供配电系统中的节能措施应用分析

曾顺 中车株洲电力机车有限公司

一、引言

我国为了使得电能配给更好地实现，在人力和物力以及财力上，加大了投入力度，与此同时，在工程实施节能减排工作中，对电力资源的运用也给予高度重视。当前对于有的工厂来说，在实际生产的过程中，各方面还存在一定问题，比如没有将健全的管理制度建立出来，电力资源上发生了浪费的现象，难以使得电能使用效果获得提高。基于此，在工厂供配电系统中，可引入节能技术，并采取有效的措施。

二、供配电系统概述

电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等环节组成的电能生产消费系统，是将自然界的一次能源通过装置转化成电能，经过输变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。所以电力系统就包括了发电、变电、输电和配电，而工厂供配电系统是电力系统的主要组成部分，也是电力系统的主要用户。供配电主要涵盖各领域的供电配电的系统，如建筑供配电系统、工程供配电系统等。供配电主要包括了2 个部分，即供电和配电。供电是由电源系统和输配电系统组成的产生电能，并且供应和输送给用户的设备。对于供电系统来讲，要求供电可靠、操作方便、运行安全灵活、经济合理。将电力系统中从降压配电变电站（高压配电变电站）出口到用户端的这一段系统被称为输电系统，配电系统就是完成电能的分配。配电系统是由多种配电设备和配电设施组成的一个电力网络系统。所以供配电系统主要是负责电力的配送和供应，满足用户的用电需求。

三、供配电节能设计的意义

（一）满足行业需求

需要将节能环保的理念贯彻落实在供配电设计中，逐渐提高资源的使用效率，以便于可以推动该行业对资源效率应用的最大化。我国城市化建设的步伐越来越快，住宅小区的建设类型也越来越多，随着建设规模越来越大，用户的相关需求呈现出了多元化的发展。故此，电气设计工作的开展的过程中，要紧跟时代的发展步伐满足用户的具体需求。

（二）促进行业升级

为了可以从根本上提高自身企业的竞争实力，需要对建筑工程的电气设计行业进行充分的优化升级。强化电气设计工作的稳定性和合理性，持续推进电气设计节能环保工作，为建筑工程行业的发展奠定良好的基础，为该行业未来的运行注入不竭的动力。除此之外，还可以有效提高建筑工程行业发展的适应性，进一步推动电气设计工作稳定可持续的开展。

（三）推动科技的发展

通过供配电系统节能技术的运用，使得政府和工厂具有一定环保意识，并不断地提高。其次，通过运用工厂配电系统节能技术，其科学技术运用上，使得经营人员这方面意识不断提高，意识到应用此技术的重要性，促使工程经营者在后期工作中，在新技术引进上，加大投资力度，将科学技术的经济价值充分的体现出来，激发科研人员工作热情，进而推动科技发展。

四、供配电线路节能问题

（一）线路设计不符合相关规范

如果消防用电负荷为二级并采用交流电源供电时，要采取双回路树干式供电设计方法，同时按照防火分区合理设置自动切换应急照明配电箱。但在具体设计中，很多设计人员没有“吃透”相关规范和标准，存在理解偏差。设计人员经常在消防电梯的前室安装一个或者两个应急灯，从节能和经济性两个方面考虑，这样的设计方法非常浪费电能，会增加成本。如果在每个楼层的每个防火分区都配备应急照明配电箱，就更加不合理，不符合节能理念的要求，但在实际应用中这两种现象普遍存在，导致大量电能被无故浪费。

（二）电缆和导体截面不合理

在具体设计中，设计人员认为只要计算出的电流能确保建筑供配电线路安全运行即可，很少考虑用电设备的端电压。比如：在电梯、屋顶风机等设备的线路设计中，由于电能在传输时存在线路电压损失问题，在电能传输到用电设备端部时，如果不考虑端电压，就会导致设计电压无法满足电压偏差和电机启动的要求，会引发安全事故。

五、供配电系统节能措施的应用

（一）降低线路损耗

降低线路损耗的措施主要有：选用电阻率较小的材质电缆，如选用铜导体缆；加大导线截面；供电线路敷设尽量走最短路径。由ΔP=3I2R 可知，线路损耗ΔP 和导体的电阻成正比，R=ρL/S，因此在传输功率不变时，线路损耗与其电阻率ρ、长度L 成正比，与截面 S 成反比。因此可适当加大导线截面以降低线路损耗，适当加大截面积所增加的电线、电缆等成本费用一般在项目的使用周期内均可以完全收回，同时适当增加大导体截面除降低线损外，对安全用电、提高用电可靠性和满足后期的负荷增长都十分有利。其次因为铜导体电阻率低，应优先选用铜导体供电。不过在架空电力线路上，不光要考虑传输还要考虑杆塔荷载等，铜导体由于质量大，且价格贵，铝导体相此时对于铜导体有相对的优势，因此在架空电力线路宜采用铝导体。

（二）电气自动化的应用

第一，实现自动化的集中监控。在供配电系统中，通过发挥电气自动化技术的优势，让其监控系统更加完善和优化。而集中监控系统是供配电系统中的重要组成部分，对相关信息进行采集和处理，同时，其也容易被干扰，如电缆线过长会影响监控效果。而引入电气自动化技术，就可以实现监控自动化，提高监控系统的有效性和效果。以某工程为例，把电气自动化系统引入供配电系统中，实现自动化的集中监控。第二，电气自动化技术在供配电系统的电缆监控中的应用，有利于合理开展电缆规划。不仅可以加大监控力度，还能提高经济效益。电缆线的正常运行直接关系到供配电的安全稳定，在供配电系统中，设计电缆线时，需要通过一定的监控设备对电缆线的运行进行监督，保证电缆线的稳定。而电气自动化的引入，就可以选择出最佳电气监控设备，提高抗干扰能力，更好地发挥出监控的作用，实现对供配电系统中电缆与电缆的监控，可以及时地发现问题和故障，采取措施，降低损失。

（三）人工无功补偿装置

为了使得供电的质量获得提高，其在提升功率因数上，如果只是通过自然功率的话，相对来说是有一定难度，针对这种情况，可安装无功补偿装置，由此看来，在实际生产要求上，为供电电路功率因数能更好地满足提供重要的保障。通常情况下，工厂在对无功补偿装置使用的过程中，主要是在并联电力电容器背景下，并以此电容器为主，其中按照不同的补偿性质，可分为两种形式，此形式为就地补偿形式和集中补偿形式。对于这两种形式，其特点是不同的。而就地补偿方式获得补偿效果与集中补偿方式相比，前者要比后者优越，其中主要的特点为前期会投入一定的成本，而且维护起来是有一定难度的，一般在国外工厂中，主要采取集中补偿方式，且在功率值提高上，能起到帮助的作用，使得电能得到节约。

（四）合理设计线路路径

在建筑供配电线路节能设计中，需要高度重视线路路径的选择，严格按照建筑供配电线路设计的相关规范和标准设计线路路径，最大限度上保证线路的输电质量，同时还要合理提升线路的输电效率，以提升节能效果。第一，按照建筑供配电线路的实际要求先对线路路径做出初步选择，确定好变电站的位置，然后再按照线路运行情况合理选择线路路径，并对设计方案进行全面审核，以提升其合理性和规范性。在保证建筑供配电满足实际需求的基础上，尽量缩短线路距离，且尽量直线输送，以减少线路拐弯次数。第二，当建筑供配电线路设计路径初步选好后，设计人员还要进行现场考察，保证所设计的线路能够符合实际运行需求。

（五）电源设计

在进行设计的过程中，需要为其提供两个独立电源，电源电能为10kV，需要用其中一个电源作为主电源，另外一个电源作为备用电源。在两个电源中都没有出现故障的情况下，即便其中一个电源出现故障，另一个电源都会来进行供电工作。在针对210kV系统进行设计的过程中，需要借助母线来设计10kV 系统，然后再用机械闭锁两路电源以此来满足供电需求。同时，主电源呈现工作状态下，备用电源为断开。如果主电源出现问题，此时需要将进线柜的断路器断开，然后在将备用电源的进线柜断路器合闸。此外，在布置变电时需要将10kV 高低配室以及控制室安排在最底层的地下室，在选择接地系统的过程中，中性点不连接接地系统。在针对380V 系统展开设计的过程中，应该严格根据计算机系统和动力设备系统来进行配置。需要采用单母线分段方法来对照明计算机中的低压配电系统进行配置，共有3段，日常电力运行需要借助1 段和2 段低压母线进行供电，在1 段和2 段之间需要设置1 号低压母线联络开关，将3 段低压母线作为备用电源。在3 段和1 段之间的低压母线中设置2 号低压母线开关。3 段的低压母线不参与正常的供电工作。在电路无故障的过程中，3 段低压母线不需带电。

（六）考虑季节性负荷补偿

考虑季节性负荷前提下，在温度较低的冬季，建筑供配电线路负荷会随之降低，因此需要提高一个百分比的建筑供配电线路功率补偿；而在温度较高的夏季，建筑供配电线路负荷会随之提高，因此需要降低一个百分比的建筑供配电线路功率补偿。考虑季节性负荷补偿建筑供配电线路功率因数时，必然会对建筑供配电线路造成一定的干扰，加速绝缘介质的老化速度，导致建筑供配电线路损耗程度增加。为保证建筑供配电线路节能过程中不损坏其自身，在发展的视角来看，补偿建筑供配电线路功率因数时要选用交流—直流变频的方式投、切电容组，控制投、切频率，从而降低对建筑供配电线路的干扰程度。并且，在应用节能技术的同时，还要额外增加一台静态无功补偿装置，方便对建筑供配电线路电容组的及时切换，保证电流能够源源不断的运输到电容组中。考虑季节性负荷应用的优势在于能够保证在最短的时间内，进行安全的投切、切换，当建筑供配电线路运行时，静态无功补偿装置会第一时间启动，快速进入到工作状态当中，确保建筑供配电线路自动化节能。

六、结束语

对于供配电系统一定要有充分的认识，因为在电能上，很容易发生浪费的现象，并注重节能，具有节能意识，采取几点切实可行的节能措施，防止电能发生浪费的现象，使得用电的效率提高。结合大型建筑智能化供配电设计的各种特点，建议采用建立核心数据库的方法，对制图、设计、计算分析以及信息化管理的供配电智能设计，对此系统由设计阶段到建模仿真进行了全面的分析，希望研究成果可以对以后此类的研究具有一定的指导性。