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據資料統計,在有空調設備的民用建筑內,照明能耗達到30%,如果民用建筑內沒有空調設備,則照明能耗高達70%。照明系統的能耗主要來源于電光源及控制,同時受到環境反射系數以及燈具光效比的影響,照明系統的能耗更大。
供配電、變配電、照明各系統分別運用從以下幾種節能方法,實施節能控制措施:合理設計供配電系統、正確選擇變壓器、改善功率因數。
供配電系統節能方法及控制措施
選擇合理的線路。截面較大的導電線纜可以節能,但同時也增大了投資,然而,截面較小的導線電纜使用壽命較短、可靠性低、存在安全隱患,并也潛在巨大的經濟損失。所以在設計線路時要以降低線纜損耗為基本原則。電流在線路輸送過程中不可避免的要產生功率損耗,當線路本身電阻R在輸電電流不變時,輸送線路越長則線路本身阻值會越大,從而產生的能耗也就越大。為了降低線路帶來的電能損耗,要選用電阻率小的導線,這樣可以最大程度上降低線路本身電阻值帶來的影響。同時也要盡量減少傳輸線路的導線長度,線路要盡可能地走直線而非彎路,盡量不走或者少走回頭路。
選擇合理的供電電壓等級。一般來說,輸電線路的輸電容量及距離和輸電線路所能承載的電壓強度成正比,電壓越高,輸送電量越大,輸送距離也越遠。在一定的電壓強度下,如果遠距離輸送的話,只能輸送較少的容量,同理,要輸送大容量的電能只能近距離輸送。根據供電距離、負荷容量和用電設備等來選擇合適的供電電壓等級,并合理地設計供配電系統。供電電壓強度越大,線路電流則越小,這樣一來,輸送線路上的電能損耗就越低。變配電所要盡可能地接近負荷中心,通過這樣方法來降低線路損失和縮短供電的半徑。在一定的供電電壓范圍內,一般來說提高供電電壓等級便可以實現節能,但與此同時要承擔更大的投資風險,因此基于多方面的考慮,要選擇合理的供電電壓等級[1]。
以高速公路隧道供配電系統為例,高速公路隧道不同的設計者對隧道供配電系統的設計方案存在不同,但較多的設計方案在供配電系統方面做得不到位。比如,一些設計人員為避免高速公路隧道內環境污染嚴重,常將隧道變電所設置在隧道洞口外面,這不可避免地會造成隧道內配電電纜長距離供電而產生功率損耗。而且隧道內使用的變壓器存在“大馬拉小車”的現象,致使變壓器負載在10%至30%左右,加之,高速公路隧道內專門的供配電技術研究較少,這都造成了高速公路存在大量的能耗。
變配電系統的節能方法及控制措施
合理地選擇變壓器。變壓器參數能直接反應其運行狀態和空載中的損耗大小,因此在選擇變壓器的時候要合理選擇變壓器各項參數,以保證使用低損耗的變壓器實現節能。一般來說,低損耗的變壓器首選高導磁優質冷軋晶粒取向硅鋼片制造,這類變壓器質量輕、抗沖擊、低能耗且效率高,在降低運行費用和節電方面具有顯著的效果。民用常用的變壓器是D,yn11接線變壓器,但這類變壓器在使用過程要注意:提高單相短路電流,確保低壓單相接地保護裝置動作靈敏度高;限制三次諧波的含量等。
合理地選擇電動機。降低電動機能耗的主要方法是提高電動機功率因數和工作效率。一般工業電動機中常見異步電動機,異步電動機的功率因數和工作效率是其最重要的兩個經濟指標,兩者有著密切的關系,因此在改善功率因數的同時也改善了電動機的工作效率。異步電動機的無功功率一般占工廠去也總無功率70%以上,在其空載或者輕載的時候,其功率因數極低,僅有0.2~0.3,而滿載的情況下功率因數則很高,高達0.85~0.89。因此,要選用合適的異步電動機,確保其容量不過大,盡量使其滿負荷運行。
加大供配電系統功率因數
綜合供配電和變配電系統的能耗情況,可以得出改善系統功率因數可以有效實現系統節能。文章前面提到輸電線路損耗包括線路無功功率引起的損耗及有功功率引起的損耗兩部分。線路傳輸有功功率是必須的,在供配電的系統中一些設備,比如變壓器、電動機以及燈具的鎮流器等因其具有的電感性從而會產生一些滯后無功電流,無功電流在高低壓線路傳輸中,無形之中會加大線路功率損耗[2],因此而產生的損耗可以通過以下兩種方法避免:
降低用電設備的無功損耗,提高設備的功率因數。精良選用功率因數較高的用電設備,比如同步電動機,電感性的用電設備則可以選擇使用帶有補償電容器的用電設備等。
采用靜電電容器進行無功補償。電容器產生的超前無功電流可以抵消用電設備產生的之后無功電流,從而可以有效地提高功率因數,與此同時,在設計過程中選用低壓分散補償、高壓集中補償或者低壓成組補償等方法降低線路整體的無功電流,具體補償方法要根據具體情況進行選用。
照明系統的節能方法及控制措施
【關鍵詞】供用電工程設計;節能措施
0.前言
目前,能源瀕臨匱乏階段,已成為世界首要性問題。供用電工程技術發展迅猛,但伴隨著大量能源消耗與浪費,古其已成為國家重點要采取節能減排措施的一個領域,在供用電工程設計中的節能措施變得尤為重要。企業須通過一些手段來進行節能。
1.節能的定義
節能是通過可以忍受的一些措施,包括適當降低能源服務質量應對付能源危機,是一種危機狀況下戰術手段。而提高能效測試通過技術進步在不影響服務質量的條件下來提高能源效率,以增加效益。
節能是指加強用能管理,采用技術上可行,經濟上合理以及環境和社會可以承受的措施,減少從能源生產到消費各個環節中的損失和浪費,更加有效、合理地利用能源。其中,技術上可行是指在現有技術基礎上可以實現;經濟上合理就是要有一個合適的投入產出比;環境可以接受是指節能還要減少對環境的污染,其指標要達到環保要求;社會可以接受是指不影響正常的生產與生活水平的提高;有效就是要降低能源的損失與浪費。 十一五我國節能減排目標是2010年萬元GDP能耗由2005年的1.22噸標準煤下降到0.98噸標準煤左右,下降20%,實際做到下降19%,目標基本實現。十二五提出萬元國內生產總值能耗下降到0.869噸標準煤,比2010年的1.034噸標準煤下降16%,我們認為,隨著節能減排邊際效用的降低,未來5年國家對節能減排的力度將有增無減。工業節能、建筑節能仍將是十二五節能減排重點,具體子行業包括正藝科技的余熱鍋爐、高效節能電機、建筑節能、照明節能系統等。三部門明確,該管理辦法適用的行業為國務院有關文件規定的電力、煉鐵、煉鋼、焦炭、電石、鐵合金、電解鋁、水泥、平板玻璃、造紙、酒精、味精、檸檬酸、銅冶煉、鉛冶煉、鋅冶煉、制革、印染、化纖以及涉及重金屬污染的行業。
供電工程是目前我國工程建設中的重要部分,節能在其中占有很大比例,有效采取節能措施對我國工程建設和經濟發展還有人們正常的生活起著至關重要的作用。
2.供用電工程設計中的一些節能措
2.1對計量方式進行合理的設計
在供電工程設計中,電力工程的計量方式異常重要,各個企業應給予高度的重視。計量方式可以對用戶消耗的電量,各個用電器的電量消耗進行統計,可是若計量方式出現差錯或者出現不合理的地方就會使許多問題不斷發生。因此,設計合理的計量方式是首要問題,用以詳細分析電器內不同區域的耗電情況,進行統計,更加直接明了的顯示耗電的具體數值。建筑電氣能源消耗結構如圖 1 所示,由圖可知,可以分別計量照明>電梯>空調等具體設備的能耗,進而通過行政措施或檢測軟件對其進行有效控制,以減少不必要的電力消耗,從而降低能耗,減少能源浪費,達到節能的目的[1]。
2.2配電系統的合理設計
配電網是電源或輸電網獲得的電能構建成多層次化的網絡。是整個供電工程的核心,只有對其進行合理的措施才能夠真正的達到節約的要求。全部配電網系統是將電力轉變成客戶所需要的資源,應用分配的方式層層使用。根據不同級別的配電網,就學要結合其自身的內部結構要求進行設計,設計者需要查找大量的資料進行調查研究,從而獲得準確地資料。詳細了解配電網的內部結構至關重要。
除此之外,由于工程的容量的對供電方案極為重要,所以對電容量的設計也是無可厚非的重要。因此許多企業開始根據電量的需求對工程進行的擴充增建,但同時有許多弊端,浪費很多能源與金錢。在設計的過程中,安全性、不變性與可行性是需要設計者考慮的因素。還有一項需要設計者考慮的是配電變壓器選址。許多實驗證明,只有在供電工程設計中各個企業還要重視前期工作,將配電站的設置工作和選址工作做好,才能真正達到好的經濟效益。如果不這樣做則會引起很大的浪費和損失。此外,各個企業最好還要合理化設計供電工程內部結構,盡量減少多余的環節與無用、浪費電量區域。通過這些措施有效減少出現故障的幾率,借以達到節能的效果,減少材料的浪費。環節太多的弊端就會是能源浪費增多,將電量浪費在不必要的環節上,不利于節能。因此,與設計師協調好設計方案至關重要[2]。
2.3對節能設備和技術的應用
節能設備是達到節能效果的關鍵,選用效果好的節能設備能節省很多電量,提高效率。隨著高速的科技發展,設備在不斷強化與更新,選用高效節能的設備會達到事半功倍的效果。節能設備的應用在供電工程領域占據極大地的發展空間。在配電工程中,企業應淘汰耗能高的設備,盡管新興的節能設備會有一定的經濟費用,但總體上會使利大于弊,選用新型的節能設備將減少大量損耗。除此之外,我們可以想選用導電性能較好的銅芯材料,減少電力在配送過程中產生的熱損耗。盡管投資巨大,但最后的收益是無法想象的,最終結果是收益大于投入。
選取較高的節能技術也是達到節能的措施之一,總體來說,國外的科學技術較為發達,我們可以不斷的學習國外技術,引進國外技術,從而來減少自己企業技術匱乏或不精確帶來的損失。有許多企業樂于用LCD液晶顯示器,其背光光源的功耗直接決定了LCD的功耗,傳統的CCFL背光燈的缺點就是功耗比較大,而解決這一部分的最佳選擇就是采用LED(發光二極管)背光。LED背光源非常節電。其功耗要比CCFL冷陰極背光燈更低一些。LED內部驅動電壓遠低于CCFL,功耗和安全性均好于CCFL(CCFL交流電壓要求相對較高,啟動時達到1,500~1,600Vac,然后穩定至700或800Vac),而LED只需要在12~24Vdc或更低電壓下就能工作。另外,雖然CCFL的發光效率并不比LED遜色,但是由于CCFL是散射光,在發光過程中浪費了大量的光,這樣一來,反而顯得LED光的效率更高。而由于效率更高,可以減少采用LED燈的數量,其設計可以更加合理,也減少了露光的麻煩。
3.結語
由于世界電力日趨緊張,人們關于此的節能認識也逐步提高,供電工程節能措施的運用也變得更加廣泛。加快節能設備設計的發展。本文通過對供電工程的合理配置、供電選址、節能設備的選用等進行了一系列的介紹與分析。由于方法的多種多樣,節能措施還有許多沒有列出來,還有一些節能效果可能更好的節能措施還在設計師的探索之中。我們應該做的就是不斷科學規劃化我們供電工程結構,從而更好地發展我國供電工程,保證其節能高效。 [科]
【參考文獻】
關鍵詞:煤礦企業;供電系統;節能降耗;技術措施;線損管理
通過簡單分析煤礦供電系統現狀所存在的問題并總結歸納造成當前煤礦企業供電系統用電能耗高的原因,有的放矢制定相應的節能降耗技術措施,可以有效降低煤礦企業經營用電成本,實現提升企業經濟效益的目的。
一、煤礦企業供電系統現狀
管理線損電量和技術線損電量是煤礦企業供電系統中所存在的主要電量。下面進行簡單概述:管理線損電量主要指的是煤礦企業在供電系統管理中,特別是在電能數據計量統計等一些環節中,因一些人為性因素,比如統計計算錯誤、電能計量裝置出現漏抄、錯抄或者客觀性因素,如電能計量裝置出現誤差等所引起的煤礦企業電能損耗。針對管理損耗,完全可以通過強化相關管理措施,如構建并完善電能計量管理制度、提升企業供電系統管控力度等方式來降低企業用電損耗,節省不必要的成本開支,提高企業的經濟效益。技術線損電量主要指的是煤礦企業供電系統電能因設備或者線路出現阻抗情況,使得電能在消耗、分配調度以及傳輸過程中直接損失在變配電設備以及供電系統線路上的電量。技術線損電量也被稱之為空載損耗,亦或者負載損耗。針對煤礦企業供電系統技術線損電量可以通過選擇較為先進的系統設備和節能降耗技術有效節能降耗,提升供電系統電能的有效利用率。
二、煤礦供電系統常用節能降耗技術措施
(一)管理措施
在煤礦企業供電系統節能降耗管理中,強化管理手段迫在眉睫。節能降耗管理措施主要從兩方面著手:其一,強化煤礦企業生產用電節能降耗管理。煤礦企業生產運營是企業的主要工作,也是企業的基本工作,從生產環節著手節能降耗,采取有效管理手段,強化節約用電理念,能夠為企業節省一筆不小的用電開支。可以通過提高企業供電系統的供電功率因數來提升供電有效利用率。采用SVG無功發生器等自動無功補償以及諧波治理裝備或者合理投切供電系統中的無功補償裝置進行技術改正升級以提升供電系統的供電功率因數。同時要做好對煤礦企業供電系統的定期維護檢修,及時發展供電系統中出現的故障問題,并及時維修,認真考察監督供電設備的開機率,以免設備長期處于空轉運行的狀態中,以此提升電能有效利用率。其二,要強化煤礦企業用電計量考核制度。按照供電系統的構造情況,企業機電科人員要統計歸納企業井下以及地面上所有的生產用用電計量設備,同時參考處于作業狀態中的機電設備的使用功率以及頻率,針對整個企業生產部門制定以月為單位的電耗定額承包管理制度,完善相關獎懲機制,對企業的單耗定額和用電總量限額進行全方位動態雙向考核,并定期進行能耗分析,及示發現解決問題,有效提升企業的經濟效益。
(二)技術措施
煤礦供電系統節能降耗的技術措施主要分為一下幾方面展開論述:其一,合理選擇變頻調速設備。選擇合理的變頻調速設備改造升級機電設備的原有控制模式,能夠有效提升電機拖動系統運行電能轉換效率,解決機電設備控制設備所存在的不足之處,還能夠大大節約電能資源,提升設備的使用壽命周期和工作效率,減少因設備維修等的額外投資。對煤礦井下大功率機電設備通過選擇變頻調速控制系統催風機、泵類等機電設備進行升級改造能夠有效提高單機平均節電效率,變頻調速控制系統的節能效果顯著。且選用變頻調速控制系統電機因處于軟啟動工況中,并不會產生較大的啟動沖擊電流,能夠有效節能降耗。其二,供電系統經濟調度方式要合理。結合企業工程建設電力負荷和作業面的大小針對單母線或者雙電源的供電電氣主接線進行系統運行方式的經濟調度。煤礦企業供電系統經濟運行的實現可以通過選擇單母線分段或者不分段的運行方式,或者選擇單臺配電變壓器運行或者兩臺配電變壓器并列運行。例如完全可根據工程用電負荷大小配一臺配電變壓器投入運行滿足用電需求,而當工程擴建用電負荷增加再投入一臺配電變壓器并列運行,如此進行靈活規劃供電系統,大大增加了供電系統的操作靈活性和供電的可靠性,同時有效降低了能耗。其三,配電變壓器的運行要合理。煤礦供電系統的運行電壓對配電變壓器的損耗影響相當大,處于5%的電壓下,配電電壓器的線損就會增加15%左右,而若處于10%的電壓下,配電電壓器的線損就會增加到50%左右。此外,供電系統若處于過電壓運行工況,則還會增加配電變壓器的空載流量,會大大加快配電變壓器的老化絕緣速度,增加系統的無功損耗量,同時還會降低變壓器的綜合使用壽命。因此,配電變壓器的運行要經濟合理。其四,供電系統的規劃要合理。煤礦企業供電系統規劃工作要做到科學、合理。綜合考慮企業用電容量、用電分布情況、用電等級以及用電負荷等等因素制定并優化供電系統規劃。相關數據也表明,通過負荷優化組合、關停并轉以及線路優化布設等方式對煤礦企業礦井和地面上高低壓供電系統進行綜合規劃后,大大降低了煤礦企業供電系統的電能損耗,取得鮮明的優化規劃效果。
三、結語
煤礦企業用電負荷隨著企業建設容量和規模的不斷增加和擴大而呈現持續增長的趨勢,因受建設投資資金以及技術水平影響,煤礦企業供電系統存在諸如供電半徑遠超規定范圍、多種電壓等級并存以及供用電電壓過低等種種不利情況,在此情況下,必須綜合企業當前電力負荷增長的切實情況以及供電結構選擇較為合理的節能降耗措施,確保煤礦企業供電系統正常、穩定而又經濟有效運行。
參考文獻:
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關鍵詞:供配電設計;節能;方法及措施
中圖分類號:TE08文獻標識碼: A
引言
我國電能資源相對比較緊張,能源消耗量偏高,加之嚴重的浪費現象,節能工作顯得尤為迫切。我們每一個人都應該為當前的節能工作獻出一份力量,尤其是電氣設計人員,更應該認識到節能工作的重要性,在供配電設計時注重節能技術、措施的創新與應用。
一、供配電系統總體規劃節能措施
供配電系統的節能總體設計要充分考慮用電設備特點、負荷容量、供電分布與距離等多種因素,系統規劃最好簡單可靠,便于操作。變配電所應該盡可能地接近負荷中心,這樣能夠在一定程度上減小配電的半徑,降低線路電能損耗。合理確定變壓器的臺數及容量,使其適應因季節性帶來的負荷變化,能快速切換變壓器,降低因輕載帶來的電能浪費。
(一)降低配電線路損耗
導線的選擇不僅涉及供配電系統的經濟、安全運行,還關系著電能損耗問題,它是供配電系統中功率傳輸的主要載體。影響線路損耗的因素主要是傳輸系統電流與阻抗的大小,因此降低供配電線路損耗可以從這兩方面考慮。主要措施有:根據實際用電負荷的大小選擇合適的導線截面與形式,如用電纜替代架空線路來降低傳輸線路阻抗;傳輸有功功率不變的情況下,可通過提高傳輸線路電壓等級、提高傳輸系統功率因數等方式來減少傳輸線路電流,縮小線路損耗;合理設置配電箱和配電所等設備,在可能的情況下盡量將其靠近用電負荷中心;在滿足施工技術要求的基礎上盡量減少線路敷設長度。此外,需要注意的是,由于不同材料的導線經濟、資源、輸電要求等都不一樣,因此在選擇線路的時候一定要綜合考慮供電系統中長期運行的經濟效益、供電質量安全等因素,根據具體工程實際需要來確定最優的導線形式及截面。
(二)合理選擇供電電壓等級
正常情況下,輸送容量的大小和距離的遠近都同輸電線路的電壓等級正相關。一般情況下,輸電線路的電壓越高,可輸送的容量越大,輸送的距離也越遠。在相同電壓下,要輸送較遠的距離,則輸送的容量就小,要輸送較大的容量,則輸送的距離就短。在同樣的電壓下,輸送距離較遠時,輸送的容量就比較小,輸送距離較大時,輸送的容量就比較大。供電電壓等級的選擇與供配電系統的設計要充分考慮用電設備、供電距離和負荷容量等因素。供電電壓越高,則線路電流越小,線路上損耗的電能也就越少。
二、變配電設計節能技術與措施
(一)低壓電器節能措施
通常,每只低壓電器所消耗的電能并不大,但是低壓電器使用量比較大,并且應用范圍廣,是一種典型的量大面廣的基礎元件,它的總消耗電能數字比較大。所以,供配電設計中采用有效、可靠、新型節能低壓電器也是極其重要的一個環節。如選用JR20(JR36)系列、T系列熱繼電器取代JR16系列熱繼電器;用RT20系列,(NT型)系列熔斷器取代RT10系列熔斷器等。此外,還可以應用交流接觸器的節能技術,其原理是將接觸器電磁操作線圈由交流改為直流,這樣就可以避免短路環與鐵芯中的損耗功率,提高節能效果,還可以同時降低線圈噪聲與溫升。
(二)電動機節能技術措施
提高電動機的工作效率是降低電動機能量損耗的主要方法,所以在供配電設計時要合理選擇電動機的容量,切忌容量過大,而應該保證其滿負荷運行。并盡量以高效能的節能型電動機來替代高耗能的老式電動機。恒負載連續運行,功率在250KW及以上,宜采用同步電動機;功率在200KW及以上則宜采用高壓電動機。一般不選擇直流電動機,除特殊情況要求。在實際的工程設計中,電動機的節能技術措施只能貫徹在運行過程中,因為其多數都是由專業設備配套而來,并且是經設備制造商同意供應的。所以通常采取的措施是利用變頻調控電動機,當負載率出現變化時使其自動調節轉速,進而提高電動機輕載效率,節約電能。
(三)變壓器節能技術措施
變壓器廣泛應用于電力系統中,它是一種電壓變化設備。在變壓器的選擇過程中,要依據計算負荷、負荷性質和生產班次,全面分析經濟投入和運行維護費用,合理選擇其容量與電力符合相適應的變壓器,以有效降低電能損耗。最好選擇S9 、S11、SG(B)10 、SC(B)10等節能型變壓器。因為這些變壓器選用的是優質硅鋼片,并對鐵芯和絕緣結構進行了改進,可以在某種程度上減少電流密度,降低空載和負載損耗。另外,變壓器線損取決于變壓器繞組電阻及流過繞組電流的大小,并與負荷率平方成正比,所以還應該盡量選擇阻值較小的繞組,如選用電阻率更低的無氧銅線,并經過 一系列附加的表面處理,更光滑,無毛刺尖角,使變壓器的負載損耗更低,電氣性能更為可靠。選用優質層壓木絕緣件,絕不開裂,即使在短路電流作用下,也紋絲不動。選用經過深層過來的變壓器油,更低的含水、含氣、含雜質水平,變壓器工作更加可靠 。選用優質的橡膠密封材料,有效防老化,杜絕滲漏。所有原材料廠家均經過按照國家標準ISO9001的嚴格審查。為了改善電能質量,在電網電壓波動較大的情況下,可以考慮選擇有載調壓電力變壓器;而地下建筑、高層建筑和對消防要求比較高的單位場所,比較適合選用低損耗節能型干式電力變壓器。
(四)照明節能設計
在工業單位、居民用電以及公共設施和交通道路等用電設施,照明設備在供電配電體系的用電量很大,照明設備的節能設置是設計工作者不能忽略的一個重點。在策劃照明設備時,能夠充分的使用自然光,進行合理的計算分配,對照明設備、電源還有照明設備的開關方式適宜的開展選擇。
在照明電量計算上,要根據現在使用的照明策劃規范,對照明亮度、功率數開展計算,同時進行審核。在使用低電壓配電體系里留存的很多的單相載重,對此,在策劃中分派載荷時,要按照三相載荷進行分派,防止因為三相載荷分派不勻稱而導致三相不對稱增加變壓設備及電線的消耗。
在節能效果方面,照明燈具和電光源的選擇尤為重要。隨著科技的發展進步,照明燈具和電光源不斷向節能高效力方向發展,其節能效果十分顯著。與普通白熾燈對比,T8型熒光燈的節能可達10%,TS型熒光燈比T8型節能效果更好,緊湊熒光燈比普通燈具的使用壽命長,節能效果好;高壓鈉燈替代高壓汞燈,可節能約37%,金鹵燈替代高壓汞燈,可節能約30%。
(五)人工無功功率補償
在工業企業的供配電設計中,通過對電動機、變壓器等感性負載進行一系列的選型,可以提高這些在工業、企業無功功率損耗中占較大比重的用電設備的自然功率因數。
此外,可以進行人工補償無功功率,即采取裝設無功功率補償設備的方式進而提高功率因數。對于感性負載的人工無功功率補償,通常采用并聯電力電容器的方法。為了盡量減少線路損耗和電壓損失,宜采用就地平衡補償,即低壓部分的無功功率宜由低壓電容器補償,高壓部分的無功功率宜由高壓電容器補償??梢葬槍ρa償的具體情況,選擇單獨就地補償、集中補償及分散補償等形式以及手動或者自動的投切方式。以節能為主進行無功自動補償時,在調節方式的選擇上,應采取無功功率參數調節的方式。
在采用并聯電力電容器進行人工無功功率補償時,因為并聯電容器的容性阻抗特性、阻抗及頻率成反比等特點,使得電容器容易吸收諧波電流而引起過載發熱,當其容性阻抗和系統中的感性阻抗相匹配時,容易構成諧波諧振,使電容器發熱造成絕緣擊穿的故障增多。所以,通常在采用并聯電力電容器進行人工無功功率補償的同時,要采取相應的諧波治理措施,防止諧振造成電容器絕緣擊穿故障。
結束語
節能現已成為一項全民總動員的長期、艱巨任務,電氣設計人員自然也要提高認識,在供配電設計中制定合理的設計方案,有效降低電能損耗,提高供配電系統運行的經濟性,身體力行促進節約型社會的建設。
參考文獻:
[1]劉偉. 供配電設計中的節能方法和措施初探[J]. 科技資訊,2013,16:91.
關鍵詞:電力工程;供配電,設計;節能
當前,根據有關資料,全國電網的損耗約占總發電率的5.32% ,因此如何盡量降低供配電環節的電能損耗具有重要的意義?!秶窠洕蜕鐣l展第十一個五年規劃綱要》在能效目標上明確提出:要確保到2010年,單位國內生產總值能源消耗降20%。節能應涵蓋建筑、結構、設備和使用等方方面面。在此分析了供配電設計中的一些節能措施,僅供參考。
1、供配電系統總體規劃方面的節能措施
供配電系統總體的規劃設計,應充分考慮負荷容量、供電距離及分布、用電設備特點等因素,做到系統盡量簡單可靠,操作方便。變配電所應盡量靠近負荷中心,以縮短配電半徑,減少線路損耗。合理選擇變壓器的容量和臺數,以適應由于季節性造成的負荷變化時能夠靈活投切變壓器,實現經濟運行,減少由于輕載運行造成的不必要的電能損耗。
1.1供電電壓等級與節能
根據負荷容量、供電距離及用電設備等因素,合理設計供配電系統和選擇供電電壓等級。供電電壓越高則線路電流越小,線路上損耗的電能就越少。
變電所應盡量靠近負荷中心以縮短供電半徑、減少線路損失,在供電電壓的范圍內提高供電電壓的等級,可以達到節能的目的,但卻要增加投資。對此,必須進行方案的經濟比較。供電電壓與負荷大小、輸送距離有一定關系,可參見表1。
表1.線路電壓、輸送功率與輸送距離關系
1.2線路設計的選擇與節能
輸電線路有架空線路與電纜線路兩種,導線電纜的截面選擇過大,雖然可以達到節能的目的,但卻會增加投資;選擇太小又會影響可靠運行,縮短使用壽命,帶來安全隱患及經濟損失。
設計時架空導線截面應按經濟電流密度合理選擇,較長距離的大電流回路或35kV以上的高壓電纜,應選擇經濟截面。
線路設計時應遵循減少線路損耗的原則。配電線路有電阻,有電流通過時會產生功率損耗,其公式為:
P=3I2R?10-3
式中: P―――三相輸電線路的功率損耗(kW);
I―――線電流(A);
R―――線路相電阻(Ω)。
其中,“R”線路電阻在通過電流不變時,線路長度越長則電阻值越大。如果一個工程線路上下縱橫交錯,對于一般工程線路總長不下萬米,大工程更長,造成的電能損耗是相當可觀的。所以,減少線路能耗必須引起設計人員的足夠重視。在具體工程中,線路上電流一般是不變的,要減少線損,只能盡量減少線路電阻。線路的電阻R=ρL/S,即與導線電阻率ρ、導線長度成正比,與導線截面S成反比。因此,要減少電阻值應從以下幾個方面考慮:
(1)盡量選用電阻率ρ較小的導線,如銅芯導線較佳,鋁線次之;
(2)盡可能減少導線長度。在設計中線路應盡量走直線少走彎路,在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路,變電所應盡可能靠近負荷中心;
(3)增大導線截面積。對于較長的線路,在滿足載流量、熱穩定、保護配合及電壓降要求的前提下,在選定線截面時要加大一級線截面。這樣雖增加了線路費用,卻因節約能耗而減少了年運行費用,綜合考慮節能經濟時還是合算的。
2.變配電設計方面的節能措施
2.1合理選用變壓器
變壓器是電壓變換設備, 廣泛應用于電力系統,特別是10kV 和35kV 電壓等級的變壓器,在電力和配電系統中普遍使用,數量巨大。據估計,目前在電網上運行的10 kV 和35kV 級變壓器約有10 億kVA 以上。由于使用量大,運行時間長,變壓器在選擇和使用上存在著巨大的節能潛力, 特別是量大面廣的10kV 和35kV 級變壓器。選擇高效節能產品,不但對節約能源具有重要意義,同時還可以大大降低變壓器的運營成本,是企業改善經濟效益的重要途徑。因此,選擇變壓器時,應選用低損耗節能型變壓器,如S系列或S10系列、S11系列,目前廣東佛山最低配置用到S11的變壓器。對于高層建筑、地下建筑、化工等單位及對消防要求較高場所,宜采用低損耗節能型干式電力變壓器(SG10、SG11、SC6 等系列) 。對電網電壓波動較大,為改善電能質量,可采用有載調壓電力變壓器。
2.2多采用變頻設備
變頻器節電可以從4個方面節電:第一,軟啟動,一般交流電動機的啟動電流為電動機額定電流的6~7倍,變頻調速啟動電流不超過電動機的額定電流。第二,節省設計冗余,一般設計都按照使用時的極端條件,因而都留有設計冗余,有的余量很大,形成大馬拉小車。變頻調速可以把這部分冗余節省下來。即負載變化時,變頻器進行調速,電動機輸出的軸功率相應變化。第三,調速節電,電動機軸上的輸出功率和轉速及負載轉矩之間的關系如下式:
P=TN/97.4
式中: P為電動機軸上的輸出功率; T為負載轉矩; N為電動機轉速。轉矩按平方降低特性的電動機如風機泵類, T∝N2,P∝N3,由此可知,轉速下降,軸功率變小,這是變頻調速的主要節電原理。以一臺75kW的鍋爐引風機為例,采用變頻器后,節電相當可觀。數據表明:應用變頻調速裝置其節電率可達到50%左右,并且風機所需風量越低,應用變頻調速節電效果越好。第四,功率因數高,一般在0.95以上,節省無功,減輕了變壓器的負擔。
由于變頻器的優異性能,許多以往采用電磁調速電機的設備都改為變頻調速,在實際工作中改造采用變頻器調速,既節省了電能,又優化了工藝。變頻調速確實是節能降耗的好技術,已被許多企業認可并采用。
2.3提高供配電系統的功率因數
功率因數提高了, 可以減少線路無功功率的損耗,從而達到節能的目的。前面提到的輸電線路損耗P 中包含了線路傳輸有功功率時引起的線損和線路傳輸無功功率時引起的線損。傳輸有功功率是為了滿足設備功能所必須的,是不變的。而在供配電系統中的某些用電設備如電動機、變壓器、燈具的鎮流器等都具有電感性,會產生滯后的無功電流,它要從系統中經過高低壓線路傳輸到用電設備末端,無形中又增加了線路的功率損耗。然而,這部分損耗是可以避免的, 可以通過以下兩種方法來降低損耗:
(1) 減少用電設備無功損耗,提高用電設備的功率因數。在設計中, 應盡可能采用功率因數高的用電設備,如同步電動機等,電感性用電設備可選用有補償電容器的用電設備(如配有電容補償的熒光燈) 等。
(2) 用靜電電容器進行無功補償。電容器可產生超前無功電流以抵消用電設備的滯后無功電流,從而提高功率因數。同時減少整體無功電流在具體設計時可采用高壓集中補償、低壓分散補償和低壓成組補償等方式,可根據具體情況選擇補償方式。
3.照明設計方面的節能措施
照明節能設計應提倡綠色照明。綠色照明并不只是照明節能,而是在有益于提高人們生產、工作、學習效率和生活質量,保護身心健康的基礎上達到節約能源、保護環境的目的。因此,照明節能設計就是在保證不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下,力求減少照明系統中光能的損失,從而最大限度的利用光能。通常照明的節能措施有以下幾種:
(1) 充分利用自然光,這是照明節能的重要途徑之一。在設計中,電氣設計人員應多與建筑專業配合,做到充分合理地利用自然光,使之與室內人工照明有機地結合,從而大大節約人工照明電能。
(2)《照明設計規范》規定了各種場所的照度標準、視覺要求、照明功率密度等。照度標準是不可隨意降低的,也不宜隨便提高。要有效地控制單位面積燈具安裝功率, 在滿足照明質量的前提下一般房間(場所) 應優先采用高效發光的熒光燈(如T5、T8 管) 及緊湊型熒光燈;高大車間、廠房及室外照明等宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等高效氣體放電光源。
(3) 推廣使用低能耗、性能優的光源用電附件,如電子鎮流器、節能型電感鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等,公共建筑場所內的熒光燈宜選用帶有無功補償的燈具,緊湊型熒光燈優先選用電子鎮流器,氣體放電燈宜采用電子觸發器。
(4) 改進燈具控制方式, 采用各種節能型開關或裝置也是一種行之有效的節電方法。根據照明使用特點可采取分區控制燈或適當增加照明開關點。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調光開關;高級客房采用節電鑰匙開關;公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關;走道、樓梯人員短暫停留的公共場所可采用節能自熄開關。
4、結語
總之,節能是一項涉及全社會的工作,電氣設計人員在設計中應從安全性、可靠性、經濟性及節能等方面進行綜合考慮。選擇合理的設計方案, 盡可能有效地減小電能損耗,提高供配電系統運行的經濟性,對提高電能的利用率、節約電能、促進經濟可持續發展和建設節約型社會具有重要的意義。
參考文獻:
[1]工業與民用配電設計手冊[M].北京:中國電力出版社.
[2]變壓器經濟效益評價方法[M].北京:國際銅業協會.