供配电系统设计中部分节能

供配电系统设计中的部分节能

【摘要】近年来，随着经济的发展，特别是改革开放以来，我国的电力行业取得了飞速的发展。但是随着21世纪人们对于能源、自然环境等的新认识，在供配电系统的设计中也提倡技能意识和节能技术。为了建设资源节约型和环境友好型社会，在供配电系统的设计中，针对相关的部分进行节能设计，从而为和谐社会贡献一份力量。本文从节约能源的角度出发,简要阐述了供配电系统设计中与节能措施相关的内容，包括合理计算用电负荷;提高功率因数;抑制谐波危害等，同时还提出了供配电系统设计的节能方式，以供借鉴。

【关键字】供配电，系统设计，节能，方式，谐波危害

中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：

一．前言

我国能源和发展之间的矛盾一直是社会普遍关注的问题,要缓

解能源资源和社会经济发展之间的矛盾,必须大力推广节能产品和节能减耗的新技术,更新淘汰高能耗高物耗的产品和设备,建设节

约型社会。电能是社会经济发展的主要能源之一,随着工业用电和生活用电的迅猛增长,供需矛盾越来越严重。节能问题一直是我国发展国民经济的一项长远战略方针,节约电能是每一位电气设计人员必须认真考虑的问题,应该首先从设计上考虑到节约能源,以作

到未雨绸缪。本文欲对供配电系统设计中涉及节能的部分做一点谈讨。

二．供配电系统总体规划的节能设计

根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素合理设计供配电系统,做到系统尽量简单可靠,操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心,以缩短配电半径,减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数,以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器,实现经济运行,减少由于轻载运行造成的不必要的电能损耗。

1．供电电压等级与节能

根据负荷容量、供电距离及用电设备等因素,合理设计供配电系统和选择供电电压等级。供电电压越高则线路电流越小,线路上损耗的电能就越少。变电所应尽量靠近负荷中心,以缩短供电半径,减少线路损失。在供电电压的范围内,提高供电电压的等级可以达到节能的目的,但却要增加投资,对此必须进行方案经济比较。供电电压与负荷大小、输送距离有一定的关系,见表1。

表一线路电压、输送功率与输送距离关系表

2．线路设计的选择与节能

输电线路有架空线路与电缆线路两种,导线电缆的截面选择过大,虽然可以达到节能的目的,但却会增加投资;而选择太小又会影响可靠运行，缩短使用寿命、危害安全并带来经济损失。设计时,架空导线截面应按经济电流密度合理选择,较长距离的大电流回路或35 kv以上的高压电缆应选择经济截面。

三．关于负荷计算

在利用需要系数法计算负荷时,需要注意:用电设备同时运行台

数的影响和设备容量的动态变化,将导致计算结果较实际偏大,因此需要正确选择同时系数(同时系数可按负荷高峰期较大的用电设备组考虑);用电设备容量不包括备用设备容量;季节性用电设备应该择其大者计入总设备容量;单相负荷应均匀分配到三相上,当单相负荷总容量小于三相对称负荷总容量的15％时,应按最大相负荷的3倍作为三相对称负荷计算;不同类的用电设备的总容量应按有功功率和无功功率负荷分别相加。需要系数不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关,还与操作者的技术熟练程度和生产组织等多种因素有关,需要尽可能通过实测分析确定,尽量接近实际。

计算负荷确定得是否合理,直接关系到电气设备得选择是否合理,如果计算负荷确定过大,会造成投资和有色金属的浪费;如果计算负荷确定得过低,又会造成电气设备和导线长期过热,增加电能损耗,影响设备使用寿命和用电安全。

四．变配电设计中的节能

1．合理选择低压电器

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,采用成熟、有效、可靠的节能型低压电器是节电设计中不可忽视的部分。

2．提高供配电系统的功率因数

功率因数提高了,可以减少线路无功功率的损耗,从而达到节能的目的。前面提到的输电线路损耗δp中包含了线路传输有功功率

时而引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损。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。然而,这部分损耗是可以避免的,可以通过以下两种方法来降低消耗：

(一)减少用电设备无功损耗,提高用电设备的功率因数。

(二)用静电电容器进行无功补偿。

五．关于谐波治理

降低供配电系统中的谐波含量，可以有效地提高系统功率因数，减少无功功率，从而提高系统的能源利用率。在工程设计中，除了通过设备的合理选型以控制谐波源等措施外，还可以采取以下谐波治理措施：

1．背景谐波含量较高或可能发生并联电容器组的电容与系统电感间并联谐振时，并联电容器组应串接消谐电抗器，并注意电抗器参数选择，防止电容谐波放大。在调谐频率 fh 处：

在确定电抗器容量时，应使实际调谐频率应小于理论调谐频率（即希望抑制的谐波频率），以避免发生系统的局部谐振。还应考虑一定裕度，因为当电容器使用时间较长后，其介质材料退化，从而导致电容值下降，引起谐振频率的升高。

2．设置谐波吸收装置。

谐波吸收装置包括调谐式谐波吸收装置、无源滤波器、有源滤

波器（并联有源滤波器、串联有源滤波器、串并联复合型有源滤波器）、有源无源复合型滤波器、静止无功发生器（svg）（兼作谐波抑制装置）等。各种谐波治理设备的适用场合不尽相同。配电系统至少满足下列条件之一时，可设置滤波器：

（一）配电系统的自然功率因数较低，需要作电容补偿；

（二）必须降低电压畸变以避免灵敏负载被干扰；

（三）必须降低电流畸变以避免馈线（如，电缆的中性线等）与设备（如，电容器等）过载。

其中，当配电系统中具有相对集中的大容量（如，200kva 或以上）非线性负载时，宜选无源滤波器；当配电系统中具有大容量（如，200kva 或以上）非线性负载，且变化较大（如，断续工作的设备等），用无源滤波器不能有效工作时，宜选用有源滤波器；当配电系统中既具有相对集中且长期稳定运行的大容量（如，200kva 或以上）非线性负载，又具有较大容量的经常变化的非线性负载时，宜选用有源无源组合型滤波器。在无功功率变化较大且谐波严重的系统中，也可采用静止无功发生器，在进行功率因数校正的同时，也能实现对谐波的抑制。

六．结束语

当然,除了从设计角度出发采取节能措施外,还可以通过加强用电管理、合理的用电调度以及日常生活中节能用电等方面来达到用电节能的效果。节能是一项涉及全社会的工作,广大电气设计人员在设计中应精心考虑,反复比较设计方案,拿出一套符合各种技术