電力系統(tǒng)輸配電線路節(jié)能降耗技術(shù)探究

黑龍江德恩電力集團(tuán)有限公司 楊嘉棟

隨著電力技術(shù)的快速發(fā)展，新的電力設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)。電力公司要優(yōu)化和改進(jìn)節(jié)能技術(shù)以降低能源消耗，由于電力系統(tǒng)輸配電線路采用的材料不同，應(yīng)盡量選用低滲透的新材料應(yīng)使用，避免高滲透造成的耗電，達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能的目的。當(dāng)前我國配電網(wǎng)負(fù)荷率增長較快，節(jié)能降耗仍有很大潛力。

1 輸配電線路節(jié)能降耗的價(jià)值

電網(wǎng)中的網(wǎng)損可分為兩類，一種是固定網(wǎng)損，即輸電引起的能量損失；另一種是人為可變損失。線損設(shè)計(jì)的范圍包括相應(yīng)的傳輸設(shè)施、電纜和各種功率元件。結(jié)合我國供電企業(yè)輸電系統(tǒng)的現(xiàn)狀，主要因素有供電過程中的能量損失和供電系統(tǒng)本身運(yùn)行中的能量損失。隨著市場(chǎng)的發(fā)展和技術(shù)的不斷創(chuàng)新、技術(shù)要求的不斷提高，同一系統(tǒng)的儲(chǔ)存壓力也在不斷增大。隨著城市的發(fā)展和人們需求的增加，城市配電網(wǎng)的用電量也在不斷增加，電廠建設(shè)運(yùn)行過程中的降耗技術(shù)是提高輸配網(wǎng)絡(luò)建設(shè)質(zhì)量、保證輸配能源穩(wěn)定安全、提高能源效率的重要手段。輸配電線路節(jié)能降耗的價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾方面[1]：

有助于提升輸配電線路的功率因數(shù)。由于變壓器、電動(dòng)機(jī)和家用電器都是電感負(fù)載，其所攜帶的電流是無功的，連接后勢(shì)必會(huì)給整個(gè)管網(wǎng)帶來較大的延遲電流。為解決這一問題，可對(duì)補(bǔ)償功率設(shè)置能量分配上限并引入科學(xué)的無功補(bǔ)償，有效降低無功功率、提高生產(chǎn)效率，從而更好地保持供電的穩(wěn)定。

有助于提升輸配電效益。通過對(duì)輸配電網(wǎng)的科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)，可有效降低輸配電線路所需的引線長度，由于輸配電線路的損耗與線路長度成正比，減少導(dǎo)線總長度可有效降低輸配電線路的損耗，提高整條線路的輸配電性能。在此背景下，輸配電線路施工時(shí)盡量采用后方線路的常規(guī)布置，各級(jí)盡量采用直線，這種方法不僅大大縮短了線路總長度，且大大縮短了變電站與線路負(fù)荷中心的距離，有利于提高輸配電線路的主動(dòng)性能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

有助于科學(xué)控制諧波電流，提升電網(wǎng)的安全系數(shù)。在輸配電線路中，電力傳輸產(chǎn)生的諧波電流不僅提高了電路的無功功率還會(huì)損壞輸配電設(shè)備，如某些地區(qū)的變壓器、線路等?？稍谧儔浩鞯南掠蝹?cè)安裝源濾波器或無源濾波器來保護(hù)電氣系統(tǒng)和線路，或使用節(jié)能設(shè)備來減少諧波電流造成的損害，實(shí)現(xiàn)輸配電線路的節(jié)能降耗。

2 輸配電線路中導(dǎo)線的選擇

首先，檢查電線的截面，保證輸配電線路能在正常供電的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能降耗目的。為計(jì)算輸電線路節(jié)能情況，可采用線路法分段計(jì)算。節(jié)能降耗的主要目的是節(jié)約有源輸電線路，由于單位長度反應(yīng)速率變化不明顯，在計(jì)算總功率時(shí)不能考慮無功因素，既能保證輸電負(fù)荷不變，又能增加導(dǎo)體截面，有效降低跟蹤損耗。

其次，頂級(jí)絕緣導(dǎo)體的優(yōu)點(diǎn)。提高輸電線路的可靠性，通過選擇和使用絕緣導(dǎo)線可有效避免由于外部電源的影響而造成的電路短路和停電，絕緣導(dǎo)線可沿墻敷設(shè)，既有效減少了輸電線路的使用又減少了輸電線路的使用，還可增強(qiáng)道路的美感；再次，降低能源消耗。采用絕緣導(dǎo)線可有效降低輸電線路處電能的損耗，使反應(yīng)性僅為正常輸電線路的1/3左右。

最后，使用單芯絕緣導(dǎo)線。這種新型的絕緣單芯導(dǎo)線具有以下優(yōu)點(diǎn)：降低了反應(yīng)性，單相負(fù)荷0.07861/km時(shí)其反應(yīng)性比正常線路低79.3%左右，三相荷載時(shí)響應(yīng)可降低64.3%左右；提高承載能力。在保證導(dǎo)線截面相同的條件下導(dǎo)線的承載力應(yīng)高于正常水平，可提高19%左右；安全可靠。由于導(dǎo)柱完全隔離，安全性和可靠性高，即使斷開極也不會(huì)影響正常供電；防止漏電、偷電。分離導(dǎo)線的推廣和使用在我國電力工業(yè)中起著重要的作用，在質(zhì)量、電壓、絕緣、節(jié)能等方面都能得到有效的保障[2]。

3 節(jié)能降耗

3.1 電力輸配電線路節(jié)能降耗中的影響因素

在整個(gè)電網(wǎng)中輸配電線路起著重要的作用，特別是起到及時(shí)傳輸?shù)淖饔?，使用戶能及時(shí)分配電力資源。不同的系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)體有不同的要求，在實(shí)際輸電過程中電力系統(tǒng)輸配電線路的功耗與輸配電線路的長度密切相關(guān)，因此電力系統(tǒng)輸配電線路的長度應(yīng)盡量縮短，輸送更多的電能。當(dāng)前我國已開發(fā)了許多新的電線，提高了載流能力、安全性高，還有些電線有很好的耐熱性。電力公司應(yīng)通過分析實(shí)際情況科學(xué)地選擇導(dǎo)線以降低輸電線路的耗電量，我國電力消費(fèi)逐年增加，導(dǎo)致電力系統(tǒng)負(fù)荷高、輸電損耗大，電力行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益沒有保障，因此在建立輸配網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)改進(jìn)相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)。

長度因素。與功率消耗密切相關(guān)，電路本身的長度對(duì)電路本身的電阻也起著重要的作用。如導(dǎo)體的長度逐漸增大，導(dǎo)體本身所造成的損耗也會(huì)逐漸增大，在設(shè)計(jì)工作中要多加注意，避免在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)導(dǎo)線彎曲象，從而降低能耗；功率因素。由于家用電器與電動(dòng)機(jī)間的感應(yīng)一致性較強(qiáng)，在實(shí)際運(yùn)行過程中避免配電系統(tǒng)受到影響，造成能量損失和浪費(fèi)?？刂坪凸芾硐嚓P(guān)問題，提高自身性能降低損耗。補(bǔ)償和安裝電容器，確保對(duì)供電系統(tǒng)中無用功電能問題的控制；電流因素。在使用電力系統(tǒng)輸配電線路時(shí)，諧波性能是導(dǎo)致停電的一個(gè)重要因素，如輸電系統(tǒng)中存在諧波電流很容易引起電氣和電壓問題，過多的諧波還會(huì)導(dǎo)致變壓器過熱，影響整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行。

3.2 輸配電線路的節(jié)能降耗技術(shù)問題

電網(wǎng)規(guī)劃問題。如果電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不明確、不完善，節(jié)能技術(shù)就發(fā)揮不了作用：一是規(guī)劃方案有誤。在電網(wǎng)規(guī)劃中，相應(yīng)規(guī)劃體系的內(nèi)容與電網(wǎng)的實(shí)際要求不一致，將顯著影響節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用；二是相關(guān)人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中所包含的內(nèi)容沒有進(jìn)行全面的分析、規(guī)劃和準(zhǔn)備。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的過程中，相關(guān)工作組還必須進(jìn)行全面的管理，如數(shù)據(jù)管理、人員配備或適當(dāng)?shù)脑O(shè)備管理等。設(shè)備的選型不夠合理。相對(duì)來說輸配電網(wǎng)絡(luò)是非常復(fù)雜的，由各種元件組成，且所有元件都有一定的電阻。變壓器等元件的損耗是輸配電過程中的一種可變損耗，如果這些部件選擇不當(dāng)將嚴(yán)重影響系統(tǒng)功耗的降低和系統(tǒng)的節(jié)約；人員專業(yè)能力問題。電力供應(yīng)系統(tǒng)部分員工的技術(shù)水平不高，會(huì)導(dǎo)致其在輸配電線路使用節(jié)能降耗技術(shù)時(shí)對(duì)節(jié)能降耗技術(shù)的掌握程度較低，操作能力較差，影響著輸配電線路節(jié)能降耗技術(shù)的應(yīng)用[3]。

3.3 節(jié)能降耗技術(shù)優(yōu)化措施

3.3.1 合理規(guī)劃電網(wǎng)

合理的電網(wǎng)規(guī)劃是優(yōu)化配電線路節(jié)能降耗技術(shù)的基礎(chǔ)，在進(jìn)行合理的電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)應(yīng)確保其有助于提高在線監(jiān)控，此外在規(guī)劃電網(wǎng)時(shí)應(yīng)保證有足夠的電壓分布，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化輸電線路和節(jié)能減排技術(shù)，有效提高能耗。電網(wǎng)損耗與能量損耗成反比，如電網(wǎng)的效率相對(duì)較低、能量損失會(huì)逐漸增加，因此應(yīng)采取有效的電網(wǎng)規(guī)劃方法對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。

在對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)應(yīng)對(duì)電網(wǎng)的網(wǎng)損計(jì)算進(jìn)行詳細(xì)分析，并根據(jù)分析結(jié)果制定完善的解決方案，在線路或設(shè)備周圍建立適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)際網(wǎng)損。在電網(wǎng)優(yōu)化過程中還要進(jìn)行流量分析相關(guān)工作。為提高這一過程的分析結(jié)果應(yīng)運(yùn)用信息技術(shù)，借助引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，有效地保證分析結(jié)果的真實(shí)性和有效性。此外應(yīng)合理安排和使用自動(dòng)化系統(tǒng)，從而有效避免異常。

并聯(lián)電容器可逐漸降低電力系統(tǒng)的電阻，減小特定頻率諧波的放大，減少電容器的工作周期，提高電容器的工作效率。如諧波干擾較大，可采用并聯(lián)電容器來解決問題、降低功耗。此外應(yīng)合理使用磁化金屬配件，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體材料的電流成正比，那么它就會(huì)與金屬材料成正比，大部分能量可以轉(zhuǎn)化為熱量。采用高強(qiáng)度金屬零件實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，減少能量損失，更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性。輸電線路間的距離與電力消耗密切相關(guān)，運(yùn)輸線路間的距離越大消耗的電力就越多，因此須不斷采用不同的技術(shù)來減少導(dǎo)線傳輸間的距離，從根本上降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的理念。

3.3.2 使用新型設(shè)備

為降低能耗，變壓器的選擇須經(jīng)過設(shè)計(jì)和規(guī)劃。如，非晶鐵芯變壓器具有電壓低、噪聲低、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，S11系統(tǒng)在普通變壓器中損耗最小，與其他變壓器相比零負(fù)載損耗約為70%，變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在相同條件下變壓器的負(fù)荷適應(yīng)最適宜、最理想的運(yùn)行方式。只有在良好的科學(xué)指導(dǎo)下變壓器才能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，因此在選擇變壓器時(shí)也須考慮運(yùn)行參數(shù)的影響。

3.3.3 電力變壓器

電網(wǎng)中電能消耗的主要部分來自變壓器，因此應(yīng)嚴(yán)格控制變壓器的選擇和使用，有效降低電網(wǎng)中的電能，在實(shí)際施工過程中，可選擇能耗低的變壓器或設(shè)計(jì)科學(xué)合理的變壓器來達(dá)到相應(yīng)目的。變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指在相同的傳動(dòng)性能基礎(chǔ)上選擇和確定最佳的變壓器模式，從而達(dá)到低能耗、節(jié)能目的，最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的狀態(tài)。此外，變壓器主要是轉(zhuǎn)換電壓的形式和大小，因此需大量的能量支持，這增加了電力系統(tǒng)輸配電線路上的負(fù)載，可通過提高設(shè)備的適應(yīng)性、增加變壓器容量來降低設(shè)備的功耗或損耗，這一目標(biāo)也可通過變壓器材料的優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)。

3.3.4 培訓(xùn)和招聘專業(yè)技術(shù)人才

對(duì)國內(nèi)供電系統(tǒng)人員進(jìn)行節(jié)能降耗培訓(xùn)，提高員工節(jié)能降耗意識(shí)，提高員工技術(shù)水平，在日常工作和生活中引入節(jié)能技術(shù)，降低能耗，提高傳輸效率，可聘請(qǐng)外部專家和經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，并為企業(yè)供電系統(tǒng)和公司注入新鮮血液，進(jìn)一步推動(dòng)節(jié)能技術(shù)在企業(yè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[4]。