浅析电力工程供配电设计节能技术和措施

杨喜国

（郴州郴能电力勘察设计有限公司 湖南郴州 423000）

浅析电力工程供配电设计节能技术和措施

杨喜国

（郴州郴能电力勘察设计有限公司 湖南郴州 423000）

供电系统是供应基础能源的重要系统，在人们的日常生产和生活中发挥着十分重要的作用，在电力工程供配电设计中，节能技术的应用有利于提高供配电效率和质量。对此，本文首先对电力工程供配电系统进行了介绍，然后对电力工程供配电系统电能损耗影响因素进行了分析，并且有针对性的提出了一系列供配电系统节能设计措施。

电力工程；供配电设计；节能技术

1 引言

随着我国经济的快速发展，各行各业对电力的依赖性日益增强，这就需要更多的能源来产生足够的电能，但是，能源危机和环境污染已成为制约世界工业发展的瓶颈。基于此背景，需要着重考虑电力设计中的节能问题，提高电能的利用率，进一步推动我国经济的健康、快速发展。

2 电力工程供配电系统概述

电能是二次能源，其在实际应用中，可以通过电力传输分配至电力用户，属于清洁能源。电力系统综合性较强，是由于电力网、电力设备发电厂、变电站等所组成的。电力系统工作方式主要包括电力生产、转换、电力传输、电力分配、电力使用等等，具有统一性特征。在电力系统中，供电和配电系统是十分重要的组成部分，对电力系统供电和配电进行科学合理的规划，有利于提高电能利用效率。现如今，我国很多供电系统主要采用干线式系统和放射式系统，但是，干线式系统在实际应用中如果发生故障问题，则危害较为广泛，维修难度比较大，会对电力生产造成不良影响。

3 电力工程供配电系统能源浪费影响因素

3.1 供配电系统设计不合理

有些地区电网用电负荷比较分散，与配电系统之间的距离比较大，供电电压等级选择较低，在电能输送过程中，容易造成浪费问题。

3.2 电网容量与负荷不匹配

随着人们生活水平的提高，耗电量的持续提升，很多配电网的设施及导线都和目前的耗电量不符，供电可靠性受到影响，而这就会造成供配电系统能耗增加。

3.3 三相负荷不平衡以及高次谐波作用

谐波电流会对供配电系统造成不良影响，而且电能消耗量较大，甚至可能会对供配电线路及电器设备产生严重的损害。

3.4 无功功率匮乏

无功功率会导致供配电系统电能质量降低，而且还会在一定程度上限制变配电系统供电容量，甚至会产生线损问题。如果无功功率补偿不及时或者补偿不足，则会造成电能损耗问题。

3.5 供配电系统压力

随着人们对于电量需求的不断提高，供配电网络系统压力也在不断加大，有些用电单位的供电电压较低，无法满足耗电量需求，供电稳定性较差，而且电能损耗量较多。

3.6 配电设备性能

配电设备性能会直接影响供配电系统的电能损耗，比如，如果变压器空载损耗量较大，则会严重影响供配电系统电能输送效率，甚至会造成严重的电能损耗问题。

4 电力工程供配电系统节能设计要点

4.1 优化供配电系统规划设计

在设计供配电系统的总体方案时，应该综合考虑供电距离、用电负荷大小、用电特性、用电负荷等等，合理确定电力系统电压等级，对供配电系统进行科学合理的规划。为了提升供配电系统电能生产效益，应该结合实际情况适当减少配变电级数，同时简化电力接线形式，合理选择变压器台数和容量。除此以外，还需要注意的是，在对季节变化较大的地区进行变压器容量选择时，应该综合考虑电力负荷变化情况，对变压器技术性和经济性进行科学合理的分析。

一般情况下，随着供电电压的升高，线路电流会逐渐降低，对此，为了减少供电线路中的电能损耗，应该合理采用供电电压方式，同时，还需要注意的是，应该尽量将总变电所以及配电所建设在距离符合比较近的位置，这样才能缩短供电半径，并且降低供电线路损耗。除此以外，在满足供电电压的基础上，还可以适当增加线路电压等级，提高电力系统节能性能。在此过程中需要注意的是，在提高线路电压等级的同时，还应该适当提升电气设备的绝缘性能，而这就会造成电力系统投资成本增加，所以还应该综合考虑技术经济指标。

4.2 供配电线路设计

对于建筑电力线路的设计规范而言，电缆线路与架空线路是比较常见的电力运输形式，而这均采用金属导线进行电能分配和利用，而且都需要根据相应的损耗预设，配置出符合节能设计的相关电压、电阻和功率参数，并且将电路的整体运行与电阻设置构建在同一比例中。除此以外，技术人员在进行节能设计时，还需要综合考虑功率损失和负荷值，如果损耗负荷不便，则功率损耗与电压、功率因素成反比，与电阻成正比。因此，在设计过程中，需要根据以上内容合理配置配电线路。

4.3 平衡三相负荷

低压配电网在运行中，往往因为三相负荷电流不平衡、电动机冲击电流过大等，而造成电网电压不稳定，三相电压不平衡，这样不但影响电压质量，而且也会增加线损。处理三相电不平衡度的问题，设计环节除了要尽可能的让三相负荷保持基本的平衡外，还可以采用高效的省电装置，对上述的电压不稳定、三相电压不平衡、电动机冲击电流过大等都会得到有效的解决，同时，还会延长省电装置的寿命，实现电压的平衡度和稳定性，从而实现省电节能的目的。另外，抑制谐波也是降低电力工程能源损耗的重要途径。所谓的谐波就是指会对供配电系统供电效率产生较大影响的事物，谐波的存在不仅会产生极大的能源消耗问题，还会对接入系统中的设备产生较大的破坏，因此，必须对供配电系统中的谐波进行及时有效的处理。通常会采用滤波器来处理谐波，在实际应用中将有源和无源结合起来能够起到更好的处理效果。另外，还可以采用在变压器的低压范围内安装滤波器的方式来处理谐波。除了上述的这些主要因素外，在供配电的过程中，线路的设计、相关设备的选用等都会对能源消耗率产生影响，在采取节能措施时可以综合这些因素进行科学有效的处理。

4.4 人工无功功率补偿设计

为了减少线路中无功功率的损耗，提高系统的功率因数，从而实现节能。除了之前提到的异步电动机等感性负载给系统提供无功功率之外，还可以采取其他人工无功功率的补偿措施，而且人工无功功率补偿具有很好的灵活性，可以根据无功功率的大小，来合理选择适用的无功功率补偿装置。采用并联电力电容器进行人工无功功率补偿时，一般会采用相应的谐波治理措施，这就可以有效地防止因谐振而引起电容器绝缘击穿故障。对于线路上的损耗，要充分保证人工无功功率补偿的平衡性，而且补偿要有方向性，对于高压电容器应向高压部分进行补偿，低压电容器应向低压部分进行补偿。

4.5 合理选择供电电压等级

通常情况下，输电线路的电压越高，可输送的距离越远，输送的容量越大。在相同电压下，为了提高电能输送量，需要缩短输送距离；为了增加输送距离，则需要减小输送容量。因此，需要根据供电距离、用电设备、负荷容量等因素，对供电电压等级以及供配电系统进行科学合理的设计。随着供电电压的增高，线路损耗中的电能越来越少，而线路电流越来越小。因此，在供电电压的范围内，应该尽量提高供电电压等级，以此提升电力系统节能性。

4.6 合理选择电气设备

①供配电系统中变压器的选择，变压器能够根据电能输出的负荷量进行调整，可以将某一种电压等级的电能转换成另一种电压等级的电能，是供配电系统中电压变换的必要设备。目前，10kV和35kV电压等级的变压器在供配电系统中应用面很广，由于其使用量大、运行时间长，所以选择高效节能的变压器有着重要的意义。在变压器各种型号中，S9、S10和SC10系列产品，这些型号的变压器的铁心均采用优质的冷轧晶粒趋向硅钢片，可以有效地降低铁心中的损耗，从而实现节能目的。②电动机的选择，异步电动机在工业领域中被广泛应用，电动机运行的两个重要指标是功率因数和效率，通过改变异步电动机效率，能够有效改善功率因数。另外，异步电动机还会引发武功功率，当异步电动机在空载或轻载时，功率因数比较低，对此，为了有效提升异步电动机功率因数，应该采用变频调速控制电动机，使其可以根据负载不同自动调节转速，进而提高电动机的功率因数，从而实现节能。

5 结语

为了促进社会经济可持续发展，必须采用科学合理的节能技术降低电能损耗。在电力工程供配电系统设计中采用节能技术，有利于提高电力工程经济效益。具体而言，需优化供配电系统规划设计、供配电线路设计、平衡三相负荷、人工无功功率补偿设计、合理选择供电电压等级和电气设备，这样才能够降低电力消耗，提升电力工程整体效益。

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[3]郭文高.关于供配电设计中节能方法的探讨[J].华东科技：学术版，2015（02）：204.

TM72

A

1004-7344（2016）35-0112-02

2016-11-17

杨喜国（1986-），男，助理工程师，本科，主要从事电力工程设计工作。