电气供配电系统节能设计研究

摘 要：我国是能源消费大国，能源相对短缺，但能源浪费却相当严重，因此，节能设计显得尤为重要。节能设计的重点在于建立和健全节能管理机制，正确设计供配电系统，改革高电耗工艺，选用节能产品，更换改造低效设备，通过科学管理和合理组织生产，实现供配电及用电设备的经济运行。

关键词：供配电系统；节能设计；措施

前 言

近年来，为提高我国的发电能力，减少对已有资源的过度开采和使用，就要不断的开发新能源，采用新技术。在供配电节能设计中，减少能源的浪费和过度使用，会对经济的可持续发展发挥出积极的推动作用。

一、电力节能设计的重要性

1、电力节能设计有助于优化电网结构

加强节能技术在供配电设计中的应用，大力推行电力系统的节能措施，有助于提高电网的运行速度，优化电网结构，保证电力系统的安全运行和健康发展。

2、电力节能设计能够促进企业结构优化

科学合理的电力节能设计能够促使新能源的开发和利用，不但节约了现有资源，还进一步的促进企业结构优化。电力行业的不断发展，电力节能成为电力系统发展的必然选择，大力推行、实施电力节能，优化电力行业的产业结构，为电力行业的稳定健康发展起到了决定性的作用。

3、电力节能设计能够控制购电成本的增加

新能源的利用，使电价的成本投入过高，由于发电能源不同，企业间也存在着较大的利益差距。为了解决这一问题，很多大型大力企业开始实施电力节能技术，科学合理的电力节能设计有利于提高电能的利用率，降低电价的投入成本，增强企业的竞争力。

二、供配电系统总体规划

在设计供配电系统的总体方案时，应综合考虑多种因素，主要有负荷性质、用电设备特性、用电容量、供电距离以及负荷分布等因素，然后选择合理的电压等级，进而设计出科学合理的配供电系统方案。在节约电能和投资成本方面，可以采用简化接线和减少配变电级数的方法实现。在确定变压器的台数和容量时，需要考虑到经济运行和负荷特点的实际情况，对于那些受昼夜和季节性影响较大的负荷，在确定变压器的容量时，需要将负荷计算出来并考虑经济和技术因素。

通常，供电电压值和线路电流值成反比，即线路的电流越小，供电电压越高。线路上的电流越小，线路上电能的耗损量就越小。在减少线路上的电能损耗方面，总变电所和配电所还可以采取减小与负荷中心的距离和减小供电半径的方法来达到降低电能损耗的目的。在供电电压的范围内，利用提高线路的电压等级的方法也有助于减少电能的损耗。然而在提高线路电压等级的情况下，电气设备也需要提高绝缘性能，这样就提高了投资成本。所以，这种方法需要在经济技术对比较为合理的情况下才能实施。

一般情况下，输电网的总干线使用的电压等级是500 kV、220 kV以及330 kV，相邻电网之间的联络线大多也是采用这样的电压等级；二级输电网采用的电压等级通常为220 kV和110 kV；城乡配电网和大型工业企业内部电网中的电压等级一般采用35 kV。较低一级比较常用的高压配电电压为10 kV，但是如果负荷中高压电动机占有很大的比重时，采用6 kV的配电方案是比较经济合理的。另外，各级电压等级和相对应线路输送能力之间的关系也是在设计供配电系统总体方案中确定电压等级需要考虑的因素。

三、供配电节能设计措施

1、科学选择变压器

变压器是电压变换设备，广泛应用于电力系统，特别是10kV和35kV电压等级的变压器，在电力系统和配电系统中使用普遍，数量较大。据统计，目前在电网上运行的10kV和35kV级变压器约有10亿kVA以上。由于使用量大，运行时间长，变压器的选择和使用存在着巨大的节能潜力，特别是量大面广的10kV和35kV级变压器。选择高效节能产品，不但对节约能源具有重要意义，同时还可以大大降低变压器的运营成本，是用电企业改善经济效益的重要途径。在供配电设计中应选择高效节能变压器，从而有效减少电力运行费用，实现良好的经济效益。

2、合理选择电动机

在供配电设计中，电动机的选择经应根据负荷运行不低于额定容量的40%，变压器负荷率宜在75—85%，不低于60%。减少电动机能量损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。异步电动机在空载或轻载运行时，功率因数很低，空载时功率因数低于0.4，轻载时约为0.6左右；负荷在70%以上至满载时功率因数较高，约为0.85左右。所以，设计时如能正确的选择电动机的容量，使之尽可能地满负荷运行，将会大大提高自然功率因数。特别是当电动机处在空载运行状态时，或者是选用的为异步电动机，电动机的功率因数会非常低，例如：在空载时，功率因数在0.2—0.3范围内：而当处在满载情况时，功率因数则较高，可达到0.85—0.89范围。因此，在供配电系统设计过程中，对于异步电动机的容量要合理进行选择，要求容量不能选择过大，使之能够达到满负荷运行即可。

提高功率因数，实施照明节能。如果将配电系统功率因数予以提高，那么能够大大降低输电线路上的无功损耗，最终达到节能目的。在电网系统中，电流在流经高压与低压线路后，最终传送到供电设备的末端，这样一来，进一步增大了输电线路上的功率损耗。但是，这些损耗经过采取一定补偿措施后，是完全能够避免的。通常主要采取以下两种对策：一方面，降低设备的无功功率损耗，提升用电设备功率因数。因此在设计过程中，最好选择功率因数较高的设备。另一方面，采用静电电容器。在使用电容器之后，能够产生无功电流，这样一来，可抵消设备滞后的无功电流，从而提高设备的功率因数。

3、照明中的节能设计

照明用电量占据一大部分在电力供应和分配系统中，因此，也高度重视节能照明系统的设计。（1）电源的设计和详细的照明功率分布，以及严格的计算，根据中国目前的使用照明，电力照明数量和亮度的计算和审计，实现节能照明系统的设计。（2）调度负载在照明设计中，应严格按照三相负载等，为了防止因为三相不平衡负载等，造成损失的电线和变压器设备增加不良现象的发生。（3）注意照明灯具及光源的选择。

在节能效果方面，T5型荧光灯的节能效果好过T8型，而T8型荧光灯的耗能仅为白炽灯的10%，而且寿命也比普通灯具长；金卤灯比高压汞灯减少约30%的耗能，高压钠灯比高压汞灯减少约37%的耗能。此外，第四代电光源LED（ 发光二极管 Light Emitting Diode） 继白炽灯、荧光灯和 HID 光源之后现世，其具有启动时间短、功耗低、寿命长和结构牢固等多种优点。合理选择照明控制方式也是照明设计中的重要且有效的方法。通常应工作场所的照明系统要求，大多会采用调节亮度和分区分时的控制方式，利用一些先进技术对照明灯具进行科学地控制，这样既简化了照明系统的布线又可以节能。

四、结束语

总之，节能已成为现今各个行业领域关注的重要话题，而供电系统或用电设备，都存在着巨大潜力。为实现“节电能、降电耗”的目的，电气设计中应正确设计供配电系统，精心考虑，反复衡量，选用节能型电气产品等，设计行之有效而又切实可行的节能措施，实现供配电系统及用电设备的经济运行，从而达到真正节约电能的目的。

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