从供配电、变配电、照明等三个方面论节能方法及控制措施分析

2012-08-15赵鑫

科技传播 2012年23期

赵鑫

山西省交通信息通信公司，山西太原 030006

根据相关资料报道，近年来，我国电网损耗占总发电的5%左右，如果照目前社会发展速度来说，未来供配电、变配电及照明所产生的电能损耗不可估量。为了更好落实我国特色社会主义建设过程中关于建设资源节约型、环境友好型社会的思想，应将节能作为重要抓手。本文从供配电、变配电、照明三个方面讨论具体节能方法及控制措施。

1 供配电、变配电以及照明系统的能耗

1.1 供配电系统的能耗

供配电系统的能耗主要是供配电线路的能耗。电能在输送的过程中，从电网到建筑物要经过一级、二级降压，由高压线或低压线送至用电设备。在电能输送的过程中产生的损耗称之为线变损耗。供配电的线变损耗有：高、低压架空线损耗；各级降压变压器损耗；电缆线路损耗；用电设备线路损耗及其他损耗等。

1.2 变配电系统的能耗

变配电系统中最主要的是变压器，作为一种电压变换设备，不可避免的存在着耗能损失。一般来说，变压器的使用量较大、运行时间较长，其产生的能耗就越大。变压器损耗包括无功损耗和有功损耗两个方面。无功损耗一部分是由空载电流造成的，它与传输线路的铁芯有关，与负荷无关；另一部分由一、二次绕组产生的漏磁电抗损耗，这部分损耗和负荷电流的平方成正比。变压器的有功损耗分为铁损（空载损耗）和铜损（短路损耗）。

1.3 照明系统的能耗

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。

2 供配电、变配电、照明各系统的节能方法及控制措施

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。

2.1 供配电系统节能方法及控制措施

2.1.1 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。

2.1.2 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。

2.2 变配电系统的节能方法及控制措施

2.2.1 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。

2.2.2 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。

2.3 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：

2.3.1 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。

2.3.2 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。

2.4 照明系统的节能方法及控制措施

照明的节能理念是绿色照明，绿色照明不单可以满足照明节能，同时还可以在人们工作、生活、生产以及学习过程中起到保护身心健康、节约能源、保护环境的作用。照明的节能要求在确保照明质量和视觉效果的前提下，最大可能地降低照明中光能损失，从而充分利用光能。常见的照明节能措施有：1）充分利用自然光，使其与人工照明相结合，这样可以尽可能地实现人工照明的节能；2）《照明设计规范》中对不同场所的照度标准、照明功率以及视觉要求等都有明确的规定，要严格遵守照明设计规范进行照明设计；3）要加大推广使用性能优良、低损耗的光源用电期间，比如节能型的电感镇流器、电子镇流器、电子变压器或电子触发器等，在公共场所内部的荧光灯适合选用无功补偿的灯具，气体放电等适合选用电子触发器，紧凑型的荧光灯则优先选择电子镇流器等等；4）采用适当的节能型装置或者开关也是有效的节能方法之一。根据照明特点可以使用分区控制、适当增加开关点等。