配电系统一般原则
供配电系统作为建筑物重要的能源供应和分配系统, 其设计主要遵循以下原则:
建立一个安全可靠、技术先进、经济合理、维护管理方便且低能耗的电气系统。
系统供电能力首先要满足运营最高峰时段的使用需要, 既保障2008年夏季奥运会水上赛事正常进行及转播供电的连续性;同时又能适应赛后多种运营模式的需求, 实现可持续发展。
为大型赛事、建筑及生命安全保护和重要用电设备设置合理的应急电源系统。
4 供电电源设计原则
一般按照工程中最高负荷等级及各级负荷量的大小进行相应的供电电源设计。通常一路10kV电源所供负荷不超过1万kVA, 最大不得超过1.2万kVA。对于奥运会竞赛场馆这种特级体育建筑而言, 其最高负荷等级为特别重要一级负荷, 同时场馆中有大量的一级负荷。若规模不是太大, 且所需负荷容量在上述范围之内, 则正常市电供电电源采用二路独立的10kV电源即可, 每路均能承担100%负荷, 满足N-1运行要求。这类工程一般在10万m2以下, 如国家游泳中心。如果工程规模较大, 如济南奥体中心体育场将近15万m2, 其所需负荷容量接近1.5万kVA, 其正常市电供电电源则至少需要3路独立的10kV电源为其供电, 其中任1路电源故障时, 其余电源均能承担100%负荷, 满足N-1运行要求。如果工程规模很大, 如国家体育场达25万m2, 其所需负荷容量接近2万kVA, 其正常市电供电电源则至少需要2组两两独立的10kV电源为其供电, 其中任意一路或二路电源故障时, 其余电源均能承担100%负荷, 满足N-2运行要求。当然可以根据项目周边供电电源条件及当地电力公司要求适当增加10kV市电电源, 以提高市电电源供电的可靠性, 但这同时也会增加造价及保护复杂程度。
此外, 必须为特别重要一级负荷设置独立于市电的应急备用电源, 这类电源包括永久柴油发电机组、临时柴油发电机组、EPS/UPS整流逆变蓄电池装置等。
5 负荷分级及容量
本工程中消防设备、应急照明、体育照明、广场照明、广播电视转播及解说系统、新闻媒体发布、安全防范系统、体育竞赛综合处理系统、数据网络系统、计时记分装置、计算机房、电话机房等重要机房以及主席台、贵宾室和接待室、外立面和屋顶气枕充气泵等为特别重要的一级负荷。景观照明及动力和雨水处理为三级负荷, 其余为二级负荷。这里需要指出的是, 外立面和屋顶气枕充气泵因需要连续供电保证气枕的正常充气和建筑物结构安全, 在本工程中被列为最重要的负荷。
本工程总计算负荷为7442kW, 其中消防总负荷为829kW。
6 变配电所设置
本工程变配电所的数量和位置主要依据负荷量的大小、供电半径及大用电容量机房——制冷机房的设置。主、副变配电室分别位于地下2层的东侧和西侧。主变配电室内设有1T、2T和3T、4T两组变压器, 其中3T、4T变压器组主要为地下2层制冷机房和空调机房供电, 1T、2T变压器组主要为4#、5#、6#电气竖井供电。副变配电室设有一组变压器5T、6T, 主要为1#、2#、3#电气竖井供电。二路10kV电源电缆进线经设在地下2层东侧的电缆分界室后穿管埋地进入主变配电室的10kV配电室, 主变配电室内10kV不同母线段分别馈出一路10kV至副变配电室5T、6T变压器前的隔离用断路器柜。主变配电室内按照供电局要求设有进线、变压器、馈线及合环等继电保护, 而副变配电室内只设变压器就地超温跳闸, 此处的断路器也只做检修断开电源用, 不设保护。
7 10kV供电系统设计
根据本工程的负荷情况以及两个上级110kV降压站的市电条件, 本工程应采用二路独立的10kV电源及独立于市电之外的应急备用电源的供电电源方案。但由于各方对电源可靠性的理解不同, 国家游泳中心曾经历了两次供电方案的调整。
国家游泳中心初设阶段采用二路独立的10kV电源供电, 二路电源分别引自安慧110kV降压站和南泥沟110kV降压站。二路电源同时运行, 当一路电源故障时, 另一路电源可以承担100%负荷, 实现N-1运行方式。
在初设供电方案报审阶段, 电力公司为提高国家游泳中心供电的可靠性, 要求施工图设计中改为三路10kV电源供电, 其中三路引自安慧110kV降压站的不同母线段, 一路引自南泥沟110kV降压站。来自安慧110kV降压站和南泥沟110kV降压站各一路10kV电源 (被称为201电源和202电源) 作为正常运行的主电源;来自安慧110kV降压站的另一路10kV电源 (被称为203电源) 作为热备用电源。其中任二路电源故障时, 其余一路电源均能承担100%负荷, 实现N-2运行方式。其主结线示意见图1。
但由于三路电源中有二路引自同一个降压站, 203电源不能作为特别重要负荷的应急备用电源, 仍需要为特别重要负荷设置应急柴油发电机组及整流逆变装置等独立于市电网络的应急电源。此外, 此方案在提高了市电供电可靠性的同时也增加了造价。
在施工图后期的变配电报审阶段, 电力公司为降低造价和简化保护配置, 提出将三路10kV电源改为二路10kV电源供电, 国家游泳中心10kV最终主结线示意图见图2。
8 变压器组设计
本工程施工图设计中, 共设有三组变压器组, 其结线示意图如图3、4、5、所示。
其中1T、2T和6T、7T为通常的两两一组变压器组, 而3T、4T、5T为三台一组变压器组。这一设计是借鉴了ARUP在国家游泳中心方案阶段的系统设计方案, 即变压器不是两两一组, 而可以是三台甚至更多台一组, 即一台变压器可以作为多台变压器的备用。这样可以节约成本和造价。
根据10kV及以下变配电所设计规范 (GB50053-94) 第3.3.2条规定“装有两台及以上变压器的变电所, 当其中一台变压器断开时, 其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电。”国家游泳中心作为特级体育建筑, 只有少量的三级负荷, 如果按照规范要求设置两两一组的变压器组, 变压器组赛时负载率最大不得超过65% (最好在55%以内) , 赛后负载率就会更低。这方面在空调用变压器组设置上尤为明显, 因为这组变压器赛时负载率就很低, 赛后还会因空调用量会大幅减少而造成变压器容量的过度闲置。考虑上述因素, 我们在施工图设计中借鉴了ARUP方案的设计思路, 将空调用变压器组设为3台1600kVA一组, 其中两台分列运行, 另1台在赛时为热备用, 赛后可以拆除, 从而节约成本和造价。但电力公司认为这种保护不同于常规的系统保护配置, 有一定复杂性, 此结线方案在后期施工图变配电报审中没有通过, 最终由3台1600kVA改为两台2500kVA的常规变压器组。变压器台数也由原来的7台变为6台。最终结线示意图如图6。
9 应急电源设置
国家游泳中心为特别重要一级负荷设置了各种类型的应急备用电源系统, 其中永久发电机组主要为场馆内部永久的消防设备、应急照明、外立面和屋顶气枕充气泵、安防等特别重要一级负荷提供应急备用电源, 临时发电机组为成绩处理、计时记分等赛时关键技术电源和50%转播用体育照明供电, UPS为重要弱电系统提供优质连续供电电源, EPS等其他整流逆变装置为安全照明提供中断时间少于0.5s的供电。这里需要说明的是, 游泳馆泳池区域须设置中断时间少于0.5s的安全照明, 以保证涉水区域人员的安全, 这类安全照明光靠发电机组是不能满足要求的, 通常设置带蓄电池组的整流逆变装置为其供电。包括1.7万座位的奥运场馆, 还需要为观众席、观众主要疏散通道设置安全照明, 保障人员密集处的安全疏散。
1 0 低压配电系统
低压配电根据负荷的级别、负荷容量、用途及防火分区的划分等采用树干式与放射式相结合的形式进行配电。同时注意各级保护之间的选择性配合, 尽量减小故障范围。此部分设计涵盖内容很多, 这里不一一赘述, 主要就设计中遇到的个别问题和关键技术细节提出来供探讨。
首先, 不同厂家低压保护的选择性如何实现?因为变配电招标和下级配电箱柜招标往往不属一个标段, 一个在前, 一个在后, 而按照招投标法又规定不能指定品牌。这样就可能造成下级箱柜系统保护电器与上级低压系统保护电器不是同一品牌产品, 而目前不同品牌产品的保护选择性又缺乏类似的实验数据, 这样在实际工程中上下级的保护选择性配合就会很难实现。
此外在双电源互投时间的整定上也应注意上下级的配合。一般来说互投时间从电源端逐级向末端双电源切换处延长, 即最先由电源端切换, 最后才是末端双电源处切换。各级动作时间差一般为0.5s。对于末端双电源处切换控制器不带电池的, 因失电会自动复位, 所以末端时间可整定为0.5s;对于带电池的或二路电源同时供电的情况, 则可整定为上级互投整定时间再加上0.5s。此外市电与发电机处自动切换用断路器需要设置失压延时脱扣, 延时时间应大于上级电源切换时间, 以免过早误动作。
1 1 结束语
煤矿供配电系统设计的节能措施 篇8
关键词：煤矿,供配电,节能
0 引言
统计资料表明, 电网的损耗约占总发电率的5%左右, 降低供配电环节的电能损耗意义重大, 有助于实现单位国内生产总值能源消耗降低20%的宏观能效目标。
1 供配电系统总体设计的节能措施
1.1 供电电压等级和线路设计
大截面导线电缆, 虽可达到节能目的, 但无疑会增加投资, 而小截面势必影响线路可靠运行, 给安全生产带来危害和隐患, 线路设计时应遵循以减少线路损耗为原则。电流通过配电线路时产生功率损耗, 在具体工程中, 线路上的电流通常维持不变, 要减少线损就只能尽量减少线路电阻, 因为线路电阻R在通过电流不变时, 线路长度越长则电阻值越大, 所造成的电能损耗也越大, 所以应尽量选用电阻率较小的导线以减小电阻值, 如尽量采用铜芯导线, 其次考虑使用铝线, 且尽力缩减导线长度, 尽量敷设直线避免线缆转弯。在低压配电中, 尽可能不走或少走回头路。变电所尽量靠近负荷中心, 以减少供电半径。对于较长的线路, 在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下, 在选定线截面时加大一级线截面。另外, 可将某些季节性负荷的线路, 用作常年使用的供电线路, 以减少线路和电阻, 使同样大的干线截面传输较小的电流, 从而减小线路损耗。
1.2 合理选用变压器和电动机
变压器作为电压变换设备, 广泛应用于电力系统, 10k V和35k V等级的变压器使用尤为广泛。由于使用量大, 运行时间长, 变压器在选择和使用上存在着巨大的节能空间。选择变压器时, 应选用S系列或S10系列、S11等系列低损耗节能型变压器。对于电压波动较大, 为改善电能质量, 可采用有载调压电力变压器。
异步电动机是最常用的工业电动机, 其主要经济指标为效率和功率因数, 两者密切相关, 在改善异步电动机效率的同时也改善了功率因数。异步电动机引起的无功功率约占总无功功率的3/4以上。在异步电动机空载时功率因数只有0.2~0.3, 满载时功率因数可达0.85~0.89。设计时要正确选择容量, 容量不能过大, 应尽可使其能满负荷运行。一般异步电动机的额定功率和功率因数按负荷系数在75%~100%范围内设计, 故电动机额定输出功率应选择为负荷功率的1.10~1.15倍为宜。工程实践中, 电动机通常已由专业设备配套供给, 节能措施必须尽可能的在运行中贯彻, 减少电动机轻载和空载运行, 采用变频调速控制电动机, 使其在负载率变化时自动调节转速使其与负载变化相适应, 以提高电动机轻载时的效率达到节约电能的目的。
1.3 提高供配电系统的功率因数
提高功率因数, 可以减少线路无功功率的损耗达到节能的目的。输电线路损耗包括线路传输有功功率引起的线损和传输无功功率引起的线损。传输有功功率是为了满足设备功能所必须的, 是不变的。而在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器等都具有电感性, 会产生滞后的无功电流, 它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端, 无形中又增加了线路的功率损耗, 这部分损耗是可以避免的。可通过减少用电设备无功损耗, 提高用电设备的功率因数来实现, 尽可能采用功率因数高的用电设备, 如同步电动机等, 电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备, 如采用配有电容补偿的荧光灯等。此外, 还可用静电电容器进行无功补偿。电容器可产生超前无功电流以抵消用电设备的滞后无功电流, 从而提高功率因数。同时减少整体无功电流在具体设计时可采用高压集中补偿、低压分散补偿和低压成组补偿等方式, 可根据实际情况选择补偿方式。
1.4 低压电器和照明器件的选择。
低压电器是量大面广的基础元件, 就每只低压电器而言, 所消耗的电能并不大, 但总的用量大, 在设计中可采用成熟、有效、可靠的节能型低压电器。照明节能设计要在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下, 力求减少照明系统中光能的损失, 最大限度的利用光能。要有效地控制单位面积灯具安装功率, 在满足照明质量的前提下一般房间应优先采用高效发光的荧光灯及紧凑型荧光灯, 高大车间、厂房及室外照明等宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。此外, 要推广使用电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等低耗性优的附件, 公共建筑场所内的荧光灯可选用带有无功补偿的灯具, 紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器, 气体放电灯宜采用电子触发器等。另外, 可改进灯具控制方式, 根据照明使用特点采取分区控制灯或适当增加照明开关点。
2 加强煤矿供配电节能管理
电能消耗是煤矿企业主要的能源消耗, 占生产成本比重较大。传统矿井因井下条件复杂, 每个配电点下使用成员单位多, 设备落后, 无法分辨耗能单位的实际耗电量, 无法进行指标考核。无法实现设备空转的实时监控, 也无法判别设备何时负载运行, 设备空转现象无法控制, 节能控制落不到实处, 电能浪费严重。现代煤矿要建立先进的电力监测管理系统实现科学计量管理, 监测供电系统的电气运行参数、曲线, 记录供电系统运行过程, 监测异常运行参数, 自动判别报警, 杜绝设备带病运转, 监控设备运行状态, 提高设备运行效率。建立监测数据管理系统, 实现全矿总用电功率、最大需量, 地面变电所母线电压、变压器负载率等的实时显示, 以及三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电量等监测参数的动态显示和统计, 使得全矿、任一单位、任一监测点都可按赋予条件追溯查询任一时段电参数的历史数据表。
参考文献
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[2]张远志, 史苏安.大型矿井供配电全数字化技术改造[J].煤炭技术, 2008 (5) .
供配电系统的优化 篇9
关键词：煤矿 供配电 谐波 危害及治理
中图分类号：TD61文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（a）-0080-01
在《煤矿质量标准化标准基本要求及评分办法》里有明文规定，“应定期检测电网谐波，谐波参数不超过规定”，为了更好的了解煤矿供电系统谐破的危害以及治理方法，结合多年工作经验和参考文献，撰写了该文。该文从实际谈到了谐波的来源以及来源的原理，在工作中怎样有效的预防谐波的形成以、治理以及供配电工作中怎样有效的进行防范和治理，以达到符合供电要求，保证安全供电的目的。
电力是我们生活和生产中都不能缺少的一部分，对于理想的交流电网，大家都希望电压其会周期性变化，形成正弦波，对于用电者，也希望所采用的是电压保持理想正弦波的电。随着现在社会的发展，近几年来电力电子装备的应用在不断的增加，各种变频设备、整流设备等电力半导体装置也在不断的应用。而由于使用电力半导体装置其会导致非线形的负载，这样就会使电压、电流等并不是完全的正弦波，根据傅立叶级数分析，可分解成基波分量和谐波分量。谐波其是由于多方面的原因产生的一种电流的畸变，要是这样的谐波电流流入到煤矿电力系统中，其就会导致系统受到多方面的影响，轻则缩短设备使用寿命，重则会导致设备损坏以及人身安全，因此对煤矿供配电系统的谐波进行治理非常有必要。
1 正文部分
1.1 煤矿供配电系统中谐波的原因和危害
半导体的非线性元件其是在煤矿供配电系统中应用广泛的一种，在矿井提升机、通风机、主排水泵等等能电力电子设备方面都有应用，而且在变频器、交直流换流设备、变流器、整流设备等方面也都有应用，可以说其是应用范围非常广泛。而在煤矿供电网络中，谐波有很多方面的危害，其会导致电网的功率损耗增加，减少设备的使用寿命，同时也会导致接地保护的功能受到影响，也会导致线路和设备过热等。除了这些以外，其还会引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电力互感器，变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，使造成供电网络设施损坏、元器件老化，造成电子保护装置误动作，增大附加磁场的干扰等。
谐波其会导致变压器的铜损增加，而且其还会导致变压器的基波负载容量下降，效率降低，对变压器的使用寿命也会有严重影响，使其寿命减少，噪声也会增加。同时产品谐波的话，其还会导致电动机的铁损和铜损，因此而引起额外的升温，导致电动机的效率因此下降，这样也会导致很多不必要的浪费，使生产受到影响，而且其对电动机的影响与对变压器的影响有相同之处，也会导致其设备的使用寿命降低，噪音也会因此增大。对电容器也会有所影响，导致电容器过电流，会导致电容器迅速发生故障。电容器会导致在导体中非正弦波电流与具有相同方均根值的纯正弦波电流相比，这样就会导致额外升温，还可以减小额定载流量，对矿井供配电系统产生严重影响。此外，由于谐波对通讯的影响，其会导致信号的传输质量降低，就会导致响声以及图像等的清晰度，严重的时候还会导致设备损坏，危及到工作人员的安全等方面的问题。
1.2 煤矿供配电系统谐波治理
谐波的存在是导致矿井安全生产以及安全生活隐患的最主要问题，所以在实际工作中必须要对煤矿供配电系统谐波进行治理。在治理的过程中要根据国家对于谐波污染的治理要求，采取必要的措施进行治理。
（1）选择电力电缆方面。谐波引起电缆发热的危害，是在在矿井供配电系统电力电缆截面的选择过程中必须要考虑到的。对于连接谐波主要扰动源设备的配线，确定电缆载流量时应留有足够裕量，必要时可适当放大一级选择电缆截面。
（2）无功补偿电容器的配置。在进行无功补偿的过程中，在有谐波的矿井供配电系统中，不能采用常规补偿系统进行。通过使用调谐式电容器组，为避免电容器组与系统产生串联谐振或并联谐振，其也就是在补偿电容器中加串调谐电抗器。通过电抗器的使用避开谐波电流可能出现的频率，这种电抗器被称为调谐电抗器，通过使用带有这种电抗器的电容器组确保电容器组不会因为诸如系统阻抗、投入段数、系统配置、负荷状况等原因而发生谐振。
（3）谐波补偿装置进行补偿。矿井中的主要谐波源是指大功率的提升机、通风机等等，对于这些主要谐波源在运行过程中会引起较严重的高次谐波污染。增加谐波补偿装饰，可以拟制变频器在运行中产生的谐波，使输入电流成为正弦波。采用LC调谐滤波器进行谐波补偿的方式，其是比较传统的方式，这种传统方式其可以补偿谐波，也可以对无功功率进行补偿。不过其也有缺点，就是其补偿的特性会受到多方面的影响，包括矿井供配电系统阻抗和运行状态等，其容易与系统之间发生并联谐振，导致谐波被放大，在严重的时候，其还会导致LC滤波器烧坏。由于该装置的结果简单，即使其只能对固定频率的谐波进行补偿，而且效果也不是很好，不过其仍然是现在广泛应用的一种。在电力电子器件的应用普及以后，在进行谐波补偿中运用有源电力滤波器已经成为了一种主要的方式。采用这种滤波器其对谐波有跟踪作用，尤其是对那些频率以及幅值变化的谐波。其工作原理是在补偿对象中检测出谐波电流，然后产生一个与该谐波电流大小相等、极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含有基波分量。
2 结语
该文从实际谈到了谐波的来源主要由谐波电流源产生，当正弦基波电压施加于非线性设备时，设备吸收的电流与施加的电压波形不同，电流因此发生畸变，谐波电流注入到煤矿电力系统中，这些非线性设备就成为电力系统的谐波源。在工作中怎么采取消除或抑制谐波危害的防范措施有效的预防谐波的形成来进行防范和治理，以达到符合供电要求，保证安全供电的目的。
参考文献
[1]刘燕燕，亓跃峰.电网谐波危害分析及在煤矿生产中的应用[J].现代电子技术， 2005（18）.
[2]吴震春，任子晖，仇润鹤.煤矿电网谐波的测试与分析[J].煤炭科学技术，1993 （6）.
供配电系统的节电设计及应用 篇10
供配电系统作为建筑物重要的能源供应和分配系统, 其设计主要遵循以下原则:
建立一个安全可靠、技术先进、经济合理、维护管理方便且低能耗的电气系统;系统供电能力要满足运营最高峰时段的使用需要, 实现可持续发展;为建筑及生命安全保护和重要用电设备设置合理的应急电源系统。
2 供电电源设计的原则
供配电系统设计应按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件, 统筹兼顾, 合理确定设计方案;根据工程特点、规模和发展规划, 做到远近期结合, 在满足近期使用要求的同时, 兼顾未来发展的需要。
各种产业园区、居民区非常多, 没有一个全面的规划, 往往造成资金浪费、能耗增加等不合理现象。
3 负荷等级
根据《民用建筑电气设计规范》 (JGJ16—2008) 中规定, 电力负荷应根据供电可靠性的需求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度, 分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。
4 配电线路的节能设计
配电线路的节能设计, 按经济电流选择导线、电缆的界面至关重要。在线缆经济寿命期内的总费用最少, 即除投资和经济寿命期内线路损耗费用之和最少, 简称按经济电流选择。所选择的使用截面所对应的工作电流成为经济电流。
通常按载流量选择线芯截面时, 只计算初始投资。按经济电流选择时, 除计算初始投资外, 还要考虑经济学高期内导体损耗费用, 两者之和应最小。一般当线芯截面增大 (减少) 时, 线损减少 (增大) , 但初投资增大 (减少) 。在某一截面区域间内, 两者之和 (总量用TOC) 最少, 即为经济截面。IEC287-3-2/1995即“电力电缆的线芯截面最优比”标准介绍的方法适用于中、低电缆线路。如果能全面推行按经济电流选择电线、电缆截面的方法, 将减少35%~42%的线损耗, 经济意义十分重大。设计时, 通常去查设计手册中预先编制的计算表格, 较为便捷。一般情况下, 温升选择的截面与按经济电流工额得到导体截面, 两者取较大者, 用于室外工程。
5 工程实例
5.1 绿色节能特点
5.1.1 超低能耗
传统10万m2建筑面积的写字楼, 变压器总装机容量一般约为10000k VA, 而该建筑变压器总装机容量仅有3000k VA, 只相当于传统建筑的30%左右, 单位面积装机容量仅为30VA/m2。
5.1.2 自然采光
从外形上看, 建筑物东南西向阳面装上电动遮阳板, 太阳位置的变化将自动调整遮阳板的角度, 既可以使房间采光, 又可以减少空调能耗。房间内窗户远处 (即自然光线最弱处) 设有照度传感器, 当自然光较暗时, 自动打开人工照明灯具, 保证室内照度满足要求。遮阳板还可以将阳光反射到市内顶棚上, 照亮室内远离窗户的区域。
5.1.3 自然通风
根据室内外温差, 控制主机自动控制窗户 (百叶窗) 的开启、或开度, 将室外的新鲜空气送入室内。室内设计有位置传感器, 当有人进入房间时, 传感器将人进入信号传给主机, 主机发给指令控制电动窗户 (百叶窗) 的开度。当室外风较大时, 室外风速传感器自动将窗户关闭。
5.2 技术特点
KNX/EIB控制系统:系统为众所周知的EIBi-BUS控制系统, 整个系统共有14000监控点。当时EIB尽是欧洲安装总线, 现在KNX/EIB已经成为国际标准。我国于2008年等同成国家标准, 即《控制网络HBES技术规范住宅和楼宇控制系统》 (GB/Z20965—2007) 。现在, 该标准正在被升级为中国国家推荐标准GB/Z20965, 普及应用进一步扩展。
该工程采用的EIB系统可实现多种控制:灯光控制包括开关及调光;窗帘开合或升降;百叶窗升降/调角;点加热器控制;新风及水循环系统控制-光线感应控制;风感应控制;移动探测控制;定时控制;电话远程设备监控;LAN/Internet控制-计算机集中控制。
现在看来这些功能没有什么特别的, 但在10a前可以说是一项革命性的技术。正是此项目近10m2的成功应用, 坚定了作者将这个项目技术引入国内应用在“鸟巢”和“水立方”等奥运工程。系统最多可连接15个区域, 1个区域最多可连15条支线, 每条之路可连接64个元件, 因此一个系统最多可连接64×15×15=14400元件。概括起来EIBi-BUS为2种元件加2种线为强电的电源线, 由于照明或控制箱至各照明、控制点;另一种线为弱电的EIB控制总线, 控制总线所有的86盒及照明箱连接起来。
5.3 供配电系统