供配电系统的节电措施与技术

供配电系统的节电措施与技术

[摘要] 合理设计及使用节电干式配电变压器、减少线路损耗、提高功率因数、平衡三相负荷、抑制谐波，同时采用高效节电的装置来调整电压幅值及稳压、平衡三相电压，减少电动机的启动电流、抑制谐波等技术措施，可以节电10～20％左右，节电干式配电变压器安全可靠，绿色环保，改善了用电环境，净化了电路，并且延长了用电设备的使用寿命。减少供配电系统的线损及配电损失，尽可能的减少无功功率，提高电能的利用率，是目前建筑电气安装领域中节电的重要措施之一。本文简要的阐述了供配电系统的节电措施。

[关键词] 功率；配电系统；电压；损耗

[abstract] the reasonable design and use electricity saving dry type distribution transformer, reduce the line loss, improve the power factor, balanced three-phase load, restrain harmonics, and at the same time the high power saving devices to adjust voltage amplitude and phase voltage, balance the voltage, reduce the motor starting current, suppress harmonic wave technology measures, 10 ~ 20% of the electricity, power saving dry type distribution transformer safe, reliable, and green environmental protection and improve the environment of electricity, and purify circuit, and to extend the service life of the electrical equipment. Reduce power supply system line loss and distribution loss, minimize the number of reactive power, increase the energy utilization ratio, is currently building electrical installation in the field of one of the important measures of electricity. This paper expounds the supply system for power saving measures.

[keywords] power;power distribution system; Voltage; loss

中图分类号：TM714.2文献标识码：A 文章编号：

[前言]由于高新技术产业的迅速发展，一些高能耗用电的机械加工大型骨干企业，对节省能源及节约用电十分重视，并采取各种有效的节能技术措施合理降耗节能。降低供配电系统的线损及配电损失，最大限度的减少无功功率，提高电能的利用率，是当前建筑电气领域中节电的重要措施。为了达到节电的目的，可以实施如下的措施：

一、使用节电干式变压器及设计节电干式变压器

建筑系统根《据民用建筑电气设计规范》 JGJ16-2008要求：配电变压器选择应根据建筑物和负荷情况，环境条件确定，并应选用节能型变压器。该规范于2008年8月1日实施。目前节电型干式配电变压器种类很多，干式配电变压器具有高效节电、安全可靠、绿色环保、低噪音等特点。采用干式配电变压器符合国家的环境保护和可持续发展的精神，而且符合民用建筑电气设计规范的要求，干式配电变压器是目前国内配电变压器中主要节电产品之一。其主要特点如下：其铁芯无冲孔、无接缝，卷铁芯形是一个密封整体，其过载的抗短路冲击能力，比叠片式变压器强。卷铁芯无需消耗接缝的磁化容量，磁路分布均匀，大大减少了空载激磁电流、空载电流小，比叠片式降低了约70%，提高了功率因数，降低了电网的无功损耗（线损），改善了电网的供电质量。卷铁芯充分利用了薄型硅钢片的磁化特性，减少了涡流损耗，提高了变压器的性能水平，降低了变压器的空载损耗，比国家标准降低约35～40%左右。空载电流降低了70％，负载损耗比国家标准低40％左右。铁芯由于无接缝，在运行中噪声低（不超过50分贝），比叠片式约低30％，在高层建筑的室内安装无噪音污染。同时该产品在运行中无有害有毒气体产生。干式配电变压器热稳定性好，在180℃温度下可在120％过负荷下长期安全可靠运行，在150％过负荷下可以连续运行3个小时，比环氧树脂变压器的过负荷能力增长了15％及以上。同时能承受热冲击，在冷热急剧变化情况下，无绝缘“开裂”情况发生。干式配电变压器绝缘材料有接近于空

气的介电常数运行时，局部放电低，小于5Pc，达到优级标准，运行可靠性高。干式配电变压器无可燃树脂，有较高的性价比。卷铁芯干式配电变压器在技术性能、经济效益方面具有许多优越性，是目前国内变压器中的优选产品。

二、最大限度减少线路损耗

安装线缆时尽可能减少导线长度。在设计及施工中，低压柜出线回路及配电箱出线回路，尽量走直线，少走弯路，不走回头线。变配电所应尽可能靠近负荷中心。低压线路的供电半径一般不宜超过200米；负荷密集地区不宜超过100米；负荷中等密集地区不宜超过150米；少负荷地区不宜超过250米。这样可以减少电缆(线)长度，实现供电距离最短。增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量热稳定，保护配合及电压降要求的前提下，加大一级导线截面。尽管增加了线路费用，由于节约了电能，从而减少了年运行费用。加大导线截面的投资是可行的。在高层建筑中，变配电室应靠近电气竖井，以便减少主干线（电缆或插接母线）的长度。对于面积大的高层建筑物，应将电气竖井尽可能设在中部（或两端），以便减少水平电缆敷设长度。要将负荷按系统进行归类。普通负荷如：空调机、风机盘管、照明、鼓风机、电热水器等由一条主干电缆供电，这样便于消防需要时切除非消防电源，在非空调季节，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减少线路的损耗。

三、准确合理的提高功率因数

准确合理提高供配电网络的功率因数，实行无功补偿是建筑电气节能的需要。无功功率影响供配电网络的电压质量，也了变配电系统的供电容量，而且增加了供配电网的线损。对供配电网络实行无功功率补偿，既可改善电压质量，提高供电能力，更能节电。在供配电系统中许多用电设备，如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等均为电感性负荷，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末

端，无形中又增加了线路的功率损耗。为此，必须要在供配电系统中安装电容器柜（箱）。通过用电容器柜（箱）内静电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流，从而达到减少整体无功电流，同时又可提高功率因数。当功率因数由0.7提高到0.9时，线路损耗约可减少40％。同时高压用户功率因数应符合供电部门的规定，低压用户功率因数不宜低于0.9。无功功率补偿有两种方法：集中补偿：将电容器柜设置在变配电所低压侧集中补偿。集中补偿时，宜采用自动调节式补偿装置，这样可以防止过补偿时使无功负荷倒送。同时电容器组宜采用自动循环投切的方式。就地补偿：容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率宜单独就地补偿。在设计施工中尽可能采用功率因数高的用电设备。

四、全面综合的平衡三相负荷

三相负荷不平衡的低压供电线路是普遍存在的问题，在低压供电线路中，单相以及高次谐波的影响，使三相负荷不平衡。三相电压或三相电流不平衡会对供配电网络造成危害。主要危害有：影响变压器、电机的安全经济运行；引起供配电网络相线及零线电能损耗加大；影响计算机正常工作。引起照明灯寿命缩短（电压过高）或照度偏低（电压过低）以及电视机的损坏等；对于附近通信系统，会增大干扰，影响通信质量。为了减少三相负荷不平衡造成的能耗，应及时调整三相负荷，使三相负荷不平衡度符合下述规程规定：“要求配电变压器出口处的电流不平衡度不大于10％，干线及支线首端的不平衡度不大于20％，中性线的电流不超过额定电流的25％”以及“三相配电干线的各项负荷宜分配平衡，最大相负荷不宜超过三相负荷平均值的115％，最小相负荷不宜小于三相负荷平均值的85％”。要解决三相电压或三相电流的不平衡度，首先，设计时尽量使三相负荷平衡。同时可以采用调节单相电压及采用滤波器抑制谐波的方法。最好的方法是采用省电装置来平衡三相电压或三相电流。省电装置能使线电压或线电流的不平衡度小于2％，零线上电流极小，使三相电压或三相电流基本平衡，从而大大减少了相线及零线上的电能损耗。

五、控制谐波的危害

供配电系统中的电能质量是指电压频率和波形的质量。电压波形是衡量电能质量的三个主要指标之一。随着各类电力电子设备在工业与民用建筑中日益广泛应用，由此产生的谐波电流对供配电系统的巨大影响，谐波电流的存在不仅增加了供配电系统的电能损耗，而且对供配电线路及电气设备产生危害。谐波的危害表现为：谐波能使电网的电压及电流波形产生畸变，不仅降低了供配电网的电压，产生无功损耗，而且严重影响了电子设备及电器控制设备的稳定与安全运行。谐波电流会导致变压器铜耗、铁耗、噪声增大、温度升高，迫使变压器基波负载容量下降。电容器与配电系统中的感性负载构成并联或串连回路，这很有可能发生共振，放大谐波电流或电压，使电容器端电压增大，通过电容器的电流增大，功率损耗增加。在谐波严重情况下，会使电容器击穿，甚至爆炸。随着谐波次数高频率上升，导致电缆的交流电阻增大，使得电缆的允许通过电流减少，电缆的介质损耗增加。从而加速电缆绝缘老化，发生单相接地故障的次数明显增加。谐波电流会增加异步电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电机过热。谐波电流会使断路器的额定电流降低，可能使断路器异常发热，出现误动作或不动作。同时谐波电流会影响电力测量的准确性。为了抑制谐波，通常在变压器低压测或用电设备处设置有源滤波器、无源滤波器，或将有源滤波器及无源滤波器混合使用，或采用节电装置。通过上述措施有效滤除中性线和相线的谐波电流，这样不仅净化了电路，而且降低了电能损耗，提高了供电质量，保证了系统的安全可靠运行。

六、采用高效的省电装置

在供配电系统中，电压不稳定、三相电压不平衡、电动机冲击电流过大和高次谐波干扰等所产生的杀手，不仅造成了电能的较大损耗，而且缩短了电气设备的使用寿命。省电装置就是针对上述问题而推出的节电产品。其具有如下的功能和特点；调整电压幅值

及稳压：有些用电单位供电电压偏高，导致了电气设备用电量的增加，使用寿命的缩短，同时加大了线路损耗。该装置采用电磁平衡原理来调整用电设备上的电压的平衡度和稳定性。该调压器具有调节电压幅值的功能，可以将较高的电压值调整到合理的电压值。平衡三相电压：该装置以电磁平衡作为基本原理，通过调节该装置的相序电感量，使磁电交换、磁势再分配来大量减少三相电压的不平衡度，能使线电压、线电流的不平衡度小于2％，从而使三相电压基本平衡。由于市电三相电压不平衡，配电系统三相负荷分配不均等，高次谐波的影响，致使三相电流不对称，三相电压不平衡。在这种情况下，会使变压器内产生环流，线圈过热，并可使电动机的效率降低而加大用电量。由于该装置能平衡三相电压，同时又可将电网过高的电压值调整到合理的电压值。这样不仅给动力设备，而且给三相照明系统带来了显著的节电效果。减少电动机的启动电流：通过磁力作用及节电装置内部串联电抗器，可对电动机启动电流起到一定的抑制作用，一般可将启动电流减少到2～3倍的额定电流。如果有很多台小型电机或群控多台小型电机，节电效果更明显。同时可减少电动机启动时出现的冲击电流对其它电气设备的影响。抑制高次谐波：电源中的高次谐波一部分是由市电送过来的，另一部分是低压电气及电子设备发出的。上述谐波不仅造成电能的浪费，而且不仅造成变压器因涡流及损耗的加大而过热、电动机过热及转矩下降，而且低压电容器柜中电容器过热，中性线电流增大等。改善功率因数：该装置依靠线圈移相的方式提高用电设备的功率因数，采用了调整组别结线的方式来调整各相输出电流与电压相位，从而提高了功率因数，降低了用户的线路损耗。平衡电流或电压的瞬间变动：由于该装置采用了较理想的磁性材料和特殊的结线来平稳电流或电压的瞬间变动，为此对用电设备起到了保护作用，使用电设备免受电网电压波动的侵害，确保了机电设备及电子设备的平稳运转。同时保证了工厂产品的合格率，延长了用电设备的使用寿命。综上所述各部分的节电功能，总体上可节电10％以上，同时改善了用电环境，净化了电路，提高了用电设备的使用寿命。节电装置已在我省许多单位安装并投入运行，效果良好。

参考文献：[1]民用建筑电气设计规范JGJ16-2008