電力輸配電線路中的節(jié)能降耗研究

趙曉艷，劉攀，張虎

（晉中信息學(xué)院，山西 晉中 030800）

0 引言

在人們的生活已經(jīng)步入現(xiàn)代化的今天，社會生活需求對電力能源的依賴越來越嚴重，由此在整個國民經(jīng)濟中，電力行業(yè)重要地位更加凸顯，要想讓電力系統(tǒng)可持續(xù)地服務(wù)社會生活，節(jié)能降耗是電力系統(tǒng)必要的措施。傳統(tǒng)的節(jié)能降耗技術(shù)存在諸多的問題，隱藏著各種安全隱患，而且對能源的消耗量特別的大，不僅增加了整體輸送電能的費用，還不能滿足社會的用電需求。由此對我國的輸配電線路進行節(jié)能降耗技術(shù)的革新勢在必行。

1 節(jié)能降耗技術(shù)的重要作用

直線模式的電力傳輸為了提升傳輸?shù)男?，就要最大限度地降低配電的消耗量。例如：在對城市的高層建筑進行施工的時候，為了減少電流、降低對電量的損耗，相關(guān)人員要對供電室和電氣井之間的情況進行科學(xué)分析，只有這兩個點之間的距離很近，才能考慮縮短電線的長度，才能用合理有效的手段控制電源。所以節(jié)能降耗的新技術(shù)對電力系統(tǒng)是至關(guān)重要的。另外，對于像發(fā)動機、變壓器這些重要的供電設(shè)備而言，負荷電流都很強，在輸電的過程中一些不起任何作用的電流會產(chǎn)生，更大地消耗了電力能源，應(yīng)用節(jié)能降耗新技術(shù)可以對這些弊端進行改善[1]。

2 電力系統(tǒng)中輸配電線路節(jié)能降耗的必要性

2.1 縮減導(dǎo)線的長度

在進行電力輸配電線路的設(shè)計以及施工過程中，為了降低輸配電線路的運行成本，盡可能的將變配電所配置在靠近負荷中心最近的位置，因此利用直線形式來取替低壓柜出線的回頭線為最佳方案。在較高層的建筑物當(dāng)中，變配電室與電氣豎井相鄰，大大縮減了主干線的長度。與此同時，大大減小水平電纜線路的敷設(shè)距離，從而為非消防電源的切除提供了便利條件，并且能夠減小的流過電纜線路的電流，進而降低了輸配電線路損耗[2]。

2.2 提高供配電系統(tǒng)的功率

在負荷端大部分負載為各種類型的電動機，這些電動機都屬于阻感性負載，輸送變換電能的變壓器也屬于感性負載，都會產(chǎn)生較多無功的滯后性電流，這種電流會從系統(tǒng)中流出，在經(jīng)過了高低壓線路之后，進入到了用電設(shè)備的終端。由于此感性電流在輸電線路中流動造成線路中功率損耗增大，所以，供配電線路安全電容補償柜可以進行無功的補償，容性電流補償一大部分感性電流，大大減少無功電流在整體上的流動，同時把功率因素提高，使得供電滿足要求，用電用戶的用電需求也能滿足。

2.3 濾波器的使用

在電力系統(tǒng)的輸配電線路中除了基波工頻電流以外還有諧波電流，諧波電流會在很大程度上加大輸配電線路的電能損耗，還會對供配電的線路與用戶的用電設(shè)備造成諧波侵害，使得用電設(shè)備不能正常使用甚至損壞。為了可以有抵制這種諧波危害，可以在變壓器的低壓側(cè)設(shè)置源濾波器或者是無源濾波器，把二者進行混合使用。如果有需要，可以運用節(jié)電設(shè)置達到線路節(jié)能的目標，取得理想的降耗效果[3]。

3 提升電力輸配電線路中的節(jié)能降耗的有效對策

3.1 節(jié)能減耗技術(shù)與線路

節(jié)能減耗技術(shù)有三種形式。第一種是盡量把導(dǎo)線的長度縮短，因為導(dǎo)線的長短與消耗能源的程度是成正比例的，由此，工作人員在與配電室位置相適應(yīng)的范圍內(nèi)設(shè)計有針對性的線路，這樣在縮短了導(dǎo)線長度的同時，也可以讓更多的配電室參與工作，但在設(shè)置的時候要因地制宜配置必須科學(xué)合理，這樣才能最大限度地減少電線損壞的現(xiàn)象。另外，為了減小電阻、降低電能的損耗，在鋪設(shè)線路的過程中要避免線路發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，只有線路的平直才能實現(xiàn)距離最近。第二種是合理改善功率。電力系統(tǒng)中，功率因數(shù)的大小直接影響了無功功率的性質(zhì)及大小，如果功率因數(shù)較小的情況下，無功功率電流會變大，從而無功損耗變大。而電能損耗量與感性無用功電流的大小成正比例，因此，在節(jié)能降耗技術(shù)的發(fā)展中，必須科學(xué)控制無功功率的大小和性質(zhì)。第三種是有效抑制諧波電流。在電能傳輸?shù)倪^程中，諧波電流的不斷產(chǎn)生會降低電流的質(zhì)量，不利于節(jié)能降耗技術(shù)的發(fā)揮。具體的影響表現(xiàn)在諧波電流通過電力線路，會對電力線路和用戶設(shè)備造成破壞，導(dǎo)致電能損耗劇增。由此，工作人員必須對諧波電流進行有效的控制，最佳的途徑是利用濾波器進行控制。

3.2 對電網(wǎng)進行優(yōu)化處理

能源損耗的大小與電網(wǎng)運行效率的高低息息相關(guān)，也就是說電網(wǎng)運行效率高的情況下，能源的損耗才能逐步減小。在這樣的情況下，電力相關(guān)人員必須對電網(wǎng)的運行進行改進，通過各種科技手段對電網(wǎng)進行優(yōu)化處理。在全方位對電網(wǎng)進行優(yōu)化過程中，要深入分析電網(wǎng)的損耗的具體情況，然后制定出合理的優(yōu)化措施。優(yōu)化的措施包括在線路的周圍或者是相關(guān)設(shè)施的附近設(shè)置相關(guān)的監(jiān)測系統(tǒng)，方便掌握電網(wǎng)的損耗情況，根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行及時有效的調(diào)整。同時，對潮流的分析也是電網(wǎng)進行優(yōu)化的過程中必須采取的措施，為了達到對潮流分析數(shù)值的精準度，電力系統(tǒng)還必須利用大數(shù)據(jù)的技術(shù)，引進相關(guān)的先進設(shè)備和信息技術(shù)，強化電力系統(tǒng)的科學(xué)化和現(xiàn)代化，實現(xiàn)對設(shè)備的精準監(jiān)測。另外，工作人員要提升自身的業(yè)務(wù)素質(zhì)，能夠?qū)φ{(diào)度系統(tǒng)和動力系統(tǒng)進行科學(xué)的使用，讓其為電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行保駕護航，有效杜絕一些異常情況的發(fā)生，為電力系統(tǒng)的節(jié)能降耗技術(shù)的發(fā)展提供技術(shù)支撐[4]。

3.3 提升變壓器的節(jié)能效率

變壓器是輸變配電中的重要設(shè)備，其功能就是對電能的傳輸和變換，變壓器的容量要根據(jù)實際用電需求進行大小以及各種形式的轉(zhuǎn)換與調(diào)整。但在這個轉(zhuǎn)換的過程中，需要能源的支持和輔佐，就會耗費大量的能源。為了降低這方面的電能損耗，相關(guān)人員要從電力相關(guān)設(shè)備入手，想辦法把設(shè)備對能源消耗的程度降到最低。變壓器的容量大小可以根據(jù)需要進行調(diào)整和改善，同時優(yōu)化變壓器的使用材料，使用低損耗的新型變壓器，或是采用非晶合金鐵芯變壓器，其特性為損耗小和噪音小，這類變壓器的空載損耗不到常規(guī)變壓器產(chǎn)品的六分之一，而且運行費用相當(dāng)?shù)?，全封閉式的不用后期維護，對節(jié)能降耗有良好的效果。目前，S11型號的變壓器是目前普遍使用的損耗比較小的變壓器，相對于S9系列，其空載損耗低于70%左右。然而，它的負損耗與S9系列的變壓器相同，所以，要在輸配電項目建設(shè)的過程當(dāng)中，對低損耗變壓器進行普及和推廣應(yīng)用。一些研究數(shù)據(jù)表明，在特定的氣候環(huán)境下，變壓器空載運行狀態(tài)比較多，大大降低了能源的消耗。因此，變壓器的最有效的優(yōu)化也是節(jié)約能源和降低損耗的必備措施[5]。

3.4 對電纜材料截面進行優(yōu)化

在對配電線路進行設(shè)計的時候，不僅要考慮客戶對電力的需求，更要樹立節(jié)約能源和降低損耗的長遠目標。所以，在輸電電纜材料的設(shè)計選擇中，必須要對電纜材料截面進行優(yōu)化和改進，也就是說其截面質(zhì)量務(wù)必達到與輸電運行相適應(yīng)的技術(shù)標準。對輸配電線路或者電纜線路導(dǎo)線截面積進行計算、設(shè)計、優(yōu)化的過程中，逐段對輸配電線路或者電纜線路進行計算，讓這種截面的最優(yōu)處理能達到最佳節(jié)能降耗的功能。在設(shè)計的時候可以忽略線路的總體長度，因為通常情況下高壓輸電線路的總長度是固定的，所以線路的總體電抗值沒有很大的起伏，優(yōu)化的措施必須在橫截面上進行。

3.5 無磁化或低磁化金具的使用

首先，由于鐵磁材料的導(dǎo)磁率非常高，所產(chǎn)生的磁滯渦流損耗也很大。輸電線路的電流的越大，磁感應(yīng)電勢越大，金具材質(zhì)的導(dǎo)磁率越大，磁感應(yīng)電勢越大，在鐵磁的材料金具當(dāng)中。相與相之間導(dǎo)磁率越大，就會產(chǎn)生的越大的感應(yīng)電動勢，所以渦流損耗越大。渦流可以使金具發(fā)熱量增加，進而把輸電配電線路中的很大一部分電能轉(zhuǎn)化成金具的熱能。基于這種情況，可以采用銅合金或者低磁鋼等導(dǎo)磁率較低的材料來進行線路金具的材料來使用，這是立竿見影并且效果較好的節(jié)能方法。我國35k V及以下的電力系統(tǒng)輸配電線路大多數(shù)都還是采用鐵磁材料金具，不但會使能量損耗嚴重，還會經(jīng)常發(fā)生輸配電線路灼燒以及線夾的嚴重且頻繁電力事故。近些年來，相關(guān)的研究人員已經(jīng)研制出了大量高強度的鋁合金、銅質(zhì)金具和耐熱鋁合金等。例如，整體擠壓成型并溝線夾等無磁金具慢慢的在電力系統(tǒng)輸配電線路中進行了普遍使用。在此也希望電力系統(tǒng)中陳舊的輸配電線路也更換為無磁的或者低磁的金具。其次，低磁或者切斷金具的推廣與應(yīng)用。利用耐熱鋁合金、銅質(zhì)材料或是高強度鋁合金來進行金具的制造，雖然節(jié)能較為明顯，而且還收到了良好節(jié)能的效果，然而，由于它本身的強度在上升，價格也呈現(xiàn)出增長的趨勢，在很大程度上阻礙了無磁金具發(fā)展和在輸配電線路大面積應(yīng)用。運用切斷金具的磁路，或是低磁材料研制的金具可以對這一問題進行良好的彌補，不但投資成本較低，取得經(jīng)濟回報周期較短，還能為經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展和節(jié)能技術(shù)的探索打好基礎(chǔ)[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，智能化的社會生活需要更加可靠、安全和清潔的電力供應(yīng)，在電力系統(tǒng)的各類各項改革項目里，有兩個核心目標，第一是提升電力工程的總體質(zhì)量，第二就是本文要論述的節(jié)能降耗。傳統(tǒng)的節(jié)能降耗措施技術(shù)含量不高，面臨很大危險隱患。因此，科研部門要加大節(jié)能降耗技術(shù)的研發(fā)力度，想方設(shè)法提升技術(shù)人員的專業(yè)水平，把節(jié)能降耗的理念深入每個員工心里，為電力系統(tǒng)的良性發(fā)展創(chuàng)造條件。