配電系統(tǒng)的降損節(jié)能措施分析

配電網(wǎng)線損的有很大的危害，本文介紹了配電系統(tǒng)降損節(jié)能的技術(shù)措施，再配合配電系統(tǒng)降損節(jié)能的管理措施，相信可以做到很好的降損節(jié)能。

概述

我國現(xiàn)有電力系統(tǒng)中，35kV以上電壓等級(jí)輸變電系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)著遠(yuǎn)距離傳輸電能的作用，l0kV及380/220V電壓等級(jí)則是配電系統(tǒng)的主體，與用戶關(guān)系最為密切。電能通過導(dǎo)線、開關(guān)、變壓器等設(shè)備進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，會(huì)產(chǎn)生功率損失(有功、無功功率)，并在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生能量損失(有功、無功電量)。配電系統(tǒng)的線損率就是指在一段時(shí)間內(nèi)，配電過程中損失的有功電量和該系統(tǒng)所獲得的總電量之比。

線損電量通常包括兩部分：技術(shù)線損電量和管理線損電量。技術(shù)線損電量是在傳輸過程中直接損失在傳輸設(shè)備上的電量，主要有：正比于電流平方的配電線路導(dǎo)線和變壓器繞組中的電能損失，也稱負(fù)載損失;與運(yùn)行電壓有關(guān)的變壓器損失和電容、電纜的絕緣介質(zhì)損失，電能表電壓線圈損耗，互感器鐵心損耗等，也稱空載損失。技術(shù)線損電量可以通過采取相應(yīng)的技術(shù)措施予以降低。管理線損電量則是在計(jì)量的統(tǒng)計(jì)管理環(huán)節(jié)上造成的，包括：各類電表的綜合誤差;錯(cuò)抄、漏抄及計(jì)算錯(cuò)誤;設(shè)備漏電;無表用電、竊電等造成的電量損失，需要采取必要的組織措施與管理措施來避免和減少。

1 配電網(wǎng)線損的危害

1.1 發(fā)熱是線損造成的最突出問題

發(fā)熱的過程就是把電能轉(zhuǎn)化為熱能的過程，造成了電能的損失;發(fā)熱使導(dǎo)體溫度升高，促使絕緣材料加速老化，壽命縮短，絕緣程度降低，出現(xiàn)熱擊穿，引發(fā)配電系統(tǒng)事故，例如變壓器的絕緣材料在140℃21t寸的壽命降低率將是常規(guī)工作溫度(98℃)時(shí)的128倍。尤其當(dāng)建筑物內(nèi)配電線路容量不夠時(shí)，發(fā)熱常是造成電氣火災(zāi)的直接原因。

發(fā)熱在接觸部分的影響最為明顯，配電網(wǎng)中相當(dāng)多的故障是由接點(diǎn)處的電阻發(fā)熱引起的。一般接點(diǎn)處的接觸電阻往往大于兩端材料的電阻，即使在正常負(fù)荷電流情況下也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重發(fā)熱，從而又加劇導(dǎo)體接觸電阻上升，產(chǎn)生惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致接觸部分燒壞，引起故障。架空線路的壓接處與電力電纜的中間接頭處經(jīng)常是事故多發(fā)點(diǎn)。

1.2 配電系統(tǒng)的線損造成能源的大量浪費(fèi)

配電系統(tǒng)的線損沒有轉(zhuǎn)化為有用的能量而白白浪費(fèi)，而且還要通過如通風(fēng)、冷卻等方式對(duì)熱量進(jìn)行散發(fā)，也需要電能。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，一般配電網(wǎng)的線損率在3%t~2上，嚴(yán)重者可達(dá)到10%甚至更高。這不僅意味著電能的損失，更表現(xiàn)在一次能源的大量浪費(fèi)以及對(duì)環(huán)境造成更多的污染。因此，配電系統(tǒng)的線損產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失，體現(xiàn)在發(fā)、供、用電的各個(gè)環(huán)節(jié)。如果不采取措施降低配電系統(tǒng)的線損率，必然對(duì)國家能源利用、環(huán)境保護(hù)和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生不良影響，而且隨著電力需求的不斷增長，電量損失也會(huì)越來越大。每個(gè)用電企業(yè)都必須從大局出發(fā)，從技術(shù)上、管理上降低線損。

2 配電系統(tǒng)降損節(jié)能的技術(shù)措施

2.1 合理使用變壓器

應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的用電特點(diǎn)選擇較為靈活的結(jié)線方式，并能隨各變壓器的負(fù)載率及時(shí)進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整，以確保變壓器運(yùn)行在最佳負(fù)載狀態(tài)。變壓器的三相負(fù)載力求平衡，不平衡運(yùn)行不僅降低出力，而且增加損耗。要采用節(jié)能型變壓器，如非晶合金變壓器的空載損耗僅為S9系列的25%~30%，很適合變壓器年利用小時(shí)數(shù)較低的場所。

2.2 重視和合理進(jìn)行無功補(bǔ)償

運(yùn)行中的變壓器，其消耗的無功功率是消耗的有功功率的幾倍至幾十倍。無功電量在電網(wǎng)中的傳輸中造成大量的有功損耗。一般的配電網(wǎng)中，無功補(bǔ)償裝量安裝在變壓器的低壓側(cè)400V系統(tǒng)中，通常認(rèn)為將負(fù)載功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9-0.95已是到位，而忽視了對(duì)變壓器的無功補(bǔ)償，即對(duì)l0kV高壓側(cè)的補(bǔ)償。

合理地選擇無功補(bǔ)償方式、補(bǔ)償點(diǎn)及補(bǔ)償容量，能有效地穩(wěn)定系統(tǒng)的電壓水平，避免大量的無功通過線路遠(yuǎn)距離傳輸而造成有功網(wǎng)損。對(duì)配電網(wǎng)的電容器無功補(bǔ)償，通常采取集中、分散、就地相結(jié)合的方式;電容器自動(dòng)投切的方式可按母線電壓的高低、無功功率的方向、功率因數(shù)大小、負(fù)載電流的大小、晝夜時(shí)間劃分進(jìn)行，具體選擇要根據(jù)負(fù)荷用電特征來確定并需注意下列幾個(gè)問題：

(1) 高層建筑或住宅聚集區(qū)單相負(fù)載所占比例較大，應(yīng)考慮分層單相無功補(bǔ)償或自動(dòng)分相無功補(bǔ)償，以避免由一相采樣信號(hào)作無功補(bǔ)償時(shí)可能造成其它兩相過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償，這樣都會(huì)增加配網(wǎng)損耗，達(dá)不到補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

(2) 裝設(shè)并聯(lián)電容器后，系統(tǒng)的諧波阻抗發(fā)生了變化，對(duì)特定頻率的諧波會(huì)起到放大作用，不僅對(duì)電容器壽命產(chǎn)生影響，而且會(huì)使系統(tǒng)諧波干擾更加嚴(yán)重。因此有較大諧波干擾而又需補(bǔ)償無功的地點(diǎn)應(yīng)考慮增加濾波裝置。

2.3 對(duì)低壓配電線路改造，擴(kuò)大導(dǎo)線的載流水平

按導(dǎo)線截面的選擇原則，可以確定滿足要求的最小截面導(dǎo)線;但從長遠(yuǎn)來看，選用最小截面導(dǎo)線并不經(jīng)濟(jì)。如果把理論最小截面導(dǎo)線加大一到二級(jí)，線損下降所節(jié)省的費(fèi)用，足可以在較短時(shí)間內(nèi)把增加的投資收回。導(dǎo)線有功功率損耗：

Px=3IjsR0L×10-6(kW)

式中：Ijs—計(jì)算電流，A;

R0—導(dǎo)線電阻，12/km;

L—導(dǎo)線長度，m。

導(dǎo)線截面增加后，線損下降：

ΔPx=3IjsΔR0L×10-6(kW)

ΔWx=3IjsΔR0Lt×10-6(kWh)

式中：ΔPx—線損有功功率損耗下降值，kW;

ΔWx—線路有功電能損耗下降值，kWh;

ΔR0—線路電阻減少值，12/km;

t—線路運(yùn)行小時(shí)數(shù)，h。

設(shè)每千瓦時(shí)電價(jià)為B元，兩相鄰截面電纜每米價(jià)格相差E元，則截面加大后，減少的線損電費(fèi)M和增加的線路投資N各為：

M=ΔWx×B(元)

N=E×L(元)

若M=N，則節(jié)省電費(fèi)與增加投資相等，可得：

t=E/3IjsΔR0B×10-6(h)

假設(shè)VV22-0.6/lkV四芯電纜埋地敷設(shè)，計(jì)算電流為環(huán)境溫度30℃時(shí)的相應(yīng)載流量，截面加大后節(jié)電效果見下表：

以上的計(jì)算僅考慮線路的有功損耗，未考慮截面加大后溫升下降的影響。截面加大后線路無功損耗也會(huì)有所下降。

由于導(dǎo)線的使用年限一般在10年以上，加大截面節(jié)能降損所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。

2.4 減少接點(diǎn)數(shù)量，降低接觸電阻

在配電系統(tǒng)中，導(dǎo)體之間的連接普遍存在，連接點(diǎn)數(shù)量眾多，不僅成為系統(tǒng)中的安全薄弱環(huán)節(jié)，而且還是造成線損增加的重要因素。必須重視搭接處的施工工藝，保證導(dǎo)體接觸緊密，并可采用降阻劑，進(jìn)一小降低接觸電阻。不同材料間的搭接尤其要注意。

2.5 采用節(jié)能型照明電器

據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)發(fā)達(dá)國家中照明用電約占總用電量的10%以上。隨著我國居民居住條件的不斷改善和公用場所對(duì)照明要求的逐步提高，照明用電比例逐年遞增。根據(jù)建筑布局和照明場所合理布置光源、選擇照明方式、光源類型是降損節(jié)能的有效方法。如1只20W電子節(jié)能燈的光通量相當(dāng)于1只100W白熾燈的光通量。推廣高效節(jié)能電光源，以電子鎮(zhèn)流器取代電感鎮(zhèn)流器;電子調(diào)光器、延時(shí)開關(guān)、光控開關(guān)、聲控開關(guān)、感應(yīng)式開關(guān)取代蹺板式開關(guān)應(yīng)用于公共場所，將大幅降低照明能耗和線損。

2.6 調(diào)整用電負(fù)荷，保持均衡用電

調(diào)整用電設(shè)備運(yùn)行方式，合理分配負(fù)荷，壓低電網(wǎng)高峰時(shí)段的用電，增加電網(wǎng)低谷時(shí)段的用電;改造不合理的局域配電網(wǎng)，保持三相平衡，使工礦企業(yè)用電均衡，降低線損。

3 配電系統(tǒng)降損節(jié)能的管理措施

3.1 指示管理

用電管理部門應(yīng)進(jìn)行線損理論計(jì)算，并與實(shí)際情況相比較，以獲得較合理的線損指標(biāo)，將指標(biāo)按年、季、月下達(dá)給各基層部門并納入經(jīng)濟(jì)責(zé)任制考核。另外，還應(yīng)將用戶電表實(shí)抄率、電壓合格率、電容率可用率、電容器投入率及節(jié)能活動(dòng)情況等列人線損小指標(biāo)考核，獎(jiǎng)罰分明，調(diào)動(dòng)員工管理積極性。

3.2 無功管理

除進(jìn)行正常的功率因數(shù)考核外，針對(duì)一些用戶只關(guān)心功率因數(shù)是否大于0.9，對(duì)無功倒送不加重視的情況，有選擇地在用電量大、功率因數(shù)接近1的用戶處裝設(shè)雙向無功電度表;根據(jù)負(fù)荷用電特點(diǎn)，選擇合適的電容器投切依據(jù)。

3.3 諧波管理

隨著電網(wǎng)中非線性用電負(fù)荷，如整流設(shè)備、電熔煉設(shè)備、電力機(jī)車、節(jié)能器具、熒光燈、電視機(jī)、電腦等的大量增加，配電系統(tǒng)中諧波污染日趨嚴(yán)重。諧波不僅會(huì)使系統(tǒng)的功率因數(shù)下降，而且在設(shè)備及線路中產(chǎn)生熱效應(yīng)，導(dǎo)致電能損失。因此，用電管理部門應(yīng)對(duì)本系統(tǒng)的諧波存在和污染程度進(jìn)行檢測，做到心中有數(shù)，必要時(shí)應(yīng)采取諧波抑制措施。

3.4 計(jì)量管理

正確的電能計(jì)量既是降低線損的依據(jù)，也是考核技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的依據(jù)。對(duì)電度表應(yīng)定時(shí)檢查、校驗(yàn)，及時(shí)調(diào)整倍率，降低電能計(jì)量裝置的綜合誤差。對(duì)于關(guān)鍵部位的電度表盡量采用先進(jìn)的全電子電度表，并盡可能的推廣集抄系統(tǒng)。

3.5 統(tǒng)計(jì)分析

分區(qū)、分片、分電壓等級(jí)進(jìn)行線損統(tǒng)計(jì)，定期分析線損現(xiàn)狀，分析電壓、無功工作中出現(xiàn)的問題，提出改進(jìn)措施，確保線損指標(biāo)的完成。做好月、年度線損率曲線，掌握系統(tǒng)有功、無功潮流、功率因數(shù)、電壓及線損等情況，為滿足下年度負(fù)荷增長、提高電能質(zhì)量、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及制定降損措施提供依據(jù)。

4 結(jié)束語

配電網(wǎng)的降損節(jié)能工作不但可以減少用戶電費(fèi)支出，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，挖掘配電設(shè)備供電能力，而且對(duì)國家能源利用、環(huán)境保護(hù)、資源優(yōu)化配置極為有利。應(yīng)當(dāng)引起供、用電部門的高度重視。在采用傳統(tǒng)降損節(jié)能措施的同時(shí)，應(yīng)加大科技投入，提高用電管理的技術(shù)水平和管理水平。