供配电系统节电技术措施

供配电系统节电技术措施供配电系统节电技术措施2003年以来，由于国民经济的迅猛发展，以及国际加工产业新格局的形成，一些高能耗低效益的加工业逐步转向国内，这无疑进一步加剧了能源紧张这一矛盾。

发生在我国许多省市的“电荒”已成为相当普遍的严重问题，尽管我国电力建设超常规增长，电力供应仍严重不足。

为此，节省能源及节约用电引起了全社会的高度重视，采取各种有效节电的技术措施显得尤为重要。

降低供配电系统的线损及配电损失，最大限度的减少无功功率，提高电能的利用率，是当前建筑电气领域中节电的重要课题之一。

为了实现这一目标，采取了如下措施：选择及合理使用节电配电变压器、减少线路损耗、提高功率因数、平衡三相负荷、抑制谐波等技术措施，不仅节电10%~20%或以上，同时安全可靠，绿色环保，改善了用电环境，净化了电路，还有效地延长了用电设备的使用寿命。

1选择及合理使用高效节电非晶合金配电变压器1.2低压箔绕线圈（1）采用进口优质铜箔及H级绝缘材料绕制在成型绝缘筒上，层绝缘采用NOMEX纸，改善径向短路力承受能力，VPI真空压力浸渍成坚固整体，上下端部采用树脂端封，防尘、防潮、防盐雾能力强。

（2）引线铜排、铜箔经专用设备采用氩弧焊接，提高了铁芯的空间利用率，增强产品的抗短路能力，消除螺旋角，减小轴向受力。

（3）线圈机械强度高，局放降低。

1.3高压缠绕线圈（1）高压线圈直接套绕在低压线圈上，装配时绕组支撑在单独的绕组系统上并压紧固定，这样可以使铁芯不受压力，减少了变压器短路时径向的内缩和扩大，从而有效地保证了变压器的抗短路能力。

采用多层分段圆筒式，纵向多气道结构，抗热抗冲击能力强，耐突波能力强。

（2）采用NOMEX纸包扁铜线做导体，以NOMEX纸做层绝缘，以H级材料作端部绝缘经VPI真空压力浸渍高温烘焙固化成型，上下端部采用树脂端封，防尘、防潮、防盐雾力强。

（3）线圈机械强度高，散热性能好。

该产品的性能特点如下：（1）高效节电——产品由于采用非晶合金铁芯制作及创新的三相三柱制造工艺，铁损大幅度下降，空载损耗约为常规干变的25%左右。

投资非晶合金铁芯虽然初期投资较高，但是非晶合金变压器由于其超高效率、节约能源的特性，在平均负载60%的情况下，3~5年内可回收额外投资，在变压器30年寿命中可节约可观的电费支出。

（2）可靠性高——产品满足国家标准GB1094.11-2007、GB/T22072-2008以及IEC60076-11标准、产品为H级（工作温度180°C）耐热等级，而它的主要绝缘材料却是C级（工作温度220°C）的，留有较大的裕度；能承受恶劣条件的储存、运输；能在恶劣条件下（包括气候、地理环境）正常运行；有比一般干式变压器更强的过负载能力；有很好的抗短路能力；变压器在正常使用情况下可免维修。

（3）安全性好——变压器在使用中不会助燃，能阻燃、不会爆炸及放出有害气体，变压器在使用时，不会对环境和其它设备特别是对人身造成危害。

（4）环保性好——产品在制造、运输、储存、运行时不会对环境造成污染；产品在使用寿命结束后，线圈可以回收，资源可以重新利用，不会对环境造成危害；另外创新的铁芯结构及先进的制造工艺，确保非晶变压器噪音低于现行国家标准4~5dB，成功攻克了非晶合金变压器噪音大的难题。

高效节电给投资非晶合金变压器带了巨大的经济效益。

从表1可以看出，SCRBH15系列非晶干式变压器负载损耗略低于普通10型干式变压器，但是空载损耗平均比普通干式变压器空载损耗低70%左右，是目前空载损耗最低，最为节电型变压器，节电效果非常显著，带来了巨大的经济效益。

下面对非晶合金15型与常规10型系列同容量变压器在经济效益进行比较（以1250kVA为例），经济效益10年运行电量是衡量变压器节电效果的主要指标，计算公式为：B=C×Th×Ty×(Po+Pk×β^2)其中，B—变压器损耗费用；C—电价（根据各地区实际电价为准）；Th—全年运行小时数；Ty—运行时间，取10年；Po—空载损耗，kW；Pk—负载损耗，kW；β—负载率，取0.6.按照上式计算，1250kVA非晶合金变压器10年运行电量为383092kWh,而常规10型干变的10年运行电量为514226kWh，两者比较，非晶合金产品比10型常规产品10年动行节电131134kWh.按照目前非晶变压器与普通干式变压器性价比，多余投资非晶变压器费用将在3~5年内回收，根据变压器正常寿命30年期限计算，非晶变压器寿命期限可节电393402kWh.因此，从长远考虑，投资非晶合金干式变压器可以获得巨大的经济效益，是未来配电变压器理想的替代产品。

选择好了最节电的非晶合金变压器后，还要考虑到合理的使用它，使它运行在最合理的负载率区间内。

我们知道，变压器的铁损不随负荷变化，而铜损则与通过电流的平方成正比。

在变压器运行中，我们通常以空载损耗和负载损耗为衡量变压器损耗的两个重要参数。

变压器制造厂设计负载系数在40%~60%范围内处于经济运行区；额定容量30%以下的轻载或者空载时经济性最差；50%的负载率不是节电的最佳状态，考虑到初装费、变压器、低压柜、土建投资及各项运行费用，又要考虑变压器在使用期间内预留适当的容量，变压器的负载率在75%~85%之间较为合理，是变压器的经济运行区间。

这样既充分利用了变压器容量，又减少了其它投资。

在设计中，计算负荷一般偏大，负荷系数偏小。

如深圳市某写字楼原采用4台变压器，其中3台1250kVA变压器，1台630kVA变压器。

整改后，减了1台1250kVA变压器，每月节省变压器初装费30000元（1250×24=30000），一年节约变压器初装费360000元，同时还减少了一台变压器的空载损耗。

又如深圳某小区，原采用6台1000kVA变压器，整改后为4台。

6台变压器的损耗为6×13kW=78kW,减少2台后为52kW，减少有功损耗26kW.经过计算，年节约费用为150000元，同时还节省了两台变压器的投资费用。

在上述两个案例中，整改前变压器的负荷率均小于60%，整改后变压器的负荷率均约为85%.除选用节电变压器外，在变配电所设计时选用两台或两台以上变压器，中间增加联络柜，这样既提高了供电的可靠性，又可以根据电气设备的负荷情况及非空调季节的实际情况决定，投入变压器的运行台数。

上述设计理念，降低了变压器的电能损耗。

2尽量减少线路和配电设备的电能损失2.1尽量减少导线长度变配电所尽量靠近负荷中心。

低压线路供电半径一般不宜超过200m，负荷密集地区不宜超过100m；负荷中等密集地区不宜超过150m；少负荷地区不宜超过250m；低压柜出线回路及配电箱出线回路尽量走直线，少走弯路，不走或少走回头线；同时，在高层建筑中，变配电室应靠近电气竖井，以减少主干线（电缆或插接母线）的长度。

对于面积大的高层建筑，电气坚井尽可能设在中部或两端，以减少水平电缆敷设长度。

2.2增大导线截面对于较长线路，在满足载流量热稳定，保护配合及电压降要求的前提下，加大一级导线的截面，可使线路损耗减少。

尽管线路费用增加，由于节约了电能，减少了年运行费用。

估算2~3年内可收回因增加导线截面而增加的费用。

因此，加大导线截面的投资是值得的。

2.3配电设备的级数尽可能少3平衡三相负荷在低压线路中，由于存在单相以及高次谐波的影响，使三相负荷不平衡。

三相电压或三相电流不平衡会对供配电网络造成一系列危害。

主要有以下几点：（1）影响变压器、电机的安全经济运行；（2）引起供配电网络相线及零线电能损耗加大；（3）影响计算机正常工作。

引起照明灯寿命缩短（电压过高）或照度偏低（电压过低）以及电视机的损坏等；（4）对于通信系统，会增大干扰，影响正常通信质量。

为了减少三相负荷不平衡造成的能耗，应及时调整三相负荷，使三相负荷不平衡度符合下述规程规定：“要求配电变压器出口处的电流不平衡度不大于10%，干线及支线首端的不平衡度不大于20%，中性线的电流不超过额定电流的25%”以及“三相配电干线的各项负荷分配平衡，最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115%，最小相负荷不宜小于三相负荷平均值的85%”.要解决三相电压或三相电流的不平衡度，首先，设计时尽量使三相负荷平衡。

同时可以采用调节单相电压及采用滤波器抑制谐波的方法。

最好的方法是采用省电装置来平衡三相电压或三相电流。

该省电装置能使线电压或线电流的不平衡度小于2%，零线上电流极小，使三相电压或三相电流基本平衡，从而大大减少了相线及零线上的电能损耗。

4抑制谐波供配电系统中的电能质量是指电压、频率和波形的质量。

电压波形是衡量电能质量的三个主要指标之一。

早在20世纪70年代，欧洲等发达国家已禁止纯电容补偿设备进入电网。

随着各类电力电子设备在工业与民用建筑中日益广泛应用，由此产生的谐波电流对供配电系统的巨大影响，引起了人们的高度关注及重视。

谐波电流的存在不仅增加了供配电系统的电能损耗，而且对供配电线路及电气设备产生危害。

谐波的危害表现为：（1）谐波能使电网的电压及电流波形产生畸变，不仅降低了供配电网的电压，产生无功损耗，而且严重干扰了电子设备及电器控制设备的稳定与安全运行。

（2）谐波电流会导致变压器铜耗、铁耗、噪声增大、温度升高，迫使变压器基波负载容量下降。

（3）电容器与供配电的感性负载构成并联或串联回路，这很可能发生共振，放大谐波电流或电压，使电网电压升高，通过电容器损耗功率增大。

在谐波严重情况下，会使电容器击穿，甚至爆炸。

（4）随着谐波次数高频率上升，集肤效应越明显，从而导致电缆的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减少，电缆的介质损耗增加。

从而加速电缆绝缘老化，发生单相接地故障的次数明显增加。

（5）谐波电流会增加异步电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电机过热。

（6）谐波电流会使断路器的额定电流降低，可能使断路器异常发热，出现误动作或不动作。

同时谐波电流会影响电力测量的准确性。

为了避免补偿电容器组与系统产生并联和串联谐波，应采用调谐滤波电容器组进行无功补偿。

串联调谐电抗器的电容器组在基波频率下呈容性，即电容器起主导作用，这样可以进行功率因数补偿；在谐波频率下呈感性，调谐电抗器起主导作用，这样可以防止谐波放大，同时也抑制了谐波。

谐波的产生给供配电系统带来危害，让人们意识到抑制谐波的重要性及迫切性。

为了抑制谐波，通常在变压器低压侧或用电设备处设置有源滤波器、无源滤波器，或将有源滤波器及无源滤波器混合使用。

通过上述措施有效滤除中性线和相线的谐波电流，这样不仅净化了电路，而且降低了电能损耗，提高了供电质量，保证了系统的安全可靠运行。

5.1应用案例1某钢厂变压器采用7%调谐滤波电容器组进行无功补偿与谐波抑制。