工厂供配电系统中的节能措施研究

赵佑铭

【摘要】目前国内很多厂商为了降低生产成本，开始注重降低生产成本。很多工厂已经开始采用变频、变压器控制等节能降耗技术来达到节能的目的。本文主要分析了研究工厂供配电系统节能措施，阐述了供配电系统常用的节能技术，以供参考。

【关键词】工厂供电;配电系统;节能           【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.34.081

在我国社会化大生产过程中，工业是一个非常重要的产业，在生产过程中，电力消耗会随着经济的发展而增加。目前工业发展进一步加快，用电量逐年增加，尤其是钢铁行业。据统计分析，钢铁生产过程中的电耗可达总能耗的2%。但目前我国钢铁企业在生产过程中没有充分利用相关电气设备，无法实现能源向生产力的转化。目前，许多地区都面临着电力资源短缺的问题。为了有效解决这一问题，控制工厂生产过程中的能耗，有必要对节能降耗技术进行重点分析和研究。

1、工厂供配电系统节能降耗的意义

近年来，中国经济发展太快。虽然在短时间内取得了巨大的经济效益，但也对国内自然资源造成了极大的破坏和浪费。一般来说，工厂用电更多。如果能按照节能降耗的使用标准来设计工厂的供配电系统，企业就能实现节能的可持续发展。目前，工厂供配电系统节能降耗的主要意义在于解决供需问题，积累社会财富，促进科技进步。目前，我国发电基础设施还不完善，不能及时满足日益增长的电力需求。厂内配电系统的节能降耗设计可以在一定程度上减少行业间的供电矛盾，同时也可以缓解电力企业的一些压力。车间供配电系统不影响生产规模和经济效益，节能降耗设计可改善生产经营状况，促进社会财富积累。由于技术原因，往往会对原有的生产工艺或技术进行一定程度的优化，从而达到节能的目的，自然促进科技的发展。

2、工厂供配电系统节电的设计原则

2.1坚持节能优化的原则

现阶段，科学发展观等绿色发展理念深入人心。国内越来越多的工厂在设计供配电系统中确立了节能降耗的理念，在满足工厂对使用功能的要求前提下，选用节能设备、补偿无功等，提高电力能源的综合利用率。同时选取合理的设计系数，提升工厂供配电系统的负荷率与设备使用率，降低了电能的消耗量。

2.2经济适用性原则

在设计工厂配电系统的过程中，要想达到节能效果，需要遵守适用性原则，设计工厂供配电系统中的节能措施，为了降低工厂的运行成本，进一步提高工厂用电效率，因此工厂供配电系统中的节能措施需要满足经济适用性原则。可以利用人工无功补偿，操作过程比较灵活，可以降低人工损耗，节省工厂电能成本，保障工厂的经济效益和社会效益。

2.3坚持实事求是的原则

在市场竞争日益激烈的环境下，企业想要在市场竞争中脱颖而出，提升自己的市场竞争力，必须要抓住发展机遇。在国家倡导工业节能的背景下，各类工厂也要坚持实事求是的原则，坚定不移地贯彻国家政策与方针，加强对工厂供配电系统的节能管理，减轻国家的供电压力，可获得良好的经济利益与社会效益。

3、工厂在生产中所使用的供配电系统节能技术

3.1 电力变压器的节能技术分析

变压器是电力系统的核心设备，也是电力工程师分析研究的重点。通过数据分析发现，我国用電过程中变压器的能耗可达总发电量的十分之一。如果变压器损耗降低1%，可以节省数百亿度的电力。20世纪80年代以来，我国通过变压器的研发，逐步对变压器进行改造。目前很多工业企业使用的变压器主要是s11系列变压器。其主要特点是节电效果明显，比原变压器降低了约32.4%的功率损耗。其次，取消油箱后，用波纹油箱的波纹翅片代替原油管完成散热工作。由于变压器的油膨胀面进一步膨胀，使变压器内部与大气隔离，避免和减轻了绝缘潮湿、油品变质等一些问题，大大提高了变压器的可靠性。

通过分析研究，发现生产过程中会用到一些新型节能变压器或新型配电变压器。虽然在这个过程中会有一些投资，但也会造成长期的损失。如果对配电变压器损坏造成的功率损失进行估算，节能效果会更加显著。

3.2 电动机的节能技术分析

在很多企业的生产过程中，负载侧的主要电源是三相异步电动机。在很多企业的生产过程中，这种耗电设备消耗的电能最多。通过分析研究发现，我国电动机能耗几乎可以达到工业用电的80%，全国用电的60%，是名副其实的电老虎。利用电机控制节能对电网节能有很好的效果。在控制和启动电机的过程中，可以采用一些简单的控制方法，进一步提高电机的节能效果，如在电机中设置软启动或变频调速装置;此外，电机可以由数字控制器控制，电机的运行状态可以动态调整，从而达到节能的目的。

目前，许多异步电动机在生产过程中仍处于不经济状态。启动方式不合理、选择不当导致能耗高。因此，可以合理选择节能电机或改变原有的启动方式，保证生产过程中能耗的有效控制，进一步提高电机的效率。近年来，在我国工业化生产过程中，节能驱动装置、电磁调速电机和机械调速电机逐渐得到应用，三种高效电机在工厂得到广泛应用。

3.3 无功补偿技术分析

目前，许多工程在电力系统中主要采用无功补偿技术，可分为集中补偿和局部补偿。局部补偿值主要是设置电机等电力系统周围配电箱内的电容。该方法对负载不可逆稳定、容量大的异步电动机具有很强的补偿功能，而低压配电站的集中补偿主要针对低压配电站。在连接到总线之前，通常有一些与电容器串联的电抗器。这种补偿方法具有可靠性高、维护相对方便、价格低廉的优点。其缺点是补偿过程是定时分级的，因此其跟踪性能较弱，补偿精度较差，不能满足一些负荷变化较快的区域，不能及时响应无功波动。

目前，很多工厂的配电网属于非线性配电网。事实上，高次谐波的分布对并联电容器有直接影响。并联电容器在使用过程中容易发生谐波放大甚至谐振，严重影响设备的安全使用。因此，需要合理配置串联电抗器和电容器，有效控制谐波电流的放大。只有这样，整个电网才能稳定运行。近年来，随着电力电子技术的不断发展，静止无功补偿器因其响应速度快、可调性好而得到广泛应用。

3.4 供配电网线损的控制技术分析

通过分析研究发现，工厂配电网损耗可达3%，严重程度可达10%，不仅造成大量电能浪费。长期运行会产生大量热量，对人体造成严重危害。因此，导体的横截面积必须适当增加。根据相关数据分析，扩大截面积时，应特别满足最小截面积。否则，扩大面积的增益可能小于理论计算值。随着横截面积的增加，传输过程中的温升会进一步降低，可以节省大量电力。

4、 工厂供配电系统中的节能措施

4.1 照明控制系统

在照明设计中，设计照明要求灯具的布局不需要任何自然光的补充。无论是办公室还是工厂车间，门窗和顶部的透明带都可以给房间带来自然光。比如办公室照明灯在夜间布置时，没有自然光，但一般分布在同一功能区，每盏灯输出相同的光，以满足室内照明的需要。实际使用中，白天增加自然光，特别是在自然光强度的前提下，靠近窗户，甚至不需要人工照明。虽然在照明设计中我们可以独立控制窗户沿线的灯具来实现节能，但节能的灵活性明显不足，尤其是在自然光和人工照明不足的情况下，恒功率照明显然不能满足节能的要求。主要有两个内容：一是灯具要有各种功率调节功能。二是判断室内自然照度。此外，合理更换照明灯具也可以节约能源。

4.2 供配电系统电路优化

供电系统一般包括两种结构（架空线路、电缆电线）。在设计过程中，功率会按照导线传输，不可避免地会导致冗余功耗。根据功耗公式，当负载稳定时，电路的功率与电压消耗成反比，降低电阻可以降低电路的功耗。在工程配电网中，只有当电流负荷相对稳定，电压降低时，才能采用更长的导线，并设置变电站，以减少导线之间的距离。此外，还要注意铜线的选材，满足这些基本条件是实现节能降耗的前提。

4.3 降低线路输电损耗

线损与线路长度和运行电流密切相关。对于负荷集中的线路，应采用分路降低线路的负荷电流，从而降低线损。对线损有一定影响的是导体的截面积。一般来说，为了降低线路压力和线损，会采用截面较大的导线，但显然没有考虑经济性原则。此外，相关研究表明，当导线截面积达到一定值时，导线截面积与线电压和线损呈负相关，即导线的增加不会显著降低后者。线损不仅与线路电阻有关，还与线路阻抗、长度密切相关，而阻抗与截面积无关，这就决定了单纯增加导线截面积来降低损耗是不合理的，必须综合考虑线路电压、阻抗、电流密度等因素。在变频器和照明设备中，由于镇流器的广泛应用，系统中的高次谐波增加，三相电流平衡被破坏，中性线电流增大，必然导致线损增大。因此，应废除傳统的布线方法，增加中心线的截面积，以减少损耗。电机等感性负载的广泛使用也会降低工厂的功率因数。如果现场不能对无功进行有效补偿，就会出现无功环流，不仅会增加线损，还会降低供电质量。因此，采用并联电容器等措施进行补偿是一种有效的解决方案。此外，还优化了连接方式。连接时，相关人员应尽量选择线夹连接，避免缠绕连接方式，避免铜铝接触。尽量使用铝铜过渡夹。正式组装前，应对相关设备进行科学处理，防止腐蚀。

结语：

总之，随着我国经济的快速发展，电力需求不断增加，电力供需矛盾日益突出，已成为制约产业发展的重要因素。工厂要生存和发展，必须建立相对完善的节能制度和措施。节能是工厂实现可持续发展的前提和关键，也是工厂不可推卸的社会责任。节能不仅能发展工厂经济，还能有效降低生产成本，减轻相关电力部门的工作压力，减少环境污染，提高环境效益，对工厂自身和环境的可持续发展具有重要意义。

参考文献：

[1]张磊.工厂供配电系统中的节能措施应用分析[J].电气技术与经济，2021（4）：43-44.

[2]李钱军.工厂供配电系统中的节能措施研究[J].建材发展导向（上），2020，18（6）：70.

[3]梅娜.工厂供配电系统中的节能技术措施[J].科学与财富，2020（13）：111.

[4]张朋，孙慧.工厂供配电系统中的节能措施应用研究[J].探索科学，2020（1）：33-34.

[5]张朋，孙慧.工厂供配电系统中的节能措施应用研究[J].科学与信息化，2020（4）：93.

[6]周龙武.供配电系统总体规划节能措施与变配电设计节能技术[J].科技资讯，2017，15（16）：27-28.

[7]彭玉萍.浅谈供配电设计中的节能方法和措施[J].城市建设理论研究（电子版），2017（15）：27-27.

[8]彭兴华.低压供配电系统设计中节电技术的应用[J].电子技术与软件工程，2018（7）：1021-1023.