节能技术在工业供配电设计中的应用
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摘要：供配电系统是各项生产稳定运行的基础保障，为了降低电力能源消耗，缓解能源紧张的问题，加强供配电设计中的节能技术水平尤为重要。文章分析其常见问题，探讨其节能技术的应用。
中图分类号： TE08 文献标识码： A
引言
工业供配电系统的设计是工业发展顺利进行的基础，所以，在对工业供配电设计的过程中，必须注意避免目前普遍存在的一些问题，优化供配电设计。
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
实施电力节能措施能够有效的保证电网的安全运行，有助于电网结构的全面优化。目前，电网的网架规划是在当前调度模式下实施的，实施电力节能调度提高了电网的运行要求，加大了系统的运行难度，也就进一步促进了电网改造的实施。
2、电力节能设计能够促进企业结构优化
实施电力节能可以促进风能、太阳能等新能源的开发利用，有助于企业结构的进一步优化。随着经济的不断发展，电力市场逐步建立，电力资源的配置也逐步扩大，电力节能措施的实施使国家的产业结构也不断被优化，优化了资源配置，对电力企业的长远发展起到了很好的效果。
3、电力节能设计能够控制购电成本的增加
目前，由于投产时期一些不合理的现象，上网电价千差万别，即使在相同煤耗量的机组中，电价也又多不同。由于一些新能源发电的电价相对较高，这使得企业间存在着一定的利益差距。为此，一些电网企业开始提高购电成本，这也给企业造成了一定的负担。实施电力节能措施有助于提高电能利用率，减少购电成本的提高，进一步降低购电费用的变化幅度。
二、工业供配电设计常见问题
在当前我国的工业供配电设计中还是普遍存在着一些问题，比如中国的机床制造行业。步入 21 世纪以来，中国一直是全球最大的机床生产商和消费商，机床工业厂房遍布沿海主要城市，根据机床厂供配电设计经验， 发现并总结了机床厂建立和使用过程中遇到的一些供配电问题。
1、材料锻造车间跳闸频繁
材料锻造是机床厂耗电需求最大的工艺流程，尤其现在数控机床的锻造对供电量的需求和稳定性要求更严格，但是在很多锻造车间工作高峰期间，经常会出现断电跳闸现象，这给工业生产带来了很大的影响。经过严格的排查得出的电气故障原因为：总负压计算没有预留备用空间还有就是变电站缺乏功率补偿措施。目前很多机床厂由于生产扩张的需要，动力车间一直处于高负荷运作状态，用电高峰期超出了变电所的额定功率，这是锻造车间出现频繁跳闸的主因。
2、工厂配电系统维护修缮困难
机床厂的配电系统有两个特点：高压、线路复杂。很多厂区出现用电问题时排查困难，修缮周期过长，影响工业生产。
3、避雷设施不规范
大多数机床厂房楼层较低，供配电系统设计的过程中，客户有意忽略对避雷设施的布置，以减小施工成本。 虽然就目前来讲，机床厂由于避雷系统的漏洞遭遇自然破坏的情况不多，但是随着时间的推移，用电事故一旦发生，祸害无穷，所以我们必须从根源和方法上杜绝此类现象的发生。
三、供配电设计中节能技术的探讨
1、选用高效节能的电气设备
变压器高耗能设备，必须对其进行合理选用。目前，10kV和35kV 变压器在工业供配电系统中的应用比较广泛，且数量之大，选择高效节能变压器不仅有利于实现节电目标，还能在一定程度上降低企业运营成本。为此，对于用电量较大的企业，在供配电设计时大可选用S、S10、S11 系列的节能型设备；对于建筑企业、化工企业、粮食物流企业等，可选用节能型干式变压器，比如SGB11-R 卷铁芯变压器，尽量减少变压器总损耗量。选择节能型变压器时，还应充分考虑回收率、有效损耗值、运行费用、变压器负荷情况等，并将它们作为节能型变压器选型的标准。相较于普通电动机，高效节能型电动机比如 Y2 系列电动机工作效率更高，损耗下降了20%-30%。
一般当满足以下条件时，可选用高效节能型电动机：①每年运行时间在 3000h 以上；②单机容量较大；③旧电动机损坏或电动机绕组需要进行重绕；④需要长期运行于低负载或过负载状态下。对于那些大功率设备，比如工矿企业的风机、水泵、皮带输送机等，需要长期在工频状态下运行，在运行过程中通常需要频繁的流量操作，这样会损失大量电能，可采用变频器改变电动机转速，调节风量、流量，达到节电目的。照明设备也是工业企业主要的耗能设备，应尽量选择节能型灯具，比如半导体LED 灯具等，并 通过利用自然光、自动开关、照度可调节、缩小照明分区面积等方法加强节电管理。
2、照明系统的节能设计
照明系统的用电量在供配电系统中占据较大比例，因此，还需重视照明系统的节能设计。①供配电设计时对照明电量进行详细、严谨的计算，根据我国目前的照明使用规范，对照明的功率数、亮度等进行计算与审核，以达到照明系统的节能设计目的。②在照明设计中分派载重时，需严格按照三相载重进行分派，以防止因三相载重分派不均匀，导致电线损耗及变压设备增加等不良现象的发生。③重视照明灯具与光源的选择，例如 T5、T8 荧光灯，节能效果远远优于普通白炽灯，紧凑荧光灯具比普通灯具的寿命要长，而高压钠灯的节能效果也比高压汞灯的节能效果好，这些在设计中均需充分考虑到，尽可能选择具有节能优势的照明系统。
3、人工无功功率补偿
在工业领域进行供配电设计时，为了降低线路的功率消耗，我们可以通过选择合适的电动机、变压器等电气设备达到提高自然功率因数的目的。除此之外，我们也可以采取人工无功功率补偿的方式，通过人工安装无功补偿设备来提高功率因数。在采取人工无功功率补偿措施时，我们可以采取并联电力电容器的方式，并且要采取相关谐波治理措施，减少故障的发生。另外，在采取无功补偿方式时要注意平衡性，就是说低压部分的无功功率应该由低压电容器来进行补偿，而高压部分的无功功率则由高压电容器补偿，并根据相关条件来选择集中补偿、分散补偿等方式进行无功补偿。
4、降低线路损耗
线路损耗是供配电系统产生浪费的主要因素，所以在节能降损方面可以针对线路传输中的浪费进行改造。由于输电线的覆盖面积大，延伸里程长，所以产生的浪费直接影响到供电企业的经济效益。在输电线路中，进行科学合理的节能设计，提高用电效率，是目前供配电系统节能的有效措施之一。减少线路损耗主要有以下几方面的措施。
4.1线路损耗与线路的长短成正比，所以说线路越长，所产生的浪费就越大。针对这方面可以在设计阶段，缩短线路的总长度，将变压器等集线设备放置在距离所有的用户相等的位置，此时可以减少总线路的长度，不仅在资金投入上有所减少，并且降低了线路损耗，节约大量的成本。
4.2线路在运行的过程中，会产生一定的阻抗，而阻抗与导线的截面积成反比关系，所以在线路缩短的基础上，适当的增加导线的截面积，将会大大的降低损耗。大线径的导线在初期需要较大的投资，对于有些供电企业来讲是一笔巨大的开支，但是在后期运行的过程中所节省的电能，将会超出初期的投资。从这个角度来讲，增加导线截面积是降损节能的有效措施之一。
4.3在供配电系统运行中，根据不同的用电需求，对于用电负荷有不同的分类，根据用电负荷不同对其进行分类。因为消防设备具有特殊性，所以要提供专缆供电。对于其他不同的用电设备，根据分类，将具有相同属性的电缆归类，共用一条电缆。在出现消防危险时，消防人员可以一次性关闭无用的用电设备，操作简便。而将多条电缆并用，减少了线路的损耗。
5、提高用电设备的功率因数
提高用电设备功率因数，实现变电设备的无功功率补偿，是改善电能传输质量，进一步提高供电能力是完成供配电系统节电任务的又一有效手段，当功率因数由0.7上升到0.9 时，线路损耗可减少大约40％左右。提升功率因数的方式主要有改进提高变压设备，减少供变电设备自身对电网功率因数的影响，同时保障电气设备的满载运行，运用集中补偿与就地补偿的方式对供配电系统进行无功功率补偿，是提高功率因数的主要方式。
6、抑制谐波危害
供配电系统中的电能质量是指电压频率和波形的质量。电压波形是衡量电能质量的三个主要指标之一。随着各类电力电子设备在工业与民用建筑中日益广泛地应用，由此产生的谐波电流对供配电系统的巨大影响已引起了人们的高度关注及重视。
结语
综上所述，供配电设计中加强节能设计已是必须趋势。相信在电力节能设计的大力实施下， 不仅能为电能的节约起到积极意义，还可为企业带来长远的经济效益。
参考文献
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