電力系統節能方式淺析

　設備負荷率低的原因主要有兩個(gè)。一是選擇設備的能力通常根據一定時(shí)間內出現的最大負荷來(lái)考慮，即設備在一定時(shí)間段內高負荷運轉，其他時(shí)間由于生產(chǎn)運轉狀況的變化負荷下降，負荷率低;二是設計拖動(dòng)設備時(shí)，考慮拖動(dòng)能力、保險系數等因素，拖動(dòng)設備、輔助馬達也大于理論值。

　　一，電力系統的主要問(wèn)題。

　　1.1電氣設備負載率低。

　　設備負荷率低的原因主要有兩個(gè)。一是選擇設備的能力通常根據一定時(shí)間內出現的最大負荷來(lái)考慮，即設備在一定時(shí)間段內高負荷運轉，其他時(shí)間由于生產(chǎn)運轉狀況的變化負荷下降，負荷率低;二是設計拖動(dòng)設備時(shí)，考慮拖動(dòng)能力、保險系數等因素，拖動(dòng)設備、輔助馬達也大于理論值。

　　低負荷率對能耗的影響主要表現在以下幾個(gè)方面：

　　(1)電機和變壓器損耗的比例增加，三相異步電機的損耗主要包括恒定損耗(包括鐵芯損耗和機械損耗)、負載損耗(銅損耗)和雜散損耗。負載損耗取決于負載電流和繞組中的電阻值，隨負載變化而變化;恒定損耗和雜散損耗與負載無(wú)關(guān)，所以電機的輕載會(huì )增加自身?yè)p耗的比例。電機額定功率越大，恒定損耗的比例越大。

　　變壓器的有效損失由鐵損失和銅損失構成。銅損失的大小與變壓器負載率的平方成正比，但鐵損失的大小只與外部電壓和頻率有關(guān)，與負載的大小無(wú)關(guān)，因此變壓器輕負載時(shí)自身消耗的有效功率的比例很大。

　　(2)系統功率因數大幅下降。三相異步電機是感性負載，運行時(shí)消耗的功率包括有效功率和無(wú)效功率。負載的變化直接影響有效功率的大小，但對無(wú)效功率的影響很小。在實(shí)際運行中，供電電機的總電流是有效電流和無(wú)效電流的矢量和，電機滿(mǎn)負荷運行時(shí)，有效電流大，功率因數高，負荷下降時(shí)，有效電流小，無(wú)效電流幾乎不變，功率因數下降。

　　1.2配電線(xiàn)路布局不合理。

　　部分供電線(xiàn)路走向不合理，井排線(xiàn)路遠離配電室，能耗損失大。

　　1.3電網(wǎng)質(zhì)量影響電力消耗。

　　1.3.1電壓波動(dòng)對電機各種損耗的影響。

　　電壓波動(dòng)會(huì )影響電機的各種損耗。當電機滿(mǎn)負荷或高負荷運行時(shí)，運行電壓降低，電機扭矩降低，轉差率增大，定子和轉子的銅消耗增加，電機總損耗增加;當電機負荷率低時(shí)，由于電機的鐵消耗與電壓的平方成正比，電壓升高會(huì )增加鐵消耗，同樣的損耗也會(huì )增加。

　　1.3.2高次諧波電流對異步電機及配電線(xiàn)路損耗的影響。

　　電網(wǎng)中有很多電氣設備是非線(xiàn)性負載，會(huì )產(chǎn)生高次諧波電流，注入供電網(wǎng)絡(luò )，從而在系統阻抗上產(chǎn)生相應頻率的高次諧波電壓，使系統電壓波形變形。高次諧波對電氣設施影響很大。對于電機來(lái)說(shuō)，會(huì )產(chǎn)生頻率較高的旋轉磁場(chǎng)，使雜散損耗急劇增加，局部過(guò)熱甚至燒壞電機;對于變壓器來(lái)說(shuō)，減少變壓器鐵心的磁通量，增加變壓器繞組中導線(xiàn)的趨膚效應，即最常見(jiàn)的鐵損耗和銅損耗增加，工作溫度升高，效率降低:對于導線(xiàn)和電纜來(lái)說(shuō)，電阻會(huì )隨著(zhù)頻率的增加而增加，由于導線(xiàn)中的趨膚效應，諧波會(huì )增加用戶(hù)自己供電系統中導線(xiàn)的附加損耗。特別值得注意的是，這種諧波也會(huì )增加三相供電系統中的中性線(xiàn)的電流，導致中性線(xiàn)過(guò)載。

 

　　二，解決方案。

　　2.1提高電氣設備的負載率。

　　2.1.1減少電氣設備本身的損失。

　　馬達方面：一是合理選擇，更換容量小的電機，提高負荷率;二是更換節能馬達，如YX系列馬達，高滑差馬達，稀土永磁馬達，淘汰高能耗老式馬達;三是采用調速技術(shù)，降低馬達轉速節能。

　　變壓器:首先，調整變壓器的負載率。第一，降低變壓器容量;第二，集成負載，提高變壓器負載率;第二，使用節能變壓器。最近廣泛使用的變壓器有S11和SH11系列，以及新型變壓器S13系列。

　　2.1.2提高系統功率因數。

　　將設備負載率調整到最佳值，可以提高設備本身的功率因數。此外，通過(guò)安裝無(wú)功補償裝置，可以提高系統的功率因數，減少配電線(xiàn)路的損耗，節約電能。

　　2.2改變配電線(xiàn)路的布置方式。

　　改變供電路徑，減少供電半徑;用電負荷盡可能靠近電路的開(kāi)始。

　　2.3加強電網(wǎng)質(zhì)量控制。

　　第一，諧波理。分為有源濾波器和無(wú)源濾波器兩種。通常的手段是采用d、yn11配線(xiàn)組的配電變壓器，能夠有效地減少3、9次諧波的設置濾波器過(guò)濾5、7、11次諧波。

　　二是電壓管理。對于線(xiàn)路末端電壓低、負載率高的電氣設備，提高電壓，達到需求值，對于線(xiàn)路初端電壓高、負載率低的電氣設備，降低電壓，在經(jīng)濟的電壓范圍內運行。

 

　　三，現階段各種方案的可行性分析。

　　3.1提高設備負荷率。

　　在變壓器方面，首先是節能變壓器的選擇。本文對S9,S11,S13,SH11變壓器的能耗情況進(jìn)行了理論計算，50kV-A和630kV-A變壓器的負荷率按40%和75%計算，結果表明：以目前的電價(jià)和變壓器價(jià)格，更換S7變壓器的投資回收期較長(cháng)，不符合國家對更換節能變壓器5~7年回收期的要求：新選擇的變壓器，S13變壓器的投資回收期最短，SH11變壓器的投資回收期最長(cháng)，但節能效果最好，如果價(jià)格降到合理的范圍，則應優(yōu)先選擇。第二，調整變壓器，使負荷率達到合理的范圍。大容量低負荷的變壓器可以換成小容量的變壓器，而接近的變壓器可以共享一個(gè)容量大的變壓器。提高系統功率因數。

　　3.2改變配電線(xiàn)路布局。

　　在配電系統的設計和施工中，變配電室應盡可能靠近負載中心。雖然增加導線(xiàn)的截面積增加了線(xiàn)路成本，但由于節約了電能，運行成本也降低了。從長(cháng)遠來(lái)看，增加導線(xiàn)截面的投資是值得的。在供配電系統的設計和施工中，應盡可能減少導線(xiàn)連接點(diǎn)的數量，注意搭接點(diǎn)的搭接質(zhì)量，確保導線(xiàn)接觸緊密。

　　3.3加強電網(wǎng)質(zhì)量控制。

　　(1)諧波控制。

　　(2)控制電壓，減少壓降。壓降大的線(xiàn)路主要有三種實(shí)施方法:一是縮短供電半徑，線(xiàn)路分段運行;二是提高進(jìn)線(xiàn)功率因數，在線(xiàn)路末端安裝無(wú)功補償裝置;第三，末端電壓升高后，降低變電站的出線(xiàn)電壓。

 

　　四，幾點(diǎn)認識。

　　(1)電機、變壓器、配電線(xiàn)路是保證其正常運行的配套設施。如果能通過(guò)系統優(yōu)化改進(jìn)工藝流程，優(yōu)化設備選型，減少電氣設備本身的損耗，也能節約配電系統的能源?？梢哉f(shuō)工藝節電，節電效果是連鎖的。

　　(2)電機、風(fēng)機、泵與工藝流程的合理匹配對系統節能至關(guān)重要。最佳負載率是經(jīng)濟運行。當設備耗電量大，負載變化范圍大或無(wú)法最佳匹配時(shí)，可采取變頻調速等技術(shù)措施，節約電能，使其在合理的能耗區工作。

 

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