電力系統(tǒng)節(jié)能方式淺析

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

　　一，電力系統(tǒng)的主要問題。

　　1.1電氣設備負載率低。

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

　　低負荷率對能耗的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　(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關，所以電機的輕載會增加自身損耗的比例。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，與負載的大小無關，因此變壓器輕負載時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。三相異步電機是感性負載，運行時消耗的功率包括有效功率和無效功率。負載的變化直接影響有效功率的大小，但對無效功率的影響很小。在實際運行中，供電電機的總電流是有效電流和無效電流的矢量和，電機滿負荷運行時，有效電流大，功率因數(shù)高，負荷下降時，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電壓波動對電機各種損耗的影響。

　　電壓波動會影響電機的各種損耗。當電機滿負荷或高負荷運行時，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，由于電機的鐵消耗與電壓的平方成正比，電壓升高會增加鐵消耗，同樣的損耗也會增加。

　　1.3.2高次諧波電流對異步電機及配電線路損耗的影響。

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

 

　　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(jié)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(diào)速技術，降低馬達轉速節(jié)能。

　　變壓器:首先，調(diào)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(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)。

　　將設備負載率調(diào)整到最佳值，可以提高設備本身的功率因數(shù)。此外，通過安裝無功補償裝置，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;用電負荷盡可能靠近電路的開始。

　　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次諧波的設置濾波器過濾5、7、11次諧波。

　　二是電壓管理。對于線路末端電壓低、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(nèi)運行。

 

　　三，現(xiàn)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(jié)能變壓器的選擇。本文對S9,S11,S13,SH11變壓器的能耗情況進行了理論計算，50kV-A和630kV-A變壓器的負荷率按40%和75%計算，結果表明：以目前的電價和變壓器價格，更換S7變壓器的投資回收期較長，不符合國家對更換節(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，如果價格降到合理的范圍，則應優(yōu)先選擇。第二，調(diào)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。雖然增加導線的截面積增加了線路成本，但由于節(jié)約了電能，運行成本也降低了。從長遠來看，增加導線截面的投資是值得的。在供配電系統(tǒng)的設計和施工中，應盡可能減少導線連接點的數(shù)量，注意搭接點的搭接質(zhì)量，確保導線接觸緊密。

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

 

　　四，幾點認識。

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

　　(2)電機、風機、泵與工藝流程的合理匹配對系統(tǒng)節(jié)能至關重要。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法最佳匹配時，可采取變頻調(diào)速等技術措施，節(jié)約電能，使其在合理的能耗區(qū)工作。

 

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