高校节电的技术措施

2012年第11卷第9期

高校节电的技术措施探讨

□叶凯

【摘要】本文结合高校用电的实际情况，对高校电能损耗的主要原因进行了分析，从技术上和管理上提出了高校节电的相关措施，对提高用电质量，有效的降低用电成本，降低高校的办学成本，都具有较强的现实意义。

【关键词】节电技术；用电负荷；照明用电；功率因数；用电质量

【作者简介】叶凯（1977 ），男，四川成都人；西华大学电气信息学院讲师，硕士

一、引言

能源是经济建设，社会发展的重要物质基础，能源紧缺已成为目前制约我国经济建设和社会发展的瓶颈。树立科学发展观，建设绿色资源节约型城市是坚持持续发展全面建设小康社会的重大战略举措。为此，国家提出了建设节约型社会的号召。随着我国经济建设飞速的发展，国家对教育事业的大量投入，一个个高校新校区的快速建成，使得高校的能耗大幅度的增加。但高校的电能利用率却较低，而电能在高校的办学成本中却占有相当比重。因此，高校如何节约和有效使用宝贵的电能就显得更为重要。

二、高校电能损耗形成的主要特点

各大高校用电情况大致都相同，主要都由三部分组成，即教学科研用电、生产基建用电、生活用电。其中动力用电负荷和照明用电负荷几乎各占一半。而无功功率大致由感应电动机消耗25%，由平常使用的日光灯镇流器消耗25%，由变压器消耗15%，还在线路上消耗15%。而高校中的电能损耗主要是由于前期建设中线路铺设的不合理和后期用电量分配不均导致的。

（一）线损是高校电力系统经济运行的重要指标。各高校的供电线路一般为220V、380V、10kV或35kV系统，较早规划设计的校区采用架空或电缆供电。随着各高校的扩建和新校区的建设，电气负荷距离不断的增长，而供配电线路并未进行技术改造，导致供配电线路在非经济状态下运行，大量电能损耗在供配电线路上，致使供电电压下降。一些较早规划设计的高校校区供配电线路仍在较大的用电负荷状况下运行，终端的电压质量很差，甚至单相电压降低到170V以下。而且大量的有功损耗是在电能表与变配电室的低压配电柜之间的供电干线产生的。而很多供电部门只查抄变配电室的高压计量表或低压计量表，那么在供电干线上产生的有功损耗就只能由高校自己来承担了。

（二）高校不同时段负荷变化幅度相当大。高校用电峰谷现象非常明显，而且全年的负荷率只有65%左右，负荷率相当的低。特别是在寒假、暑假期间，低谷段特别的明显。高校各种节假日占全年的三分之一的时间，而在节假日期间变压器运行效率最低，甚至有的变压器长期处在空载或轻载状态下运行。显然，设备的利用率也较低，只有40%左右。

（三）高校校区电网无功容量严重不足、功率因数低。当电网无功容量不足时，会导致电流的增大，使得设备及线路的损耗明显增加。随着教育事业的迅猛发展，高校的电力需求不断增长，生产基建用电中大量采用感应电动机和其它类感性用电设备，除吸收系统的有功功率外，还需要供给大量的无功功率。同时，在师生宿舍、办公楼、公共场所，由于各类电器使用的大量增加，也使得功率非常低，从而增大了高校的电能损耗。

（四）高校的电能总负荷中照明负荷比例大。照明负荷约占总负荷的一半，而照明用电在教学用电、生活用电和行政办公用电中浪费最大。教室里、宿舍里、办公室里，无论天气好和坏，无论白天和黑夜，不管人多人少或者有人无人，总是灯火通明，人走灯不灭现象非常普遍。

（五）抽水泵电动机用电量大。在高校中大量使用的抽水泵电动机是用电量较大的用电设备，一般都是采用的定速拖动的运行方式来驱动负荷经常变动的水泵。由于电动机的转速和水泵的流量成正比，所以在电动机转速不变的情况下，只有通过调节阀门的开度来改变抽水泵的流量。这样，当阀门开度减小使流量减少时，就有相当一部分电动机的功率消耗在克服阀门的阻力上了，这就浪费了相当一部分电能。

（六）高校的用电管理机制和机构不健全。大部分高校只把学校的用电管理工作看作是简单的劳动，在节电的资源配置上不能充分满足，在不同程度上削弱和降低了节电管理部门的职能，最终导致了粗放式的管理。而且，高校的电力员工队伍得不到及时有效的培训，专业人员技术水平不高，特别在细节问题上缺少应有的关注，导致浪费电力现象难以遏制。

三、高校切实可行的节电技术措施

（一）降低供配电线路损耗。高校校区应采用经济电流密度确定导线和电缆截面，进行技术改造，降低线损。大多高校老校区多年的电力设计和规划的导线和电缆给目前的校区供电已经显得裕度较小甚至不够，那么在新校区的电力设计和建设中就应充分考虑供电线路的电压等级、初始投

2012年第11卷第9期

资、安装施工、用电负荷功率因数以及整个电缆经济寿命中损耗费用等，使这些综合因素之和尽量达到最小。随着高校师生的生活水平不断的提高，大量的家用电器不断地涌人各高校，广大师生的用电负荷增长很快，特别是在夏季，师生用电负荷出现高峰，那么选择给高校师生宿舍区供电的导线和电缆电流密度就应该留有1．5倍的裕量。而且还应该考虑到高校师生年用电量平均增长率越来越高这个重要因素。所以为了降低校区供配电线路的损耗，可采用增设并联导线和电缆或其它技术手段。在相同用电负荷条件下，不同的导线或电缆截面线路功率损耗差异非常大。比如，将100米的供电干线截面从16mm2更换为70mm2，仅一个用电负荷高峰期100天，就可节省电能4000度左右，直接节约电费千元以上。而采用经济电流密度选择的电缆投资的改造资金，几年内就可从节约的电费中收回。而一个高校的供配电干线少则几十条多则上百条，不同程度的存在着上述的现象。那一年下来，节约的电能就可想而知了。

（二）调整配电线路的运行电压，合理的选择变压器的容量和经济运行方式。可以通过合理地选择高校校区的变压器的分接开关，适当地提高配电线路的运行电压，也可以显著地降低线路功率损耗。最好是能在带负载运行的条件下采用有载调压变压器自动地进行分级调压，那样的降损效果更佳。在校区供配电系统的设计时，一般都是以计算负荷为设计的依据来选取校区变压器的容量。但是在实际的运行中，运行负荷并不等于计算负荷，而是随时间段和季节而变化的，所以在校区的供配电系统设计及电气运行管理中，应该十分重视变压器容量的合理选取和充分利用时间环节进行节电。所以，在节假日适当的调整变压器运行方式，及时切除（切换）轻载或空载变压器，可以提高变压器的经济运行水平。

1．不同类型变压器投切原则与节电效果。一般情况下，在校区内各处都分布有变配电室单独向各功能区供电。当相邻两台变压器之间满足以下两个基本条件时：（1）两台变压器在二次侧有负荷联接线，并且能够灵活可靠地相互切换负载；（2）切除后的功率损失应小于切除前的功率损失。那么，在节假日期间，可将相邻两台变压器的负荷转移到其中一台变压器上，此种情况下是节电的。

2．并列运行变压器经济点的确定。如果是两台并列运行的变压器，那么当负荷低到一定程度时，也可以停掉其中一台变压器，使其在经济状态下运行，从而达到节电效果。由于季节性原因使得校区运行负荷发生变化，如何确定单台还是两台并联运行有3种方法：一是当变压器的负荷率低于0．6时，应切除一台运行比较经济；二是当变压器的负荷率大子0．8时，应投人备用变压器并联运行比较经济；三是当变压器的运行负荷小于临界负荷Sj时，则单台运行较为经济，反之并联运行较为经济。

3．提高高校供配电系统的功率因数也是节电的有效措施。功率因数提高后，校区供电干线负荷电流下降，可有效地降低线损，这是一种比较合理、投资少、见效快的节电措施。当

进行无功补偿时，无功流动值从Q

1降低到Q

2

，当电网中输送

的有功功率和电压值不变时，电能损耗降低的百分数为：

△P Q=1－

Q2

2

Q

[]2

1

ˑ100%

当无功功率得到补偿，功率因数从cosφ

1

提高到cosφ

2

，

而电网中输送的有功功率和电压不变的情况下，电网中的电

能损耗降低的百分数为：

△P cos=1－1－

cosφ

1

cosφ

[]2

[]2ˑ100%

合理地选择无功补偿方式、无功补偿点及无功补偿容量

都能有效地提高高校校区电网的电压水平，从而避免大量的

无功通过线路传输而增加电能损耗。而提高功率因数最常

用的方法就是在需要无功的用电或供电设备上并联无功补

偿电容器，这样设备所需要的无功功率便可由并联电容器供

给。具体方法是：一是在校区各总配电箱进户处安装智能型

无功功率因数补偿装置，可随用电负荷的大小、功率因数的

高低自动投人和切除电容器；二是在校区内22kW以上的电

机旁采用末端补偿电容器提高功率因数，可直接向电机提供

无功功率，可降低校区供电线路上的无功损耗。

4．提高照明的发光效率，节约照明用电，降低照明系统

的无功损耗。高校大多数公共场所都是用白炽灯提供照明，

其特点是平均每天照明时间较长，电能的浪费现象很严重，

而且灯泡的损坏率也非常的高。采用全波整流—半波供电

技术，对公共场所的照明电路进行了改造，能有效地解决公

共场所因白炽灯夜间长明，而造成大量电能和灯具的浪费现

象。根据实际测量和观察，采用这种技术后其功率仅为原来

30%左右，延长使用寿命近10倍。但这种方法一般适用于能

分路集中控制的宿舍楼、教学楼等场所。而分散使用的白炽

灯照明，只能使用半波整流降压法。同时还可在高校推广使

用高效光源和节能型灯具。以往大多数高校校区在设计时，

路灯、公共场所等夜间照明的大多是白炽灯、水银灯。如果

换成紧凑型荧光灯，可节电50%左右。教学大楼、办公楼照

明的老式灯具应改造成带电子镇流器和细管径灯管的节能

型荧光灯，能节电15%以上，还能延长灯管的使用寿命约

60%，光效高达50%，而且消除了频闪效应和噪声。一般采

用节能型荧光灯具运行2年后节约的电费就可收回改造的

投资成本。同时，还应该对校区内不同的区域采用不同的照

度标准。合理配光，采用节能要求的控制方法，尽量利用天

然光束来减少照明。尽量的采用自动开闭装置等智能化照

明管理系统，在教学区、生活区等处采用声控、光控或其它自

控方式来开闭，来实现按照时间、地点、天气、工作和生活的

需要来灵活地调节照度水平。

5．将高校校区自用的抽水泵电动机由定速拖动改为变速

拖动。通过调整装置，根据负荷的要求进行转速调整以保持

对水泵流量的控制，从而避免在阀门上的能量损耗。高校中

除了水泵电机外，还有锅炉供暖系统的热水循环泵、引风、鼓风

电机、电梯曳引电机等。要特别重视中小型电机的节电，这些

电机大多数属于风机、水泵类负荷，都应采用变频调速技术。

另外，还应该选择合适的电机经济运行容量，以减少轻载和空