電力系統(tǒng)節(jié)能方式淺析

　設(shè)備負(fù)荷率低的原因主要有兩個(gè)。一是選擇設(shè)備的能力通常根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的最大負(fù)荷來考慮，即設(shè)備在一定時(shí)間段內(nèi)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，其他時(shí)間由于生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的變化負(fù)荷下降，負(fù)荷率低;二是設(shè)計(jì)拖動(dòng)設(shè)備時(shí)，考慮拖動(dòng)能力、保險(xiǎn)系數(shù)等因素，拖動(dòng)設(shè)備、輔助馬達(dá)也大于理論值。

　　一，電力系統(tǒng)的主要問題。

　　1.1電氣設(shè)備負(fù)載率低。

　　設(shè)備負(fù)荷率低的原因主要有兩個(gè)。一是選擇設(shè)備的能力通常根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的最大負(fù)荷來考慮，即設(shè)備在一定時(shí)間段內(nèi)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，其他時(shí)間由于生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的變化負(fù)荷下降，負(fù)荷率低;二是設(shè)計(jì)拖動(dòng)設(shè)備時(shí)，考慮拖動(dòng)能力、保險(xiǎn)系數(shù)等因素，拖動(dòng)設(shè)備、輔助馬達(dá)也大于理論值。

　　低負(fù)荷率對(duì)能耗的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　(1)電機(jī)和變壓器損耗的比例增加，三相異步電機(jī)的損耗主要包括恒定損耗(包括鐵芯損耗和機(jī)械損耗)、負(fù)載損耗(銅損耗)和雜散損耗。負(fù)載損耗取決于負(fù)載電流和繞組中的電阻值，隨負(fù)載變化而變化;恒定損耗和雜散損耗與負(fù)載無關(guān)，所以電機(jī)的輕載會(huì)增加自身損耗的比例。電機(jī)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(gòu)成。銅損失的大小與變壓器負(fù)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(fù)載的大小無關(guān)，因此變壓器輕負(fù)載時(shí)自身消耗的有效功率的比例很大。

　　(2)系統(tǒng)功率因數(shù)大幅下降。三相異步電機(jī)是感性負(fù)載，運(yùn)行時(shí)消耗的功率包括有效功率和無效功率。負(fù)載的變化直接影響有效功率的大小，但對(duì)無效功率的影響很小。在實(shí)際運(yùn)行中，供電電機(jī)的總電流是有效電流和無效電流的矢量和，電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，有效電流大，功率因數(shù)高，負(fù)荷下降時(shí)，有效電流小，無效電流幾乎不變，功率因數(shù)下降。

　　1.2配電線路布局不合理。

　　部分供電線路走向不合理，井排線路遠(yuǎn)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(duì)電機(jī)各種損耗的影響。

　　電壓波動(dòng)會(huì)影響電機(jī)的各種損耗。當(dāng)電機(jī)滿負(fù)荷或高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行電壓降低，電機(jī)扭矩降低，轉(zhuǎn)差率增大，定子和轉(zhuǎn)子的銅消耗增加，電機(jī)總損耗增加;當(dāng)電機(jī)負(fù)荷率低時(shí)，由于電機(jī)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(duì)異步電機(jī)及配電線路損耗的影響。

　　電網(wǎng)中有很多電氣設(shè)備是非線性負(fù)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(tǒng)阻抗上產(chǎn)生相應(yīng)頻率的高次諧波電壓，使系統(tǒng)電壓波形變形。高次諧波對(duì)電氣設(shè)施影響很大。對(duì)于電機(jī)來說，會(huì)產(chǎn)生頻率較高的旋轉(zhuǎn)磁場，使雜散損耗急劇增加，局部過熱甚至燒壞電機(jī);對(duì)于變壓器來說，減少變壓器鐵心的磁通量，增加變壓器繞組中導(dǎo)線的趨膚效應(yīng)，即最常見的鐵損耗和銅損耗增加，工作溫度升高，效率降低:對(duì)于導(dǎo)線和電纜來說，電阻會(huì)隨著頻率的增加而增加，由于導(dǎo)線中的趨膚效應(yīng)，諧波會(huì)增加用戶自己供電系統(tǒng)中導(dǎo)線的附加損耗。特別值得注意的是，這種諧波也會(huì)增加三相供電系統(tǒng)中的中性線的電流，導(dǎo)致中性線過載。

 

　　二，解決方案。

　　2.1提高電氣設(shè)備的負(fù)載率。

　　2.1.1減少電氣設(shè)備本身的損失。

　　馬達(dá)方面：一是合理選擇，更換容量小的電機(jī)，提高負(fù)荷率;二是更換節(jié)能馬達(dá)，如YX系列馬達(dá)，高滑差馬達(dá)，稀土永磁馬達(dá)，淘汰高能耗老式馬達(dá);三是采用調(diào)速技術(shù)，降低馬達(dá)轉(zhuǎn)速節(jié)能。

　　變壓器:首先，調(diào)整變壓器的負(fù)載率。第一，降低變壓器容量;第二，集成負(fù)載，提高變壓器負(fù)載率;第二，使用節(jié)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(tǒng)功率因數(shù)。

　　將設(shè)備負(fù)載率調(diào)整到最佳值，可以提高設(shè)備本身的功率因數(shù)。此外，通過安裝無功補(bǔ)償裝置，可以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少配電線路的損耗，節(jié)約電能。

　　2.2改變配電線路的布置方式。

　　改變供電路徑，減少供電半徑;用電負(fù)荷盡可能靠近電路的開始。

　　2.3加強(qiáng)電網(wǎng)質(zhì)量控制。

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

　　二是電壓管理。對(duì)于線路末端電壓低、負(fù)載率高的電氣設(shè)備，提高電壓，達(dá)到需求值，對(duì)于線路初端電壓高、負(fù)載率低的電氣設(shè)備，降低電壓，在經(jīng)濟(jì)的電壓范圍內(nèi)運(yùn)行。

 

　　三，現(xiàn)階段各種方案的可行性分析。

　　3.1提高設(shè)備負(fù)荷率。

　　在變壓器方面，首先是節(jié)能變壓器的選擇。本文對(duì)S9,S11,S13,SH11變壓器的能耗情況進(jìn)行了理論計(jì)算，50kV-A和630kV-A變壓器的負(fù)荷率按40%和75%計(jì)算，結(jié)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，不符合國家對(duì)更換節(jié)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，但節(jié)能效果最好，如果價(jià)格降到合理的范圍，則應(yīng)優(yōu)先選擇。第二，調(diào)整變壓器，使負(fù)荷率達(dá)到合理的范圍。大容量低負(fù)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(tǒng)功率因數(shù)。

　　3.2改變配電線路布局。

　　在配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工中，變配電室應(yīng)盡可能靠近負(fù)載中心。雖然增加導(dǎo)線的截面積增加了線路成本，但由于節(jié)約了電能，運(yùn)行成本也降低了。從長遠(yuǎn)來看，增加導(dǎo)線截面的投資是值得的。在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工中，應(yīng)盡可能減少導(dǎo)線連接點(diǎn)的數(shù)量，注意搭接點(diǎn)的搭接質(zhì)量，確保導(dǎo)線接觸緊密。

　　3.3加強(qiáng)電網(wǎng)質(zhì)量控制。

　　(1)諧波控制。

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

 

　　四，幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

　　(1)電機(jī)、變壓器、配電線路是保證其正常運(yùn)行的配套設(shè)施。如果能通過系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)工藝流程，優(yōu)化設(shè)備選型，減少電氣設(shè)備本身的損耗，也能節(jié)約配電系統(tǒng)的能源。可以說工藝節(jié)電，節(jié)電效果是連鎖的。

　　(2)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵與工藝流程的合理匹配對(duì)系統(tǒng)節(jié)能至關(guān)重要。最佳負(fù)載率是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)設(shè)備耗電量大，負(fù)載變化范圍大或無法最佳匹配時(shí)，可采取變頻調(diào)速等技術(shù)措施，節(jié)約電能，使其在合理的能耗區(qū)工作。

 

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