供配电系统中存在的问题和节电技术的应用

2023-01-04吕颖利赵会娟

光源与照明 2022年1期

吕颖利，赵会娟

济源职业技术学院，河南济源 459000

0 引言

随着社会经济水平的不断提高，科学技术的不断发展，用电设备的种类和数量不断增加，这虽然丰富了人们的生活，但也消耗了大量的电能。提高人们的节电意识、适当限电等措施虽然能减少电能的消耗，但是要想从根本上解决电能紧缺的问题，需要从供配电系统的节电技术入手，不断地优化相关节电技术[1]。

1 供配电系统节电技术的重要性

电力资源给人们的生活带来许多便利。使用电力能够降低人们的劳动强度，减少劳动力投入[2]，如使用全自动洗衣机可以完成衣物清洗的全过程，让人们节约更多的时间；电力能够让人们的生活更加舒服，如空调的使用，可以让人们更加适应气候的变化。家用电器的使用都离不开电力资源的支持，如果人们的节电意识不强，就会造成电能的浪费，给供配电系统增加压力。长此以往，一旦城市的储备电能不足以支撑人们的正常生活，会给人们的生活带来非常严重的影响。现在，我国很多地区已经出现了电力资源紧张的问题，为了解决这一问题，相关部门已经采取了措施，如大力发展风力发电或者太阳能发电等发电技术。电能的持续增加虽然能解决部分电力资源紧张的问题，但还需要节电技术和节电意识的共同配合，才能从根本上解决电能紧缺的问题[3]。

使用供配电系统节电技术能够降低火力发电中煤炭的使用量，有效缓解环境污染的问题，为保护环境作出更多的贡献。从企业的角度出发，节电技术能够减少用电量，降低生产成本，提高企业的市场竞争力。因此，技术人员要加强对节电技术的研究，升级和改造电网结构，以调整和优化我国资源结构，为我国经济发展作出更多的贡献。

2 供配电系统设计中存在的问题和解决措施

节电技术在供配电系统中的应用分为两种模式，一种是在设计供配电系统时直接按照相关要求加入节电装置，从源头上实现节能；一种是针对已经完成的供配电系统，如果在使用过程中发现电能的消耗过大，需要调整和改进供配电系统，确保改进后的供配电系统符合实际要求[4]。设计人员在设计供配电系统，容易出现以下问题，需要根据实际情况进行改进，并采取相应的节电技术。

2.1 配电设备设计不合理

部分开发商为了节约成本，使用的配电设备相对落后，导致线损过高或者出现配置容量不足等问题，影响整个电力系统的运行；有的设备在使用过程中，由于用电负荷的增加，会导致电能表断路，加速供电设备的老化，这不仅不利于电能的长期稳定使用，还会增加故障发生的频率；如果设计人员没有给近距离使用的配电设备安装保护装置或者智能开关，会导致设备的利用率不足，也不利于电能的节约[5]。

在上述情况下，技术人员需要重新评估供配电设备，对于能改进和完善的设备采取相应的措施，增加节能装置；对于已经无法改进的设备，要进行更换，选择更加节能并符合要求的装置，确保后期的节能效果。

2.2 计量方式不统一

设计人员要根据实际的用电群体来确定供配电系统的计量方式，根据不同的用电量采取不同的计量方式[6]。例如，为了满足工作需求，医院和工厂需要使用大量的设备和仪器，用电量非常大，设计人员需要按照工作区的划分来安装计量表；居民小区的生活用电与工业生产用电相差较大，只需在合适的位置安装计量表即可。如果计量方式和标准不同，会给技术人员监测电能增加难度，并导致电能流失过多。

针对此种情况，技术人员可以根据实际情况重新安装计量设备，并观察一段时间，以便及时发现电能消耗异常的位置，再制订相应的节能计划，保证使用的节电技术更加符合实际需求。另外，在改进过程中技术人员还可以添加相应的监控系统，用于实时监测用电数据，以便及时发现异常数据信息，更早地发现故障，并采取相应的解决措施，从而确保用户的用电安全。

3 供配电系统节电技术的应用措施

3.1 合理设计供配电线路，选择优质电缆

供配电线路的整体结构不是特别复杂，但线路的主要材料是金属导线，在电能的传输过程中会产生一定的损耗，电压、电阻等都是造成电能损失的原因[7]。因此，技术人员在使用配电系统节电技术时，要优先考虑供配电线路的设计问题。根据实际情况最大限度地降低电阻，节省电能。

除了保证供配电线路符合要求，要选择更优质、更合适的电缆。电缆的选择不仅关系着节电效果，还能影响用电的安全和企业的投资成本。电缆的截面积如果太小，虽然能够节约成本，但是会增加线损，不利于使用安全；反之，如果截面积太大，会增加成本，但是能够减少线损，增加电缆使用的安全性。技术人员在选择电缆时，要根据导体载流量等参数，确定电缆的横截面积。在电力工程中，技术人员要结合供配电线路的设计方案，综合考虑工程的投资及线损情况，全面地考虑导体的载流量和电流密度，选择更合适的电缆。

3.2 合理选用灯具，科学设计照明系统

照明系统消耗的电能非常大，技术人员需要在照明系统中合理使用节电技术[8]。技术人员要严格遵守我国相关的照明系统的使用规范，准确地计算需要的电量，并在安装过程中严格检查照度值等信息。在同等的照明条件下，要尽量选择功率更低、节能效果更好而且使用寿命更长的灯具。例如，LED灯具的节能效果比普通的灯具要好，技术人员可以优先选择LED灯具。为了避免电线损耗的情况，技术人员要均匀分派照明线路，并严格按照三相载重进行设计，确保照明系统能够满足用户的需求。

3.3 使用干式变压器，降低无功损耗

在应用供配电系统节电技术时，技术人员可以选择干式变压器，其可靠性更高、功能更加丰富、节能效果更好，得到了很多企业的认可，应用非常广泛。干式变压器使用的是一体式硅钢片，更节能；而传统的油浸式变压器采用的是油浸层叠硅钢片，使用过程中会消耗更多的能源；两者的能源消耗相差近70%，使用干式变压器能够降低无功损耗，实现节电的目标。

3.4 合理设置配电系统，减少线损

（1）合理设置导线的长度。设计人员在设计过程中要尽量以直线输出为主，以减少能源的损耗和浪费。在实际工作中，设计人员不能只考虑节约能源的问题，还要保证线路的设计符合人们正常的生活需求以及所在位置的未来规划，应该选择最合适的电缆布置方式和长度，以最大限度地减少线损。

（2）合理设置变配电所的位置。技术人员要对负荷进行分析和归类，在离负荷较近的位置设置变配电所，而普通负荷主要由主干电缆供电。该方式不仅能够起到节电的作用，还能保证供电的安全性。如果实际的用电负荷分布变化不大，技术人员可以将变压器的位置设置在中心位置，以保证节电效果。有人曾经进行过实验，他们将变压器分别放置在离用电负荷150 m和300 m距离的位置，发现随着距离增大，线损也增大。根据这一实验结果，如果变压器的位置在用电负荷周围，能够有效减少线损。在实际工作中，技术人员应该充分合理设置变压器的位置，以最大限度地减少电能损耗。

（3）合理设置配电室的位置。配电室应该设置在电气竖井的周围，以减少主干线路的数量和尺寸，降低线损。尤其是对于高层建筑，配电室和电气竖井的合理设置能够减少电缆的长度。

3.5 提高功率因数，进行无功功率补偿

生活和生产中用到的用电器大多数都会产生无功功率，这类用电器在使用过程中会消耗大量的电能。为了解决这一问题，技术人员可以根据实际情况，安装合适的变压器等设备。除此之外，技术人员还可以安装无功功率补偿器，以此来提高自然功率。技术人员在安装无功功率补偿器时，需要调整无功功率的参数，一旦发现其过大，要及时进行补偿，根据实际情况采用合适的补偿器，从而减少线路中电能的损耗。

无功功率对供配电系统的影响非常大，对电能和供电容量都有一定的限制，还会增加线损。技术人员在应用供配电系统节电技术时，要通过无功补偿的方式来提高供电强度，节约电能。提高功率因数是无功功率补偿的一种节电技术，其优势非常明显，使用频率非常高。技术人员在进行无功功率补偿时，主要有以下两种方式。

（1）就地补偿法。使用就地补偿法的前提是供配电系统的容量较大而且负荷相对平稳，在设计时还要尽可能地提高功率因数。

（2）集中补偿法。技术人员在使用集中补偿法时最好选择自动调节的补偿设备，避免由于过度补偿而造成无功负荷倒送的问题，如在供配电系统的低压面安装符合实际需求的电容器柜。此外，也可以安装电容箱来提高功率因数。电容箱主要对供电系统内部的静电容器进行无功补偿，通过无功电流的相互抵消，控制无功电流，并在要求的范围内最大限度地提高功率因数，通过两者的共同配合，实现节电效果。

功率因数对供配电系统节电技术的影响非常大，技术人员要根据工程的实际情况，科学地选择节电技术。

3.6 抑制谐波，减少电能损耗

电网中谐波的存在是造成电能损耗的原因之一，其危害较大。在电流通过时谐波的存在会导致热量过高从而造成设备的损坏；谐波的存在会干扰感性负载，使控制系统无法正常使用，增加电能传输过程中的能量损耗；谐波会增加电磁干扰的强度，给电网造成更大的压力。谐波的危害大，而且产生谐波的原因比较多，技术人员需要通过合适的方法来抑制谐波。目前最常用的方法是安装无功补偿装置，其在有谐波的环境中，能够吸收特定频率的高次谐波，从而起到抑制谐波的作用。

3.7 采用现代化省电装置，稳定输送电压

随着我国科学技术水平的不断提高，供配电系统的节电技术也有了新的突破，如省电装置的应用。该装置的内部是比较特殊的电磁结构，在内部接入了调压器；外部具备独立的相位，并且能够起到消除谐波的作用。省电装置主要通过电磁的平衡效应，减少电动机的启动电流，从而调整设备的电压平衡，使电压在传输过程中更加稳定，节约更多的电能。

4 供配电系统节电技术的应用案例

以某机械厂为例分析供配电系统节电技术的应用。该厂的生产过程主要依赖电能，但是在实际运行中发现供配电系统的电能消耗非常大，增加了企业的制造成本，于是企业决定重新设计节电方式。技术人员根据该厂的实际情况，调整了供配电系统的主线，选择在35 kV侧和10 kV侧，通过降压变电的方式将电压变为10 kV，然后通过车间进行降压变电，使电压转变为设备工作所需要的电压。技术人员选择了变电压容量较大，而且能够满足该厂生产需求的电气设备。完成该工厂的供配电系统改造后，对该厂一段时间内的用电量进行监控，发现电能的使用量有所减少，说明使用的节电技术符合该厂的发展需求。