淺談10kV配電設(shè)計(jì)的節(jié)能措施分析

楊銘

【摘要】節(jié)能減排是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，近年來(lái)，我國(guó)的電能使用量越來(lái)越大，尤其是在用電高峰期，電能供需的矛盾更加的凸顯。因此，在配電設(shè)計(jì)中對(duì)節(jié)能減排的設(shè)計(jì)具有重要意義。本文以10kV為例，闡述其配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能研究 線路設(shè)計(jì) 無(wú)功補(bǔ)償 功率因素 配電設(shè)計(jì)

前 言：節(jié)能減排是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，構(gòu)建和諧社會(huì)，建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的重要措施。此外，電力應(yīng)用于各行各業(yè)，如何能夠減少用電損耗、節(jié)約電能，在節(jié)能工作中是非常重要的。因此，設(shè)計(jì)人員在配電設(shè)計(jì)時(shí)更加注重對(duì)節(jié)能的設(shè)計(jì)，以節(jié)約有限的自然資源，充分有效的利用電能。本文主要通過(guò)對(duì)10kV配電設(shè)計(jì)的節(jié)能意義的分析，進(jìn)而探討了10kV配電設(shè)計(jì)的節(jié)能措施，希望能夠?yàn)橛嘘P(guān)企業(yè)提供借鑒。

一 10kV配電節(jié)能設(shè)計(jì)的意義

在遠(yuǎn)距離輸電方面，我國(guó)主要以35kV輸變電系統(tǒng)及以上為主，但是因?yàn)?0kV輸變電系統(tǒng)與用戶關(guān)系最緊密，因此對(duì)10kV輸變電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)尤為重要的。10kV輸變電系統(tǒng)雖然千伏數(shù)少，但是因?yàn)樯婕暗姆秶鷱V、線路相對(duì)又長(zhǎng)、設(shè)備好壞不一、技術(shù)水平不高、管理不到位，再加之外部環(huán)境又很復(fù)雜，這就導(dǎo)致了很多電能的消耗，降低了電能的使用率，這明顯和節(jié)能減排的理念不相符，因此在電能供應(yīng)日益緊張的今天，加強(qiáng)10kV配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)顯得格外的重要，利用最先進(jìn)的節(jié)能設(shè)計(jì)理念，對(duì)輸變電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)成為今后對(duì)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)必然的選擇。如果長(zhǎng)期在10kV輸變電系統(tǒng)中踐行節(jié)能的設(shè)計(jì)理念，并能夠在實(shí)踐中得以應(yīng)用，必然會(huì)節(jié)約包括煤炭、水資源在內(nèi)的很多自然資源，不僅能夠緩解電能供應(yīng)的緊張壓力，還能夠促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的快速發(fā)展，提升配電設(shè)計(jì)的科技水平。因此對(duì)于電力行業(yè)來(lái)說(shuō)最重要的工作就是根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，在配電設(shè)計(jì)中加強(qiáng)對(duì)節(jié)能的設(shè)計(jì)，切實(shí)提高電能的使用效率。

二 10kV配電設(shè)計(jì)的節(jié)能措施研究

1 優(yōu)化線路設(shè)計(jì)。線路是輸變電系統(tǒng)中重要的組成部分，注重對(duì)線路進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，會(huì)起到事半功倍的效果。在實(shí)際情況中，因?yàn)?0kV輸變電系統(tǒng)涉及的范圍廣，所以需要很多的線路，但在實(shí)際的操作中經(jīng)常出現(xiàn)線路損壞的現(xiàn)象，導(dǎo)致大量的電能被浪費(fèi)，所以設(shè)計(jì)人員如果從線路的設(shè)計(jì)入手進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，將會(huì)有明顯的效果。

通過(guò)實(shí)踐我們得知在外部溫度和型號(hào)都相同的情況下，線路損壞的程度與導(dǎo)線橫截面積成反比，即導(dǎo)線橫截面積越大，線路的損壞程度越低，變相節(jié)約成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此相關(guān)單位可以根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況適當(dāng)?shù)脑黾訉?dǎo)線的橫截面積，這是節(jié)能的有效方法。還要注意的是，在10kV的配電線路中，要利用節(jié)能型金具，這樣節(jié)能的效果會(huì)更加明顯。因?yàn)橛行┫穹勒疱N、并溝線夾等鐵磁類金具，會(huì)因?yàn)榇艌?chǎng)的存在而產(chǎn)生大量的電能消耗，有時(shí)甚至損壞導(dǎo)線，所以一定要選擇地磁或沒(méi)有磁的工具，以降低電能的消耗，增加線路的使用壽命。除了上述這兩種方法之外還可以選擇架空絕緣導(dǎo)線，這種導(dǎo)線不僅有助于節(jié)約空間，使線路在碰到狹小的通道時(shí)容易穿過(guò)，還有助于降低停電的概率，這樣就減少了工作人員的維修次數(shù)，不僅能夠起到節(jié)能的作用，還能使電力企業(yè)安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

2 合理選擇變壓器。變壓器與線路一樣都是輸變電系統(tǒng)中的重要組成部分，同樣也是消耗能量很大的部分，尤其是在10kV輸變電系統(tǒng)中的小、中型的變壓器耗能更大。這是因?yàn)樗鼈冞\(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)、使用數(shù)量又大，所以在對(duì)10kV配電進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)如果能夠合理選擇變壓器，也會(huì)取得明顯的節(jié)能效果，使企業(yè)獲得長(zhǎng)期的發(fā)展。合理選擇變壓器主要遵循以下幾種原則：首先，容量要合理。在選擇變壓器時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況選擇合適容量的變壓器，以免造成變壓器空載或負(fù)載的損耗，這樣不僅能夠做到節(jié)能，還能夠延長(zhǎng)變壓器的使用壽命；其次，數(shù)量要合理。要根據(jù)當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷等級(jí)來(lái)選擇合適的數(shù)量，如果有特殊的情況，就盡量選擇多個(gè)容量小的變壓器；最后，類型要合理，即盡量選用節(jié)能效果好的變壓器。

3 提高功率因數(shù)。提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，可以減少無(wú)功電能在線路上傳輸，從而可達(dá)到節(jié)約電能降低損耗的目的，以達(dá)到節(jié)能的目的。線路損耗的公式展開(kāi)后得下列計(jì)算式：

式中，UL —— 線電壓，V ；P —— 有功功率，KW ；Q —— 無(wú)功功率，V·A 。

有功功率是滿足建筑物功能所必須的，因此是不可變的。系統(tǒng)中的用電設(shè)備，如變壓器、電動(dòng)機(jī)、線路等放電燈中的整流器都具有電感，會(huì)產(chǎn)生滯后的無(wú)功，需要從系統(tǒng)中引入超前的無(wú)功與之相抵消，這樣，超前的無(wú)功功率就從系統(tǒng)經(jīng)高、低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備，在線路上就產(chǎn)生了有功損耗，而這部分損耗是可以想辦法改變的。

提高設(shè)備的自然功率因數(shù)，以減少對(duì)超前無(wú)功的需求?？刹捎霉β室驍?shù)較高的同步電動(dòng)機(jī)；熒光燈可采用高次諧波系數(shù)低于15%的電子鎮(zhèn)流器；采用電感鎮(zhèn)流器的氣體放電燈、燈安裝電容器等，都可使自然功率因數(shù)提高到0.85 — 0.95，這就可減少系統(tǒng)高、低壓線路傳輸?shù)某盁o(wú)功功率。由于感抗產(chǎn)生的是滯后的無(wú)功，可采用電容器補(bǔ)償，因?yàn)殡娙萜鳟a(chǎn)生的是超前的無(wú)功，兩者可以相互抵消，因此無(wú)功補(bǔ)償，可以提高功率因數(shù)，因而也減小了無(wú)功的需求量。

4 無(wú)功補(bǔ)償方式。由于在10kV配電節(jié)能設(shè)計(jì)中引入合適的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，可以通過(guò)對(duì)諧波影響和污染的有效抑制，降低無(wú)功流動(dòng)下的有功損耗，進(jìn)而提高系統(tǒng)運(yùn)行水平和電能質(zhì)量，故被視為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)節(jié)能降損的關(guān)鍵。對(duì)于10kV配電節(jié)能設(shè)計(jì)而言，常用的無(wú)功補(bǔ)償方式包括：如果設(shè)計(jì)對(duì)象為容量較大、負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定的用電設(shè)備，像高頻爐、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等，同時(shí)強(qiáng)調(diào)的投入運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，便可采取單獨(dú)就地補(bǔ)償方式，即單獨(dú)在相應(yīng)設(shè)備的旁側(cè)裝設(shè)補(bǔ)償裝置，以便盡可能的改善補(bǔ)償效果；但最為理想的還是就地平衡補(bǔ)償方式，即在0.4kV母線側(cè)安裝并聯(lián)電容器，并為其設(shè)置配套的補(bǔ)償柜和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備，如此一來(lái)，位于低壓端的用戶便可根據(jù)變化的無(wú)功負(fù)荷對(duì)補(bǔ)償電容器進(jìn)行自動(dòng)投切，而且其既無(wú)需為高壓線路進(jìn)行無(wú)功電能的反送，又可以將線路無(wú)功電流保持到最小，進(jìn)而最大程度的降低有功功率損耗；若在10kV母線側(cè)安裝并聯(lián)電容器，則是對(duì)其配電線路和變壓器運(yùn)行過(guò)程中的無(wú)功損耗進(jìn)行補(bǔ)償，以此通過(guò)主要降損。提高線路末端的實(shí)際電壓，進(jìn)而提高電能的利用效率；若針對(duì)的是三相失衡現(xiàn)象，建議根據(jù)實(shí)際情況合理選用分相電容補(bǔ)償技術(shù)，以免因欠補(bǔ)償或過(guò)補(bǔ)償?shù)某霈F(xiàn)危害整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行。同時(shí)大量的工程實(shí)踐證明，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)節(jié)能效果較為理想，但無(wú)論選擇何種無(wú)功補(bǔ)償方式，均應(yīng)對(duì)其變壓器容量、功率因數(shù)以及負(fù)荷性質(zhì)等進(jìn)行綜合計(jì)算，以此選擇最佳補(bǔ)償容量，彰顯理想補(bǔ)償效果。

三 結(jié)語(yǔ)

配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中直接與用戶相連并向用戶分配電能的環(huán)節(jié)。它的節(jié)能設(shè)計(jì)是一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。電氣節(jié)能設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于建立和健全節(jié)能設(shè)計(jì)理念，合理設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)10kV配電進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)中，如果能夠在10kV輸變電系統(tǒng)中切實(shí)做到節(jié)能，不僅能夠降低對(duì)電能的消耗，減少對(duì)煤炭資源的開(kāi)發(fā)，還能夠在某種程度上延長(zhǎng)10kV輸變電系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備的使用壽命。

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