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据资料统计,在有空调设备的民用建筑内,照明能耗达到30%,如果民用建筑内没有空调设备,则照明能耗高达70%。照明系统的能耗主要来源于电光源及控制,同时受到环境反射系数以及灯具光效比的影响,照明系统的能耗更大。
供配电、变配电、照明各系统分别运用从以下几种节能方法,实施节能控制措施:合理设计供配电系统、正确选择变压器、改善功率因数。
供配电系统节能方法及控制措施
选择合理的线路。截面较大的导电线缆可以节能,但同时也增大了投资,然而,截面较小的导线电缆使用寿命较短、可靠性低、存在安全隐患,并也潜在巨大的经济损失。所以在设计线路时要以降低线缆损耗为基本原则。电流在线路输送过程中不可避免的要产生功率损耗,当线路本身电阻R在输电电流不变时,输送线路越长则线路本身阻值会越大,从而产生的能耗也就越大。为了降低线路带来的电能损耗,要选用电阻率小的导线,这样可以最大程度上降低线路本身电阻值带来的影响。同时也要尽量减少传输线路的导线长度,线路要尽可能地走直线而非弯路,尽量不走或者少走回头路。
选择合理的供电电压等级。一般来说,输电线路的输电容量及距离和输电线路所能承载的电压强度成正比,电压越高,输送电量越大,输送距离也越远。在一定的电压强度下,如果远距离输送的话,只能输送较少的容量,同理,要输送大容量的电能只能近距离输送。根据供电距离、负荷容量和用电设备等来选择合适的供电电压等级,并合理地设计供配电系统。供电电压强度越大,线路电流则越小,这样一来,输送线路上的电能损耗就越低。变配电所要尽可能地接近负荷中心,通过这样方法来降低线路损失和缩短供电的半径。在一定的供电电压范围内,一般来说提高供电电压等级便可以实现节能,但与此同时要承担更大的投资风险,因此基于多方面的考虑,要选择合理的供电电压等级[1]。
以高速公路隧道供配电系统为例,高速公路隧道不同的设计者对隧道供配电系统的设计方案存在不同,但较多的设计方案在供配电系统方面做得不到位。比如,一些设计人员为避免高速公路隧道内环境污染严重,常将隧道变电所设置在隧道洞口外面,这不可避免地会造成隧道内配电电缆长距离供电而产生功率损耗。而且隧道内使用的变压器存在“大马拉小车”的现象,致使变压器负载在10%至30%左右,加之,高速公路隧道内专门的供配电技术研究较少,这都造成了高速公路存在大量的能耗。
变配电系统的节能方法及控制措施
合理地选择变压器。变压器参数能直接反应其运行状态和空载中的损耗大小,因此在选择变压器的时候要合理选择变压器各项参数,以保证使用低损耗的变压器实现节能。一般来说,低损耗的变压器首选高导磁优质冷轧晶粒取向硅钢片制造,这类变压器质量轻、抗冲击、低能耗且效率高,在降低运行费用和节电方面具有显著的效果。民用常用的变压器是D,yn11接线变压器,但这类变压器在使用过程要注意:提高单相短路电流,确保低压单相接地保护装置动作灵敏度高;限制三次谐波的含量等。
合理地选择电动机。降低电动机能耗的主要方法是提高电动机功率因数和工作效率。一般工业电动机中常见异步电动机,异步电动机的功率因数和工作效率是其最重要的两个经济指标,两者有着密切的关系,因此在改善功率因数的同时也改善了电动机的工作效率。异步电动机的无功功率一般占工厂去也总无功率70%以上,在其空载或者轻载的时候,其功率因数极低,仅有0.2~0.3,而满载的情况下功率因数则很高,高达0.85~0.89。因此,要选用合适的异步电动机,确保其容量不过大,尽量使其满负荷运行。
加大供配电系统功率因数
综合供配电和变配电系统的能耗情况,可以得出改善系统功率因数可以有效实现系统节能。文章前面提到输电线路损耗包括线路无功功率引起的损耗及有功功率引起的损耗两部分。线路传输有功功率是必须的,在供配电的系统中一些设备,比如变压器、电动机以及灯具的镇流器等因其具有的电感性从而会产生一些滞后无功电流,无功电流在高低压线路传输中,无形之中会加大线路功率损耗[2],因此而产生的损耗可以通过以下两种方法避免:
降低用电设备的无功损耗,提高设备的功率因数。精良选用功率因数较高的用电设备,比如同步电动机,电感性的用电设备则可以选择使用带有补偿电容器的用电设备等。
采用静电电容器进行无功补偿。电容器产生的超前无功电流可以抵消用电设备产生的之后无功电流,从而可以有效地提高功率因数,与此同时,在设计过程中选用低压分散补偿、高压集中补偿或者低压成组补偿等方法降低线路整体的无功电流,具体补偿方法要根据具体情况进行选用。
照明系统的节能方法及控制措施
【关键词】供用电工程设计;节能措施
0.前言
目前,能源濒临匮乏阶段,已成为世界首要性问题。供用电工程技术发展迅猛,但伴随着大量能源消耗与浪费,古其已成为国家重点要采取节能减排措施的一个领域,在供用电工程设计中的节能措施变得尤为重要。企业须通过一些手段来进行节能。
1.节能的定义
节能是通过可以忍受的一些措施,包括适当降低能源服务质量应对付能源危机,是一种危机状况下战术手段。而提高能效测试通过技术进步在不影响服务质量的条件下来提高能源效率,以增加效益。
节能是指加强用能管理,采用技术上可行,经济上合理以及环境和社会可以承受的措施,减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费,更加有效、合理地利用能源。其中,技术上可行是指在现有技术基础上可以实现;经济上合理就是要有一个合适的投入产出比;环境可以接受是指节能还要减少对环境的污染,其指标要达到环保要求;社会可以接受是指不影响正常的生产与生活水平的提高;有效就是要降低能源的损失与浪费。 十一五我国节能减排目标是2010年万元GDP能耗由2005年的1.22吨标准煤下降到0.98吨标准煤左右,下降20%,实际做到下降19%,目标基本实现。十二五提出万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤,比2010年的1.034吨标准煤下降16%,我们认为,随着节能减排边际效用的降低,未来5年国家对节能减排的力度将有增无减。工业节能、建筑节能仍将是十二五节能减排重点,具体子行业包括正艺科技的余热锅炉、高效节能电机、建筑节能、照明节能系统等。三部门明确,该管理办法适用的行业为国务院有关文件规定的电力、炼铁、炼钢、焦炭、电石、铁合金、电解铝、水泥、平板玻璃、造纸、酒精、味精、柠檬酸、铜冶炼、铅冶炼、锌冶炼、制革、印染、化纤以及涉及重金属污染的行业。
供电工程是目前我国工程建设中的重要部分,节能在其中占有很大比例,有效采取节能措施对我国工程建设和经济发展还有人们正常的生活起着至关重要的作用。
2.供用电工程设计中的一些节能措
2.1对计量方式进行合理的设计
在供电工程设计中,电力工程的计量方式异常重要,各个企业应给予高度的重视。计量方式可以对用户消耗的电量,各个用电器的电量消耗进行统计,可是若计量方式出现差错或者出现不合理的地方就会使许多问题不断发生。因此,设计合理的计量方式是首要问题,用以详细分析电器内不同区域的耗电情况,进行统计,更加直接明了的显示耗电的具体数值。建筑电气能源消耗结构如图 1 所示,由图可知,可以分别计量照明>电梯>空调等具体设备的能耗,进而通过行政措施或检测软件对其进行有效控制,以减少不必要的电力消耗,从而降低能耗,减少能源浪费,达到节能的目的[1]。
2.2配电系统的合理设计
配电网是电源或输电网获得的电能构建成多层次化的网络。是整个供电工程的核心,只有对其进行合理的措施才能够真正的达到节约的要求。全部配电网系统是将电力转变成客户所需要的资源,应用分配的方式层层使用。根据不同级别的配电网,就学要结合其自身的内部结构要求进行设计,设计者需要查找大量的资料进行调查研究,从而获得准确地资料。详细了解配电网的内部结构至关重要。
除此之外,由于工程的容量的对供电方案极为重要,所以对电容量的设计也是无可厚非的重要。因此许多企业开始根据电量的需求对工程进行的扩充增建,但同时有许多弊端,浪费很多能源与金钱。在设计的过程中,安全性、不变性与可行性是需要设计者考虑的因素。还有一项需要设计者考虑的是配电变压器选址。许多实验证明,只有在供电工程设计中各个企业还要重视前期工作,将配电站的设置工作和选址工作做好,才能真正达到好的经济效益。如果不这样做则会引起很大的浪费和损失。此外,各个企业最好还要合理化设计供电工程内部结构,尽量减少多余的环节与无用、浪费电量区域。通过这些措施有效减少出现故障的几率,借以达到节能的效果,减少材料的浪费。环节太多的弊端就会是能源浪费增多,将电量浪费在不必要的环节上,不利于节能。因此,与设计师协调好设计方案至关重要[2]。
2.3对节能设备和技术的应用
节能设备是达到节能效果的关键,选用效果好的节能设备能节省很多电量,提高效率。随着高速的科技发展,设备在不断强化与更新,选用高效节能的设备会达到事半功倍的效果。节能设备的应用在供电工程领域占据极大地的发展空间。在配电工程中,企业应淘汰耗能高的设备,尽管新兴的节能设备会有一定的经济费用,但总体上会使利大于弊,选用新型的节能设备将减少大量损耗。除此之外,我们可以想选用导电性能较好的铜芯材料,减少电力在配送过程中产生的热损耗。尽管投资巨大,但最后的收益是无法想象的,最终结果是收益大于投入。
选取较高的节能技术也是达到节能的措施之一,总体来说,国外的科学技术较为发达,我们可以不断的学习国外技术,引进国外技术,从而来减少自己企业技术匮乏或不精确带来的损失。有许多企业乐于用LCD液晶显示器,其背光光源的功耗直接决定了LCD的功耗,传统的CCFL背光灯的缺点就是功耗比较大,而解决这一部分的最佳选择就是采用LED(发光二极管)背光。LED背光源非常节电。其功耗要比CCFL冷阴极背光灯更低一些。LED内部驱动电压远低于CCFL,功耗和安全性均好于CCFL(CCFL交流电压要求相对较高,启动时达到1,500~1,600Vac,然后稳定至700或800Vac),而LED只需要在12~24Vdc或更低电压下就能工作。另外,虽然CCFL的发光效率并不比LED逊色,但是由于CCFL是散射光,在发光过程中浪费了大量的光,这样一来,反而显得LED光的效率更高。而由于效率更高,可以减少采用LED灯的数量,其设计可以更加合理,也减少了露光的麻烦。
3.结语
由于世界电力日趋紧张,人们关于此的节能认识也逐步提高,供电工程节能措施的运用也变得更加广泛。加快节能设备设计的发展。本文通过对供电工程的合理配置、供电选址、节能设备的选用等进行了一系列的介绍与分析。由于方法的多种多样,节能措施还有许多没有列出来,还有一些节能效果可能更好的节能措施还在设计师的探索之中。我们应该做的就是不断科学规划化我们供电工程结构,从而更好地发展我国供电工程,保证其节能高效。 [科]
【参考文献】
关键词:煤矿企业;供电系统;节能降耗;技术措施;线损管理
通过简单分析煤矿供电系统现状所存在的问题并总结归纳造成当前煤矿企业供电系统用电能耗高的原因,有的放矢制定相应的节能降耗技术措施,可以有效降低煤矿企业经营用电成本,实现提升企业经济效益的目的。
一、煤矿企业供电系统现状
管理线损电量和技术线损电量是煤矿企业供电系统中所存在的主要电量。下面进行简单概述:管理线损电量主要指的是煤矿企业在供电系统管理中,特别是在电能数据计量统计等一些环节中,因一些人为性因素,比如统计计算错误、电能计量装置出现漏抄、错抄或者客观性因素,如电能计量装置出现误差等所引起的煤矿企业电能损耗。针对管理损耗,完全可以通过强化相关管理措施,如构建并完善电能计量管理制度、提升企业供电系统管控力度等方式来降低企业用电损耗,节省不必要的成本开支,提高企业的经济效益。技术线损电量主要指的是煤矿企业供电系统电能因设备或者线路出现阻抗情况,使得电能在消耗、分配调度以及传输过程中直接损失在变配电设备以及供电系统线路上的电量。技术线损电量也被称之为空载损耗,亦或者负载损耗。针对煤矿企业供电系统技术线损电量可以通过选择较为先进的系统设备和节能降耗技术有效节能降耗,提升供电系统电能的有效利用率。
二、煤矿供电系统常用节能降耗技术措施
(一)管理措施
在煤矿企业供电系统节能降耗管理中,强化管理手段迫在眉睫。节能降耗管理措施主要从两方面着手:其一,强化煤矿企业生产用电节能降耗管理。煤矿企业生产运营是企业的主要工作,也是企业的基本工作,从生产环节着手节能降耗,采取有效管理手段,强化节约用电理念,能够为企业节省一笔不小的用电开支。可以通过提高企业供电系统的供电功率因数来提升供电有效利用率。采用SVG无功发生器等自动无功补偿以及谐波治理装备或者合理投切供电系统中的无功补偿装置进行技术改正升级以提升供电系统的供电功率因数。同时要做好对煤矿企业供电系统的定期维护检修,及时发展供电系统中出现的故障问题,并及时维修,认真考察监督供电设备的开机率,以免设备长期处于空转运行的状态中,以此提升电能有效利用率。其二,要强化煤矿企业用电计量考核制度。按照供电系统的构造情况,企业机电科人员要统计归纳企业井下以及地面上所有的生产用用电计量设备,同时参考处于作业状态中的机电设备的使用功率以及频率,针对整个企业生产部门制定以月为单位的电耗定额承包管理制度,完善相关奖惩机制,对企业的单耗定额和用电总量限额进行全方位动态双向考核,并定期进行能耗分析,及示发现解决问题,有效提升企业的经济效益。
(二)技术措施
煤矿供电系统节能降耗的技术措施主要分为一下几方面展开论述:其一,合理选择变频调速设备。选择合理的变频调速设备改造升级机电设备的原有控制模式,能够有效提升电机拖动系统运行电能转换效率,解决机电设备控制设备所存在的不足之处,还能够大大节约电能资源,提升设备的使用寿命周期和工作效率,减少因设备维修等的额外投资。对煤矿井下大功率机电设备通过选择变频调速控制系统催风机、泵类等机电设备进行升级改造能够有效提高单机平均节电效率,变频调速控制系统的节能效果显著。且选用变频调速控制系统电机因处于软启动工况中,并不会产生较大的启动冲击电流,能够有效节能降耗。其二,供电系统经济调度方式要合理。结合企业工程建设电力负荷和作业面的大小针对单母线或者双电源的供电电气主接线进行系统运行方式的经济调度。煤矿企业供电系统经济运行的实现可以通过选择单母线分段或者不分段的运行方式,或者选择单台配电变压器运行或者两台配电变压器并列运行。例如完全可根据工程用电负荷大小配一台配电变压器投入运行满足用电需求,而当工程扩建用电负荷增加再投入一台配电变压器并列运行,如此进行灵活规划供电系统,大大增加了供电系统的操作灵活性和供电的可靠性,同时有效降低了能耗。其三,配电变压器的运行要合理。煤矿供电系统的运行电压对配电变压器的损耗影响相当大,处于5%的电压下,配电电压器的线损就会增加15%左右,而若处于10%的电压下,配电电压器的线损就会增加到50%左右。此外,供电系统若处于过电压运行工况,则还会增加配电变压器的空载流量,会大大加快配电变压器的老化绝缘速度,增加系统的无功损耗量,同时还会降低变压器的综合使用寿命。因此,配电变压器的运行要经济合理。其四,供电系统的规划要合理。煤矿企业供电系统规划工作要做到科学、合理。综合考虑企业用电容量、用电分布情况、用电等级以及用电负荷等等因素制定并优化供电系统规划。相关数据也表明,通过负荷优化组合、关停并转以及线路优化布设等方式对煤矿企业矿井和地面上高低压供电系统进行综合规划后,大大降低了煤矿企业供电系统的电能损耗,取得鲜明的优化规划效果。
三、结语
煤矿企业用电负荷随着企业建设容量和规模的不断增加和扩大而呈现持续增长的趋势,因受建设投资资金以及技术水平影响,煤矿企业供电系统存在诸如供电半径远超规定范围、多种电压等级并存以及供用电电压过低等种种不利情况,在此情况下,必须综合企业当前电力负荷增长的切实情况以及供电结构选择较为合理的节能降耗措施,确保煤矿企业供电系统正常、稳定而又经济有效运行。
参考文献:
[1]赵欣欣.煤矿供电系统常用节能降耗技术措施探讨[J].科技与企业,2012,08:149.
[2]董娟.论述煤矿供电系统常用节能降耗技术对策[J].科学中国人,2015,29:23.
[3]张蓓佳.煤矿企业节能减排动力机制及体系构建研究[D].中国矿业大学(北京),2013.
[4]高艳凤.煤矿供电及设备的节能与降耗探讨[A].今日财富杂志社.2016年第二届今日财富论坛论文集[C].今日财富杂志社:,2016:1.
关键词:供配电设计;节能;方法及措施
中图分类号:TE08文献标识码: A
引言
我国电能资源相对比较紧张,能源消耗量偏高,加之严重的浪费现象,节能工作显得尤为迫切。我们每一个人都应该为当前的节能工作献出一份力量,尤其是电气设计人员,更应该认识到节能工作的重要性,在供配电设计时注重节能技术、措施的创新与应用。
一、供配电系统总体规划节能措施
供配电系统的节能总体设计要充分考虑用电设备特点、负荷容量、供电分布与距离等多种因素,系统规划最好简单可靠,便于操作。变配电所应该尽可能地接近负荷中心,这样能够在一定程度上减小配电的半径,降低线路电能损耗。合理确定变压器的台数及容量,使其适应因季节性带来的负荷变化,能快速切换变压器,降低因轻载带来的电能浪费。
(一)降低配电线路损耗
导线的选择不仅涉及供配电系统的经济、安全运行,还关系着电能损耗问题,它是供配电系统中功率传输的主要载体。影响线路损耗的因素主要是传输系统电流与阻抗的大小,因此降低供配电线路损耗可以从这两方面考虑。主要措施有:根据实际用电负荷的大小选择合适的导线截面与形式,如用电缆替代架空线路来降低传输线路阻抗;传输有功功率不变的情况下,可通过提高传输线路电压等级、提高传输系统功率因数等方式来减少传输线路电流,缩小线路损耗;合理设置配电箱和配电所等设备,在可能的情况下尽量将其靠近用电负荷中心;在满足施工技术要求的基础上尽量减少线路敷设长度。此外,需要注意的是,由于不同材料的导线经济、资源、输电要求等都不一样,因此在选择线路的时候一定要综合考虑供电系统中长期运行的经济效益、供电质量安全等因素,根据具体工程实际需要来确定最优的导线形式及截面。
(二)合理选择供电电压等级
正常情况下,输送容量的大小和距离的远近都同输电线路的电压等级正相关。一般情况下,输电线路的电压越高,可输送的容量越大,输送的距离也越远。在相同电压下,要输送较远的距离,则输送的容量就小,要输送较大的容量,则输送的距离就短。在同样的电压下,输送距离较远时,输送的容量就比较小,输送距离较大时,输送的容量就比较大。供电电压等级的选择与供配电系统的设计要充分考虑用电设备、供电距离和负荷容量等因素。供电电压越高,则线路电流越小,线路上损耗的电能也就越少。
二、变配电设计节能技术与措施
(一)低压电器节能措施
通常,每只低压电器所消耗的电能并不大,但是低压电器使用量比较大,并且应用范围广,是一种典型的量大面广的基础元件,它的总消耗电能数字比较大。所以,供配电设计中采用有效、可靠、新型节能低压电器也是极其重要的一个环节。如选用JR20(JR36)系列、T系列热继电器取代JR16系列热继电器;用RT20系列,(NT型)系列熔断器取代RT10系列熔断器等。此外,还可以应用交流接触器的节能技术,其原理是将接触器电磁操作线圈由交流改为直流,这样就可以避免短路环与铁芯中的损耗功率,提高节能效果,还可以同时降低线圈噪声与温升。
(二)电动机节能技术措施
提高电动机的工作效率是降低电动机能量损耗的主要方法,所以在供配电设计时要合理选择电动机的容量,切忌容量过大,而应该保证其满负荷运行。并尽量以高效能的节能型电动机来替代高耗能的老式电动机。恒负载连续运行,功率在250KW及以上,宜采用同步电动机;功率在200KW及以上则宜采用高压电动机。一般不选择直流电动机,除特殊情况要求。在实际的工程设计中,电动机的节能技术措施只能贯彻在运行过程中,因为其多数都是由专业设备配套而来,并且是经设备制造商同意供应的。所以通常采取的措施是利用变频调控电动机,当负载率出现变化时使其自动调节转速,进而提高电动机轻载效率,节约电能。
(三)变压器节能技术措施
变压器广泛应用于电力系统中,它是一种电压变化设备。在变压器的选择过程中,要依据计算负荷、负荷性质和生产班次,全面分析经济投入和运行维护费用,合理选择其容量与电力符合相适应的变压器,以有效降低电能损耗。最好选择S9 、S11、SG(B)10 、SC(B)10等节能型变压器。因为这些变压器选用的是优质硅钢片,并对铁芯和绝缘结构进行了改进,可以在某种程度上减少电流密度,降低空载和负载损耗。另外,变压器线损取决于变压器绕组电阻及流过绕组电流的大小,并与负荷率平方成正比,所以还应该尽量选择阻值较小的绕组,如选用电阻率更低的无氧铜线,并经过 一系列附加的表面处理,更光滑,无毛刺尖角,使变压器的负载损耗更低,电气性能更为可靠。选用优质层压木绝缘件,绝不开裂,即使在短路电流作用下,也纹丝不动。选用经过深层过来的变压器油,更低的含水、含气、含杂质水平,变压器工作更加可靠 。选用优质的橡胶密封材料,有效防老化,杜绝渗漏。所有原材料厂家均经过按照国家标准ISO9001的严格审查。为了改善电能质量,在电网电压波动较大的情况下,可以考虑选择有载调压电力变压器;而地下建筑、高层建筑和对消防要求比较高的单位场所,比较适合选用低损耗节能型干式电力变压器。
(四)照明节能设计
在工业单位、居民用电以及公共设施和交通道路等用电设施,照明设备在供电配电体系的用电量很大,照明设备的节能设置是设计工作者不能忽略的一个重点。在策划照明设备时,能够充分的使用自然光,进行合理的计算分配,对照明设备、电源还有照明设备的开关方式适宜的开展选择。
在照明电量计算上,要根据现在使用的照明策划规范,对照明亮度、功率数开展计算,同时进行审核。在使用低电压配电体系里留存的很多的单相载重,对此,在策划中分派载荷时,要按照三相载荷进行分派,防止因为三相载荷分派不匀称而导致三相不对称增加变压设备及电线的消耗。
在节能效果方面,照明灯具和电光源的选择尤为重要。随着科技的发展进步,照明灯具和电光源不断向节能高效力方向发展,其节能效果十分显著。与普通白炽灯对比,T8型荧光灯的节能可达10%,TS型荧光灯比T8型节能效果更好,紧凑荧光灯比普通灯具的使用寿命长,节能效果好;高压钠灯替代高压汞灯,可节能约37%,金卤灯替代高压汞灯,可节能约30%。
(五)人工无功功率补偿
在工业企业的供配电设计中,通过对电动机、变压器等感性负载进行一系列的选型,可以提高这些在工业、企业无功功率损耗中占较大比重的用电设备的自然功率因数。
此外,可以进行人工补偿无功功率,即采取装设无功功率补偿设备的方式进而提高功率因数。对于感性负载的人工无功功率补偿,通常采用并联电力电容器的方法。为了尽量减少线路损耗和电压损失,宜采用就地平衡补偿,即低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿,高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿。可以针对补偿的具体情况,选择单独就地补偿、集中补偿及分散补偿等形式以及手动或者自动的投切方式。以节能为主进行无功自动补偿时,在调节方式的选择上,应采取无功功率参数调节的方式。
在采用并联电力电容器进行人工无功功率补偿时,因为并联电容器的容性阻抗特性、阻抗及频率成反比等特点,使得电容器容易吸收谐波电流而引起过载发热,当其容性阻抗和系统中的感性阻抗相匹配时,容易构成谐波谐振,使电容器发热造成绝缘击穿的故障增多。所以,通常在采用并联电力电容器进行人工无功功率补偿的同时,要采取相应的谐波治理措施,防止谐振造成电容器绝缘击穿故障。
结束语
节能现已成为一项全民总动员的长期、艰巨任务,电气设计人员自然也要提高认识,在供配电设计中制定合理的设计方案,有效降低电能损耗,提高供配电系统运行的经济性,身体力行促进节约型社会的建设。
参考文献:
[1]刘伟. 供配电设计中的节能方法和措施初探[J]. 科技资讯,2013,16:91.
关键词:电力工程;供配电,设计;节能
当前,根据有关资料,全国电网的损耗约占总发电率的5.32% ,因此如何尽量降低供配电环节的电能损耗具有重要的意义。《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》在能效目标上明确提出:要确保到2010年,单位国内生产总值能源消耗降20%。节能应涵盖建筑、结构、设备和使用等方方面面。在此分析了供配电设计中的一些节能措施,仅供参考。
1、供配电系统总体规划方面的节能措施
供配电系统总体的规划设计,应充分考虑负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素,做到系统尽量简单可靠,操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心,以缩短配电半径,减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数,以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器,实现经济运行,减少由于轻载运行造成的不必要的电能损耗。
1.1供电电压等级与节能
根据负荷容量、供电距离及用电设备等因素,合理设计供配电系统和选择供电电压等级。供电电压越高则线路电流越小,线路上损耗的电能就越少。
变电所应尽量靠近负荷中心以缩短供电半径、减少线路损失,在供电电压的范围内提高供电电压的等级,可以达到节能的目的,但却要增加投资。对此,必须进行方案的经济比较。供电电压与负荷大小、输送距离有一定关系,可参见表1。
表1.线路电压、输送功率与输送距离关系
1.2线路设计的选择与节能
输电线路有架空线路与电缆线路两种,导线电缆的截面选择过大,虽然可以达到节能的目的,但却会增加投资;选择太小又会影响可靠运行,缩短使用寿命,带来安全隐患及经济损失。
设计时架空导线截面应按经济电流密度合理选择,较长距离的大电流回路或35kV以上的高压电缆,应选择经济截面。
线路设计时应遵循减少线路损耗的原则。配电线路有电阻,有电流通过时会产生功率损耗,其公式为:
P=3I2R・10-3
式中: P―――三相输电线路的功率损耗(kW);
I―――线电流(A);
R―――线路相电阻(Ω)。
其中,“R”线路电阻在通过电流不变时,线路长度越长则电阻值越大。如果一个工程线路上下纵横交错,对于一般工程线路总长不下万米,大工程更长,造成的电能损耗是相当可观的。所以,减少线路能耗必须引起设计人员的足够重视。在具体工程中,线路上电流一般是不变的,要减少线损,只能尽量减少线路电阻。线路的电阻R=ρL/S,即与导线电阻率ρ、导线长度成正比,与导线截面S成反比。因此,要减少电阻值应从以下几个方面考虑:
(1)尽量选用电阻率ρ较小的导线,如铜芯导线较佳,铝线次之;
(2)尽可能减少导线长度。在设计中线路应尽量走直线少走弯路,在低压配电中尽可能不走或少走回头路,变电所应尽可能靠近负荷中心;
(3)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,在选定线截面时要加大一级线截面。这样虽增加了线路费用,却因节约能耗而减少了年运行费用,综合考虑节能经济时还是合算的。
2.变配电设计方面的节能措施
2.1合理选用变压器
变压器是电压变换设备, 广泛应用于电力系统,特别是10kV 和35kV 电压等级的变压器,在电力和配电系统中普遍使用,数量巨大。据估计,目前在电网上运行的10 kV 和35kV 级变压器约有10 亿kVA 以上。由于使用量大,运行时间长,变压器在选择和使用上存在着巨大的节能潜力, 特别是量大面广的10kV 和35kV 级变压器。选择高效节能产品,不但对节约能源具有重要意义,同时还可以大大降低变压器的运营成本,是企业改善经济效益的重要途径。因此,选择变压器时,应选用低损耗节能型变压器,如S系列或S10系列、S11系列,目前广东佛山最低配置用到S11的变压器。对于高层建筑、地下建筑、化工等单位及对消防要求较高场所,宜采用低损耗节能型干式电力变压器(SG10、SG11、SC6 等系列) 。对电网电压波动较大,为改善电能质量,可采用有载调压电力变压器。
2.2多采用变频设备
变频器节电可以从4个方面节电:第一,软启动,一般交流电动机的启动电流为电动机额定电流的6~7倍,变频调速启动电流不超过电动机的额定电流。第二,节省设计冗余,一般设计都按照使用时的极端条件,因而都留有设计冗余,有的余量很大,形成大马拉小车。变频调速可以把这部分冗余节省下来。即负载变化时,变频器进行调速,电动机输出的轴功率相应变化。第三,调速节电,电动机轴上的输出功率和转速及负载转矩之间的关系如下式:
P=TN/97.4
式中: P为电动机轴上的输出功率; T为负载转矩; N为电动机转速。转矩按平方降低特性的电动机如风机泵类, T∝N2,P∝N3,由此可知,转速下降,轴功率变小,这是变频调速的主要节电原理。以一台75kW的锅炉引风机为例,采用变频器后,节电相当可观。数据表明:应用变频调速装置其节电率可达到50%左右,并且风机所需风量越低,应用变频调速节电效果越好。第四,功率因数高,一般在0.95以上,节省无功,减轻了变压器的负担。
由于变频器的优异性能,许多以往采用电磁调速电机的设备都改为变频调速,在实际工作中改造采用变频器调速,既节省了电能,又优化了工艺。变频调速确实是节能降耗的好技术,已被许多企业认可并采用。
2.3提高供配电系统的功率因数
功率因数提高了, 可以减少线路无功功率的损耗,从而达到节能的目的。前面提到的输电线路损耗P 中包含了线路传输有功功率时引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损。传输有功功率是为了满足设备功能所必须的,是不变的。而在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器等都具有电感性,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。然而,这部分损耗是可以避免的, 可以通过以下两种方法来降低损耗:
(1) 减少用电设备无功损耗,提高用电设备的功率因数。在设计中, 应尽可能采用功率因数高的用电设备,如同步电动机等,电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备(如配有电容补偿的荧光灯) 等。
(2) 用静电电容器进行无功补偿。电容器可产生超前无功电流以抵消用电设备的滞后无功电流,从而提高功率因数。同时减少整体无功电流在具体设计时可采用高压集中补偿、低压分散补偿和低压成组补偿等方式,可根据具体情况选择补偿方式。
3.照明设计方面的节能措施
照明节能设计应提倡绿色照明。绿色照明并不只是照明节能,而是在有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量,保护身心健康的基础上达到节约能源、保护环境的目的。因此,照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下,力求减少照明系统中光能的损失,从而最大限度的利用光能。通常照明的节能措施有以下几种:
(1) 充分利用自然光,这是照明节能的重要途径之一。在设计中,电气设计人员应多与建筑专业配合,做到充分合理地利用自然光,使之与室内人工照明有机地结合,从而大大节约人工照明电能。
(2)《照明设计规范》规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等。照度标准是不可随意降低的,也不宜随便提高。要有效地控制单位面积灯具安装功率, 在满足照明质量的前提下一般房间(场所) 应优先采用高效发光的荧光灯(如T5、T8 管) 及紧凑型荧光灯;高大车间、厂房及室外照明等宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。
(3) 推广使用低能耗、性能优的光源用电附件,如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等,公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具,紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器,气体放电灯宜采用电子触发器。
(4) 改进灯具控制方式, 采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关;高级客房采用节电钥匙开关;公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关;走道、楼梯人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。
4、结语
总之,节能是一项涉及全社会的工作,电气设计人员在设计中应从安全性、可靠性、经济性及节能等方面进行综合考虑。选择合理的设计方案, 尽可能有效地减小电能损耗,提高供配电系统运行的经济性,对提高电能的利用率、节约电能、促进经济可持续发展和建设节约型社会具有重要的意义。
参考文献:
[1]工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社.
[2]变压器经济效益评价方法[M].北京:国际铜业协会.