配電系統(tǒng)的降損節(jié)能措施分析

配電網(wǎng)線損的有很大的危害，本文介紹了配電系統(tǒng)降損節(jié)能的技術(shù)措施，再配合配電系統(tǒng)降損節(jié)能的管理措施，相信可以做到很好的降損節(jié)能。

概述

我國現(xiàn)有電力系統(tǒng)中，35kV以上電壓等級(jí)輸變電系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)著遠(yuǎn)距離傳輸電能的作用，l0kV及380/220V電壓等級(jí)則是配電系統(tǒng)的主體，與用戶關(guān)系最為密切。電能通過導(dǎo)線、開關(guān)、變壓器等設(shè)備進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，會(huì)產(chǎn)生功率損失(有功、無功功率)，并在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生能量損失(有功、無功電量)。配電系統(tǒng)的線損率就是指在一段時(shí)間內(nèi)，配電過程中損失的有功電量和該系統(tǒng)所獲得的總電量之比。

線損電量通常包括兩部分：技術(shù)線損電量和管理線損電量。技術(shù)線損電量是在傳輸過程中直接損失在傳輸設(shè)備上的電量，主要有：正比于電流平方的配電線路導(dǎo)線和變壓器繞組中的電能損失，也稱負(fù)載損失;與運(yùn)行電壓有關(guān)的變壓器損失和電容、電纜的絕緣介質(zhì)損失，電能表電壓線圈損耗，互感器鐵心損耗等，也稱空載損失。技術(shù)線損電量可以通過采取相應(yīng)的技術(shù)措施予以降低。管理線損電量則是在計(jì)量的統(tǒng)計(jì)管理環(huán)節(jié)上造成的，包括：各類電表的綜合誤差;錯(cuò)抄、漏抄及計(jì)算錯(cuò)誤;設(shè)備漏電;無表用電、竊電等造成的電量損失，需要采取必要的組織措施與管理措施來避免和減少。

1 配電網(wǎng)線損的危害

1.1 發(fā)熱是線損造成的最突出問題

發(fā)熱的過程就是把電能轉(zhuǎn)化為熱能的過程，造成了電能的損失;發(fā)熱使導(dǎo)體溫度升高，促使絕緣材料加速老化，壽命縮短，絕緣程度降低，出現(xiàn)熱擊穿，引發(fā)配電系統(tǒng)事故，例如變壓器的絕緣材料在140℃21t寸的壽命降低率將是常規(guī)工作溫度(98℃)時(shí)的128倍。尤其當(dāng)建筑物內(nèi)配電線路容量不夠時(shí)，發(fā)熱常是造成電氣火災(zāi)的直接原因。

發(fā)熱在接觸部分的影響最為明顯，配電網(wǎng)中相當(dāng)多的故障是由接點(diǎn)處的電阻發(fā)熱引起的。一般接點(diǎn)處的接觸電阻往往大于兩端材料的電阻，即使在正常負(fù)荷電流情況下也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重發(fā)熱，從而又加劇導(dǎo)體接觸電阻上升，產(chǎn)生惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致接觸部分燒壞，引起故障。架空線路的壓接處與電力電纜的中間接頭處經(jīng)常是事故多發(fā)點(diǎn)。

1.2 配電系統(tǒng)的線損造成能源的大量浪費(fèi)

配電系統(tǒng)的線損沒有轉(zhuǎn)化為有用的能量而白白浪費(fèi)，而且還要通過如通風(fēng)、冷卻等方式對熱量進(jìn)行散發(fā)，也需要電能。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，一般配電網(wǎng)的線損率在3%t~2上，嚴(yán)重者可達(dá)到10%甚至更高。這不僅意味著電能的損失，更表現(xiàn)在一次能源的大量浪費(fèi)以及對環(huán)境造成更多的污染。因此，配電系統(tǒng)的線損產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失，體現(xiàn)在發(fā)、供、用電的各個(gè)環(huán)節(jié)。如果不采取措施降低配電系統(tǒng)的線損率，必然對國家能源利用、環(huán)境保護(hù)和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生不良影響，而且隨著電力需求的不斷增長，電量損失也會(huì)越來越大。每個(gè)用電企業(yè)都必須從大局出發(fā)，從技術(shù)上、管理上降低線損。

2 配電系統(tǒng)降損節(jié)能的技術(shù)措施

2.1 合理使用變壓器

應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的用電特點(diǎn)選擇較為靈活的結(jié)線方式，并能隨各變壓器的負(fù)載率及時(shí)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整，以確保變壓器運(yùn)行在最佳負(fù)載狀態(tài)。變壓器的三相負(fù)載力求平衡，不平衡運(yùn)行不僅降低出力，而且增加損耗。要采用節(jié)能型變壓器，如非晶合金變壓器的空載損耗僅為S9系列的25%~30%，很適合變壓器年利用小時(shí)數(shù)較低的場所。

2.2 重視和合理進(jìn)行無功補(bǔ)償

運(yùn)行中的變壓器，其消耗的無功功率是消耗的有功功率的幾倍至幾十倍。無功電量在電網(wǎng)中的傳輸中造成大量的有功損耗。一般的配電網(wǎng)中，無功補(bǔ)償裝量安裝在變壓器的低壓側(cè)400V系統(tǒng)中，通常認(rèn)為將負(fù)載功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9-0.95已是到位，而忽視了對變壓器的無功補(bǔ)償，即對l0kV高壓側(cè)的補(bǔ)償。

合理地選擇無功補(bǔ)償方式、補(bǔ)償點(diǎn)及補(bǔ)償容量，能有效地穩(wěn)定系統(tǒng)的電壓水平，避免大量的無功通過線路遠(yuǎn)距離傳輸而造成有功網(wǎng)損。對配電網(wǎng)的電容器無功補(bǔ)償，通常采取集中、分散、就地相結(jié)合的方式;電容器自動(dòng)投切的方式可按母線電壓的高低、無功功率的方向、功率因數(shù)大小、負(fù)載電流的大小、晝夜時(shí)間劃分進(jìn)行，具體選擇要根據(jù)負(fù)荷用電特征來確定并需注意下列幾個(gè)問題：

(1) 高層建筑或住宅聚集區(qū)單相負(fù)載所占比例較大，應(yīng)考慮分層單相無功補(bǔ)償或自動(dòng)分相無功補(bǔ)償，以避免由一相采樣信號(hào)作無功補(bǔ)償時(shí)可能造成其它兩相過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償，這樣都會(huì)增加配網(wǎng)損耗，達(dá)不到補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

(2) 裝設(shè)并聯(lián)電容器后，系統(tǒng)的諧波阻抗發(fā)生了變化，對特定頻率的諧波會(huì)起到放大作用，不僅對電容器壽命產(chǎn)生影響，而且會(huì)使系統(tǒng)諧波干擾更加嚴(yán)重。因此有較大諧波干擾而又需補(bǔ)償無功的地點(diǎn)應(yīng)考慮增加濾波裝置。

2.3 對低壓配電線路改造，擴(kuò)大導(dǎo)線的載流水平

按導(dǎo)線截面的選擇原則，可以確定滿足要求的最小截面導(dǎo)線;但從長遠(yuǎn)來看，選用最小截面導(dǎo)線并不經(jīng)濟(jì)。如果把理論最小截面導(dǎo)線加大一到二級(jí)，線損下降所節(jié)省的費(fèi)用，足可以在較短時(shí)間內(nèi)把增加的投資收回。導(dǎo)線有功功率損耗：

Px=3IjsR0L×10-6(kW)

式中：Ijs—計(jì)算電流，A;

R0—導(dǎo)線電阻，12/km;

L—導(dǎo)線長度，m。

導(dǎo)線截面增加后，線損下降：

ΔPx=3IjsΔR0L×10-6(kW)

ΔWx=3IjsΔR0Lt×10-6(kWh)

式中：ΔPx—線損有功功率損耗下降值，kW;

ΔWx—線路有功電能損耗下降值，kWh;

ΔR0—線路電阻減少值，12/km;

t—線路運(yùn)行小時(shí)數(shù)，h。

設(shè)每千瓦時(shí)電價(jià)為B元，兩相鄰截面電纜每米價(jià)格相差E元，則截面加大后，減少的線損電費(fèi)M和增加的線路投資N各為：

M=ΔWx×B(元)

N=E×L(元)

若M=N，則節(jié)省電費(fèi)與增加投資相等，可得：

t=E/3IjsΔR0B×10-6(h)

假設(shè)VV22-0.6/lkV四芯電纜埋地敷設(shè)，計(jì)算電流為環(huán)境溫度30℃時(shí)的相應(yīng)載流量，截面加大后節(jié)電效果見下表：

以上的計(jì)算僅考慮線路的有功損耗，未考慮截面加大后溫升下降的影響。截面加大后線路無功損耗也會(huì)有所下降。

由于導(dǎo)線的使用年限一般在10年以上，加大截面節(jié)能降損所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。

2.4 減少接點(diǎn)數(shù)量，降低接觸電阻

在配電系統(tǒng)中，導(dǎo)體之間的連接普遍存在，連接點(diǎn)數(shù)量眾多，不僅成為系統(tǒng)中的安全薄弱環(huán)節(jié)，而且還是造成線損增加的重要因素。必須重視搭接處的施工工藝，保證導(dǎo)體接觸緊密，并可采用降阻劑，進(jìn)一小降低接觸電阻。不同材料間的搭接尤其要注意。

2.5 采用節(jié)能型照明電器

據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)發(fā)達(dá)國家中照明用電約占總用電量的10%以上。隨著我國居民居住條件的不斷改善和公用場所對照明要求的逐步提高，照明用電比例逐年遞增。根據(jù)建筑布局和照明場所合理布置光源、選擇照明方式、光源類型是降損節(jié)能的有效方法。如1只20W電子節(jié)能燈的光通量相當(dāng)于1只100W白熾燈的光通量。推廣高效節(jié)能電光源，以電子鎮(zhèn)流器取代電感鎮(zhèn)流器;電子調(diào)光器、延時(shí)開關(guān)、光控開關(guān)、聲控開關(guān)、感應(yīng)式開關(guān)取代蹺板式開關(guān)應(yīng)用于公共場所，將大幅降低照明能耗和線損。

2.6 調(diào)整用電負(fù)荷，保持均衡用電

調(diào)整用電設(shè)備運(yùn)行方式，合理分配負(fù)荷，壓低電網(wǎng)高峰時(shí)段的用電，增加電網(wǎng)低谷時(shí)段的用電;改造不合理的局域配電網(wǎng)，保持三相平衡，使工礦企業(yè)用電均衡，降低線損。

3 配電系統(tǒng)降損節(jié)能的管理措施

3.1 指示管理

用電管理部門應(yīng)進(jìn)行線損理論計(jì)算，并與實(shí)際情況相比較，以獲得較合理的線損指標(biāo)，將指標(biāo)按年、季、月下達(dá)給各基層部門并納入經(jīng)濟(jì)責(zé)任制考核。另外，還應(yīng)將用戶電表實(shí)抄率、電壓合格率、電容率可用率、電容器投入率及節(jié)能活動(dòng)情況等列人線損小指標(biāo)考核，獎(jiǎng)罰分明，調(diào)動(dòng)員工管理積極性。

3.2 無功管理

除進(jìn)行正常的功率因數(shù)考核外，針對一些用戶只關(guān)心功率因數(shù)是否大于0.9，對無功倒送不加重視的情況，有選擇地在用電量大、功率因數(shù)接近1的用戶處裝設(shè)雙向無功電度表;根據(jù)負(fù)荷用電特點(diǎn)，選擇合適的電容器投切依據(jù)。

3.3 諧波管理

隨著電網(wǎng)中非線性用電負(fù)荷，如整流設(shè)備、電熔煉設(shè)備、電力機(jī)車、節(jié)能器具、熒光燈、電視機(jī)、電腦等的大量增加，配電系統(tǒng)中諧波污染日趨嚴(yán)重。諧波不僅會(huì)使系統(tǒng)的功率因數(shù)下降，而且在設(shè)備及線路中產(chǎn)生熱效應(yīng)，導(dǎo)致電能損失。因此，用電管理部門應(yīng)對本系統(tǒng)的諧波存在和污染程度進(jìn)行檢測，做到心中有數(shù)，必要時(shí)應(yīng)采取諧波抑制措施。

3.4 計(jì)量管理

正確的電能計(jì)量既是降低線損的依據(jù)，也是考核技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的依據(jù)。對電度表應(yīng)定時(shí)檢查、校驗(yàn)，及時(shí)調(diào)整倍率，降低電能計(jì)量裝置的綜合誤差。對于關(guān)鍵部位的電度表盡量采用先進(jìn)的全電子電度表，并盡可能的推廣集抄系統(tǒng)。

3.5 統(tǒng)計(jì)分析

分區(qū)、分片、分電壓等級(jí)進(jìn)行線損統(tǒng)計(jì)，定期分析線損現(xiàn)狀，分析電壓、無功工作中出現(xiàn)的問題，提出改進(jìn)措施，確保線損指標(biāo)的完成。做好月、年度線損率曲線，掌握系統(tǒng)有功、無功潮流、功率因數(shù)、電壓及線損等情況，為滿足下年度負(fù)荷增長、提高電能質(zhì)量、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及制定降損措施提供依據(jù)。

4 結(jié)束語

配電網(wǎng)的降損節(jié)能工作不但可以減少用戶電費(fèi)支出，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，挖掘配電設(shè)備供電能力，而且對國家能源利用、環(huán)境保護(hù)、資源優(yōu)化配置極為有利。應(yīng)當(dāng)引起供、用電部門的高度重視。在采用傳統(tǒng)降損節(jié)能措施的同時(shí)，應(yīng)加大科技投入，提高用電管理的技術(shù)水平和管理水平。