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浅议供配电系统的六项节电措施

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人气:发表时间:2021-02-13 21:45:53【
    在东北老工业基地的改造和技术开发区的发展过程中,一些高能耗、高能耗的机械加工大型骨干企业,非常重视节能和节电,并采取各种有效的节能技术措施合理降耗。减少供配电系统的线损和配电损耗,最大限度地减少无功,提高电能利用率,是当前电力行业节能的重要措施之一。为实现这一目标,可采取以下措施:


一、节能型干式变压器的设计和使用
    按照JGJ16-2008民用建筑电气设计规范的要求:配电变压器的选型应根据建筑物的结构、负荷、环境条件,以及节能变压器的选择。这一规定从2008年8月1日起执行。现在有很多类型的节电型干式配电变压器,它具有高效节能、安全可靠、绿色环保、噪音小等优点。干配电变压器的使用既符合环保要求,又符合可持续发展的理念,同时也符合民用建筑电气设计规范的要求,是目前国内配电变压器中的主要节能产品之一。它的主要特点是:铁芯不冲孔,不接缝,卷铁芯形为密封整体,其过载抗短路冲击能力,比叠片式变压器强。卷铁芯不需要消耗接缝的磁化容量,磁路分布均匀,空载激磁电流大大降低,比叠片式低70%左右,提高了功率因数,降低了电网无功损耗(线损),提高了电网的供电质量。卷铁心充分利用薄硅钢片的磁化特性,减少涡流损耗,提高变压器的性能水平,降低变压器的空载损耗,比国标标准降低35~40%。无负荷电流减少70%,负荷损耗比国家标准降低40%左右。由于其无缝钢管的特点,在运转时噪音较低(不超过50分贝),比叠片式约低30%,在高楼大厦的室内安装时无噪音污染。本产品在运转过程中无有害、有毒气体产生。干式配电变压器具有良好的热稳定性,在180℃温度下能在120%过负荷情况下长期安全可靠运行,在150%过负荷情况下能连续运行3小时,比环氧树脂变压器的过负荷能力增加15%以上。同时能够承受高温冲击,在冷热剧烈变化的情况下,不会出现绝缘“裂纹”。当干式配电变压器的绝缘材料具有接近空气的介电常数时,其局部放电小,小于5 Pc,达到了良好的运行可靠性标准。干配电变压器不含易燃树脂,具有较高的性价比。卷铁芯干式配电变压器在技术性能、经济效益上有诸多优点,是目前国内变压器中最优的产品。

二、尽可能降低线路损耗
    电缆的安装尽量缩短导线的长度。从设计到施工,低压柜出线回路和配电箱出线回路应尽可能走直线,少走弯路,不走回头线。变电站要尽可能地靠近负荷中心。低电压线路的供电半径一般不应超过200米,负荷密集区不应超过100米,中负荷密集区不应超过150米,小负荷区不应超过250米。减少了电缆(线)的长度,达到了最短的供电距离。增加引线截面积,对于长线,在满足载流量热稳定、保护配合和电压降要求的前提下,增加一级引线截面积。虽然线路费用有所增加,但由于节省了电力,因此每年的运行费用减少了。增加线截投资是可行的。对于高楼,变配电室应该靠近电气竖井,这样可以缩短主干(电缆或插接母线)的长度。文献检索网络。对大面积的高层建筑,尽可能将电气竖井设置在中间(或两端),以减少水平电缆敷设长度。按系统对负荷进行分类。一般负载如:空调、风机盘管、照明、鼓风机、电热水器等均由一根主干电缆供电,这样,在不需要消防的时候,就可以切断不需要消防的电源,在不需要空调的季节,让同样大的干线截面上传送更小的电流,从而降低线路损耗。

三、合理地增加功率因数
    建筑电气节能需要合理提高供配电网络的功率因数,并进行无功补偿。电力供应中的无功功率影响着供配网的电压质量,同时也制约着变配电系统的供电容量,增加了供配网的线损。在供电系统中实施无功补偿,不仅可以改善电压质量,提高供电能力,而且节约了电能。电力供应和分配系统中的许多用电设备,如电动机、变压器、电灯镇流器和许多家用电器,都是电感负荷,会产生滞后的无功电流,它是通过低压线路从系统中传输到用电设备的末端,无形中又增加了线路的损耗。为了解决这个问题,必须在供配电系统中安装电容器柜。采用电容器柜(箱)内静电容器进行无功补偿,使电容器产生的超前无功电流能抵消电力设备产生的滞后无功电流,从而达到在减小总无功电流的同时,提高功率因数。若将功率因数从0.7提高到0.9,可以使线路损耗降低40%左右。与此同时,高电压用户的功率因数应符合供电部门的规定,低电压用户不应低于0.9。有两种方法进行无功补偿:一是集中补偿:在变配电所低压侧设置电容器柜进行集中补偿。在集中补偿时,宜采用自动调节式补偿装置,避免过度补偿导致无功负荷倒置。与此同时,电容器组宜采用自动循环投切。现场补偿:容量较大、负荷平稳、常用的电力设备无功功率分别现场补偿为宜。尽可能采用高功率因数的电力设备进行设计和施工。


四、综合平衡三相电负荷
    低电压供电线路普遍存在三相负荷不平衡的问题,在低电压供电线路中,由于单相及高次谐波的影响,造成三相负荷不平衡。电压或电流的三相不平衡会给供配电网络带来危害。其主要危害是:影响变压器、电动机的安全经济运行,造成供配电网络相线及零线损耗增大,影响计算机正常工作。造成照明寿命缩短(电压过高)或照明强度偏低(电压过低)以及电视机损坏等;对于附近的通信系统,干扰会增大,影响通信质量。为降低三相负荷不平衡引起的能耗损失,应及时调整三相负荷,使三相负荷不平衡度达到以下规程规定:“要求配电变压器出口电流不平衡度不大于10%,干线和支线末端电流不大于额定电流的25%”和“三相配电干线各负荷宜分配均衡,最大负荷不宜超过三相负荷平均值的115%,最小负荷不宜小于三相负荷平均值的85%”。为了解决三相电压或电流的不平衡问题,首先,在设计上应尽量使三相负荷平衡。此外,还可采用单相电压调节和滤波器抑制谐波。最佳的方法是使用节电装置来平衡三相电压或电流。节省电源,可使线路电压或线路电流的不平衡度在2%以下,零线电流极小,使三相电压或电流基本平衡,从而大大降低相线和零线的损耗。

五、谐波的危害控制
    供电系统电能质量是指电压的频率和波形质量。电压波形是电能质量的三大主要指标之一。各种电力电子设备在工业和民用建筑中的应用日益广泛,产生的谐波电流对供电系统的影响也越来越大,谐波电流的存在不仅会增大供电系统的电能损耗,还会给供配电线路和电力设备带来危害。其危害表现在:谐波可引起电网电压和电流波形的失真,不仅降低供配电网电压,造成无功损耗,还严重影响电子设备和电气控制设备的稳定和安全运行。谐波电流会使变压器的铜、铁消耗增加,噪声增加,温度升高,从而使变压器基波负载容量降低。在电容器与配电系统中的感生负载组成并联或串联回路,这很可能会产生共振,从而导致谐波电流或电压的放大,使通过电容器的电流增大,从而导致电容器的功率损耗增加。严重者可将电容器击穿,甚至引爆。当谐波频率升高时,会引起电缆的交流电阻增大,从而降低了电缆的允许通过电流,增加了电缆的介质损耗。这样就加快了电缆绝缘的老化,单相接地故障的次数明显增加。在异步电动机运行中,谐波电流会增加附加损耗,降低效率,严重时会引起过热。谐波电流会使断路器额定电流降低,可能导致断路器异常发热、误动或不动。此外,谐波电流还影响电力测量的精度。为抑制谐波,一般在变压器低压测电设备或用电设备上设置有源滤波器或无源滤波器,或将有源滤波器与无源滤波器混用,或采用节能装置。采用以上措施,可以有效地滤除中性线和相线的谐波电流,既净化了电路,又减少了损耗,提高了供电质量,保证了系统安全可靠运行。


六、采用高效节能设备
    电压不稳定性、三相电压不均、电动机冲击电流过大以及供配电系统中的高次谐波干扰等都会产生隐形杀手,使电力损耗增大,同时也会缩短电力设备的使用寿命。节能型设备就是针对上述问题推出的节能型产品。它有以下功能和特点:
调节电压幅值和稳压:有的用电单位供电电压偏高,造成电气设备耗电量增加,寿命缩短,同时线路损耗增大。本装置利用电磁平衡原理,对用电设备电压的平衡性和稳定性进行调节。本实用新型具有调节电压幅值的功能,可使较高的电压达到合理的电压值。
均衡三相电压:本装置以电磁平衡为基本原则,通过调整设备的相序电感量,使磁电交换、磁势重新分配,大幅度降低三相电压不平衡度,使线电压、线电流不平衡度降低2%,达到三相电压基本平衡。城市电网三相电压不平衡、配电网三相负荷分配不均、高次谐波的影响,造成三相电流不对称、电压不均。这样的话,会使变压器内部产生环流,线圈过热,并且可以使电动机的效率降低而增加电力消耗。因为这种装置可以平衡三相电压,同时可以把电网过高的电压调整到一个合理的压值。这不但给电力设备,也给三相照明系统带来了节能效果。
    降低电机的起动电流:通过在节电装置内磁力和电抗器串联,可以对电机的起动电流起到一定的抑制作用,一般可以将起动电流降低2~3倍。如有多个小型电机或多个群控小型电机,则节电效果更为明显。并能降低电机起动时冲击电流对其他电器的影响。消除高次谐波:电力供应中的高次谐波部分来自市电,部分来自低压电力和电子设备。这些谐波不仅造成了电能的浪费,还造成了变压器因涡流过热和损耗增加,电机过热和转矩下降,低压电容柜内电容过热,中性线电流增加等。为了抑制高次谐波,该装置内并联了一根消除线圈,它既能防止市电送来的高次谐波,又能抑制低压电器和电器发出的谐波电流。一般情况下,可抑制30~50%或更多的高次谐波,上述措施也能取得一定的节能效果。
减少线路、变压器及电机线圈的铜耗:随着谐波频率的提高,高频电流增大,导致交流电阻增大,线损增大。因为该装置三相电压平衡,抑制高次谐波,从而降低了线路、变压器、电机等线圈的铜耗。按照铜损耗公式 P=I2R,减小电流值和电阻值可使铜耗明显降低。尤其对于长线及电流值较大的线路,节电效果更佳。
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