關(guān)于供配電設(shè)計中節(jié)能的探討

1、<p>　　關(guān)于供配電設(shè)計中節(jié)能的探討</p><p>　　摘 要:在供配電系統(tǒng)設(shè)計中，節(jié)能方法和措施的合理運用，對于緩解我國能源緊張的局面、促進我國國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。從供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃、供配電線路設(shè)計、電氣設(shè)備選擇、照明節(jié)能設(shè)計等角度出發(fā)，介紹并討論了幾種節(jié)能的方法和措施，為供配電節(jié)能設(shè)計提供了借鑒和參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:供配電設(shè)計；節(jié)能；電壓

2、等級；功率因數(shù) </p><p>　　Abstract: In power supply and distribution system design, rational use of energy-saving methods and measures is used to ease the tension in China's energy situation. It is significant t

3、o promote the sustainable development of our national economy. From the point of view of power supply and distribution system planning, power supply and distribution line design, equipment selection, lighting energy-savi

4、ng design point of view, this paper introduces and discusses the methods and measures of energy</p><p>　　Keywords: power supply design; energy saving; voltage; power factor </p><p>　　中圖分類號：TM726

5、文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，能源的消耗在世界范圍內(nèi)持續(xù)增長，能源問題日益突出，并已成為全球共同關(guān)注的問題。 據(jù)世界能源署的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2009 年中國能源總消耗已超過美國，成為世界第一大能源消耗國。在這樣的形勢和背景下，節(jié)能作為我國可持續(xù)發(fā)展的一項長遠發(fā)展戰(zhàn)略和基本國策

6、被提到重要的位置上。作為電氣設(shè)計人員，應(yīng)該充分認(rèn)識到節(jié)能的重要性，并在供配電設(shè)計中，從全局的角度出發(fā)，通過節(jié)能方法和措施的合理運用，達到節(jié)能降耗的目的。 </p><p>　　2 供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃 </p><p>　　供配電系統(tǒng)總體方案設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)用電容量、負(fù)荷分布、用電設(shè)備特性、供電距離等因素，綜合考慮，合理選擇電壓等級，確定設(shè)計方案?？刹扇p少配變電級數(shù)，簡化接線等方式節(jié)

7、約電能和投資，同時，根據(jù)負(fù)荷特點和經(jīng)濟運行對變壓器的臺數(shù)和容量進行選擇，對于晝夜或季節(jié)性波動較大的負(fù)荷，可通過計算負(fù)荷結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟比較確定變壓器的容量。 </p><p>　　一般，供電電壓越高則線路電流越小，線路上損耗的電能就越少?？傋冸娝团潆娝鶓?yīng)當(dāng)盡量靠近負(fù)荷中心，減小供電半徑，降低供電線路上的損耗。在供電電壓的范圍內(nèi)，提高線路的電壓等級可以達到節(jié)能的目的。但隨著線路電壓等級的提高，對電氣設(shè)備絕緣性能的要求

8、也相應(yīng)提高，投資也相應(yīng)增加。對此，必須在技術(shù)經(jīng)濟對比合理的前提下才能進行。 </p><p>　　一般來說，輸電網(wǎng)的主干線和相鄰電網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線多采用500kV、330kV和220kV 等級；二級輸電網(wǎng)采用220kV 和110kV 等級；35kV用于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)及大型工業(yè)企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)。10kV是最常用的較低一級的高壓配電電壓，但負(fù)荷中高壓電動機的比重很大時，在技術(shù)經(jīng)濟合理下，應(yīng)采用 6kV 的配電方案( 高壓電動機的

9、額定電壓一般為 6kV)以江銅集團貴溪冶煉廠為例， 各類風(fēng)機、水泵、 制氧機、氮壓機、空壓機、球磨機、半自磨機等6kV高壓電動機負(fù)荷數(shù)量和總?cè)萘空紦?jù)很大比重， 企業(yè)在電壓等級的選擇上充分考慮了這一因素，選擇了 110kV/6kV 的變配電方式。 </p><p>　　3 供配電線路的設(shè)計 </p><p>　　電力線路按結(jié)構(gòu)可分為架空線路和電纜線路兩大類別。無論哪種類型的輸電線路均采用金屬

10、導(dǎo)線傳輸電能， 由于導(dǎo)線自身存在電阻， 輸電線路上因此而產(chǎn)生相應(yīng)的功率損耗。 </p><p><b>　　其公式為: </b></p><p>　　式中: △P 為三相輸電線路的功率損耗， kW；I為線電流，A；P 為輸電線路輸送的有功功率， kW； R為輸電線路每相線路的電阻，; U為線電壓，V；cos為輸電線路的功率因數(shù)。 </p><p&g

11、t;　　由此可見，輸電線路上的功率損耗與輸電線路的電阻、電壓和功率因數(shù)有關(guān)， 當(dāng)負(fù)荷功率一定時，輸電線路上的功率損耗與輸電線路的電阻成正比、與電壓的平方和功率因數(shù)的平方成反比為此，在供配電線路的設(shè)計過程中，可以通過降低輸電線路的電阻，提高輸電線路的電壓等級和功率因數(shù)等幾個方面降低線路損耗，達到節(jié)約電能的目的。 </p><p>　　由輸電線路的電阻公式R = PL /S可知，電阻與導(dǎo)線電阻率P導(dǎo)線長度L成正比，與

12、導(dǎo)線截面S成反比。要降低輸電線路的電阻，可以采取以下措施: </p><p>　　( 1) 盡量選用電阻率P 較小的導(dǎo)線，如銅芯導(dǎo)線較佳，鋁線次之。 </p><p>　　( 2) 盡可能減少導(dǎo)線長度設(shè)計中，在條件允許的情況下，輸電線路應(yīng)盡量走直線而少走彎路變電所應(yīng)盡可能地靠近負(fù)荷中心，以減小供電半徑另外，在低壓配電中，盡可能不走或少走回頭路。 </p><p>　

13、　( 3) 適當(dāng)增大導(dǎo)線截面積。對于較長的線路，在滿足載流量，熱穩(wěn)定，保護配合及電壓降要求的前提下，在選定導(dǎo)線截面時可適當(dāng)加大一級。這樣做雖然增加了輸電線路的一次性投入費用，但用發(fā)展的眼光來看，節(jié)約電能的同時會帶來長遠的經(jīng)濟效益 </p><p><b>　　4 電氣設(shè)備選擇 </b></p><p>　　在供配電設(shè)計中，可以通過正確合理地選擇電氣設(shè)備來提高用電設(shè)備的

14、自然功率因數(shù)、改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，從而達到節(jié)能降耗的目的。 </p><p>　　一般工業(yè)企業(yè)消耗的無功功率中，異步電動機約占70%，變壓器占20% 線路占10%，在設(shè)計中，可以通過正確選擇電動機和變壓器的容量，減少線路感抗。 在功率條件適當(dāng)時，采用同步電動機以及選用帶空載切除的間隙工作制設(shè)備等措施，以提高用電單位的自然功率因數(shù)。選擇電動機的經(jīng)常負(fù)荷不低于額定容量的40%；變壓器負(fù)荷率宜在75% ～85%，不低于

15、60%。 </p><p>　　減少電動機能量損耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數(shù)。 異步電動機在空載或輕載運行時，功率因數(shù)很低，空載時功率因數(shù)低于 0.4，輕載時約為0.6 左右；負(fù)荷在70%以上至滿載時功率因數(shù)較高，約為 0．85 左右。 所以，設(shè)計時如能正確的選擇電動機的容量，使之盡可能地滿負(fù)荷運行，將會大大提高自然功率因數(shù) 同時，在設(shè)計選型時，應(yīng)注意選用高效節(jié)能電動機、稀土永磁電動機，淘汰高能耗

16、的低效電動機。并且根據(jù)負(fù)荷特性啟動次數(shù)和調(diào)速方面的具體要求，選擇合適的電動機，避免電能的浪費。 </p><p>　　在供配電系統(tǒng)中，變壓器是一種應(yīng)用廣泛的電能傳遞設(shè)備，它將某一種電壓等級的電能轉(zhuǎn)換成另一種電壓等級的電能。變壓器的原繞組從電源吸取有功功率， 在能量的轉(zhuǎn)換過程中， 有一部分有功功率消耗在繞組的電阻上產(chǎn)生銅損， 還有一部分消耗在鐵芯上產(chǎn)生鐵損 </p><p>　　其公式為:

17、P = P0 + 2Pk </p><p>　　式中: △P 為變壓器的有功功率損耗， kW；P0為變壓器的鐵損，空載損耗， kW；Pk 為變壓器的銅損，短路損耗， kW；為變壓器的負(fù)載率。 </p><p>　　從以上公式可以看出， 變壓器的有功功率損耗和變壓器鐵損、銅損以及負(fù)載率有關(guān)。 </p><p>　　變壓器的鐵損主要由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與

18、鐵芯材料及制造工藝有關(guān)，與負(fù)荷大小無關(guān)，又稱不變損耗。在選型時，應(yīng)選擇節(jié)能型變壓器，如 S9、 S10 、SC10 系列產(chǎn)品，它們在鐵芯材料上所采用的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向矽鋼片，可有效減少鐵芯上的有功功率損耗。 </p><p>　　變壓器的銅損與變壓器原、副線圈上的電阻和通過的電流大小有關(guān)。在選擇變壓器時，可選用阻值較小的繞組線圈，如銅芯變壓器。 </p><p>　　一般的，變壓器的負(fù)荷率

19、在0．3 ～ 1 的范圍內(nèi)均可，在0．5 ～ 0．6 時效率最高。但效率最高時，并不代表其最經(jīng)濟運行，變壓器的經(jīng)濟性受變壓器價格、使用壽命、損耗、負(fù)荷特點、電價等技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的影響。在評判變壓器的節(jié)能效益時，一般采用綜合能效費用法( 即TOC法)，它是一種從經(jīng)濟角度對變壓器的能效及技術(shù)經(jīng)濟進行科學(xué)評價的方法一般，變壓器的負(fù)荷率在 0．75 ～ 0．85 時，其效率和經(jīng)濟性比較平衡。在設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮，選擇合適的變壓器容量。 </

20、p><p><b>　　5 照明節(jié)能設(shè)計 </b></p><p>　　在工業(yè)企業(yè)、 民用和公共建筑以及市政道路等場所，照明設(shè)施在供配電系統(tǒng)的用電終端中數(shù)量巨大，照明的節(jié)能設(shè)計成為設(shè)計人員不容忽視的問題在照明設(shè)計中，可以在充分利用天然采光的基礎(chǔ)上，從合理的照明計算、對照明燈具、電光源以及照明控制方式的正確選擇等方面進行節(jié)能設(shè)計。 </p><p>

21、　　在節(jié)能效果方面，照明燈具和電光源的選擇尤為重要。 隨著科技的發(fā)展進步， 照明燈具和電光源不斷向節(jié)能高效方向發(fā)展，其節(jié)能效果十分顯著與普通白熾燈對比，T8 型熒光燈的節(jié)能可達10%，T5 型熒光燈比T8 型節(jié)能效果更好，緊湊熒光燈比普通燈具的壽命長，節(jié)能效果好；高壓鈉燈替代高壓汞燈，可節(jié)能約37%，金鹵燈替代高壓汞燈，可節(jié)能約30%。另外，LED( 發(fā)光極管 Light EmittingDiode) 作為繼白熾燈、熒光燈和 HID 光

22、源之后的第四代電光源， 正以其壽命長、 啟動時間短、 結(jié)構(gòu)牢固和功耗低等優(yōu)點在照明的節(jié)能設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。照明控制方式的合理選擇也是照明節(jié)能設(shè)計的有效措施，尤其在智能建筑設(shè)計中更為重要。一般，根據(jù)工作場所的照明系統(tǒng)要求，通常采取分區(qū)分時以及調(diào)節(jié)亮度的控制方式，結(jié)合智能模塊、傳感器、智能開關(guān)和總線控制等先進技術(shù)對工作場所的照明燈具進行科學(xué)控制，在節(jié)能的同時，簡化了照明系統(tǒng)布線 </p><p><b>　

23、　6 結(jié)語 </b></p><p>　　“十二五” 規(guī)劃綱要中明確提出，面對日趨強化的資源環(huán)境約束，必須增強危機意識，樹立綠色 低碳發(fā)展理念，以節(jié)能減排為重點。大力推進節(jié)能降耗， 落實節(jié)約優(yōu)先戰(zhàn)略。 </p><p>　　作為電氣設(shè)計人員，應(yīng)該在供配電設(shè)計中，把節(jié)能的理念放在重要的位置，并在具體設(shè)計中作為一個重要的考慮因素。一個好的節(jié)能設(shè)計，可以為工業(yè)企業(yè)帶來長遠的經(jīng)濟效益，