试析通过电力设计达到节能的几种方法和途径

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【摘 要】我国是一个能源消耗大国，节能减排、环保低碳已经成为实现可持续发展的必然选择。在常见的能源中，电能的应用和消耗是比较大的。节能不仅仅是广大资源用户的事情，电力企业在输电、配电、供电过程中采用科学合理的电力设计，对于节约电能可以起到非常大的作用。本文笔者根据从事电力工作的经验，对电力设计的节能应用进行探讨，建设性地提出电力设计节约电能的几种方法和途径。

【关键词】电力设计；节约电能；途径

电能是日常生活中人们用到的最多的能源，利用电能我们可以用来照明，用来为机械设备运转提供能源动力，还可以用将电能转化为热能来热物体等。电能不仅易于传输而且消耗电能不会带来环境的污染，所以说它是生产生活中最普遍的实用能源。若果没有电能不仅各行各业的生产活动将无法进行，而且人们的日常生活也会受到极大的影响。在我国，由于电能的消耗量比较大，所以电能资源供应一直处于紧缺状态，为实现社会经济的可持续发展节能减排、环保低碳已经成时代赋予我们的责任。提到节约电能，由于各行各业的性质不同，所以在节能上的侧重也有所不同。例如原本在应急出口处用到的8W的小日光灯，被更换为功耗只有1W的LED发光灯，这种灯不仅耗电少，而且比普通的日光灯寿命也常。这样节能减排的投入成本可以在很短的时间内在节约的电费投入中收回。本文笔者根据从事电力工作的经验，对电力设计的节能应用进行探讨，意在提出电力设计节约电能的几种方法和途径，供同行业人员参考。

1 提高供配电系统的电压等级

影响供配电系统设计的的因素有二：一是，为了合理确定供电系统的电压等级，必须要考虑到用电设备的用电容量、特性、供电距离、及当地公共电网分布情况等因素；二是，确定配电系统的电压等级最终要根据用电设备的电压要求、负荷的大小与负荷的分布情况来确定。从理论上来讲，一般都是常采用高电压深入负荷中心供电，尽量要避免低电压、大容量输电和长距离送电，因为这样不仅可以有效降低输电线路上的能源消耗，从而提高电力资源的质量，保障用户及时、快捷的利用。采用高电压深入负荷中心供电的好处重要有两个。一是，可以有效地节约电能。我们都知道，电压与电能功率和输送距离是正比例关系，而与电线路上流过的电流成反比例关系。也就是说，电力系统的输出的电压越高，电能功率就越大，同时电能输送的距离就越远。第二，是可以缩短输电线路的长度。在供电电压等级和输送容量相同的情况下，输电线路的长度与电能的消耗成正比。

另外，如果采用高电压供电，输送同样功率的电能，因电流小，输电线路上引起的电压降也小，这样不但可以减少电能消耗，而且还可以保证供电系统的供电质量。

2 提高感应电动机功率因数

现代电网中经常会用到大量的设备，这些设备同时也是耗电设备，例如感应电动机和变压器等等。在这些用电设备中，感应电动机的用电量最大，几乎占用了全部用电量的60%。通常说来，感应电动机在重负荷时，其功率因数在0.8左右，在轻负荷时，其功率因数则会急剧下降。在现实中，传动装置所配的电动机功率偏大，感应电动机很少会在满负荷的状态下运转，因此大部分情况下其运行功率因数都在0.8以下。功率因数低就是说，用电设备中存在大量的无功功率，输配电设备的运作能力将会受到很大的影响。同时功率因数低也意味着输电线路的损耗比较大。既然功率因数过低将会产生如此多的不利，那么我们就要想办法来提高感应电动机功率因数。当输电线路的额定电压和输送的有功功率一定时，输电线路的功率损耗与其功率因数的平方成反比。如果将功率因数提高，那么提高后输电线路的损耗将会大大减少。提高感应电动机功率因数的意义就在于：其一，有效减少无功功率损耗，大力提高输配电设备的供电能力；其二，有效较少电压降，保障了供配电系统的供电质量；其三，有效减小了负荷电流，提高供配电系统输送电能的能力；其四，有效降低变压器的容量，为供配电系统节约大量的投入成本。可见，提高功率因数，减少输电线路的电能损耗同样是节约电能有效措施。

3 选择导体时遵循最佳原则

导体是输送电能的载体，没有导体也就不存在电能输送。但是凡是导体都会存在一定的电阻，而电阻的客观存在使电能在传输中必定要消耗一定的能量。在通常的电力设计中，为了节约先期的投入成本，我们在选择导体时往往都是按照最小原则来进行的，即认为导体截面恰好能满足温升、电压损失、机械强度等要求的最小要求即可。虽然说采用最小原则来选择导线可以有效减少初始投资，但是导体的损耗是以热的形式消耗掉的，小截面的导体，损耗大，导体运行的温度高。另外从温度与电阻的关系来看，导体的电阻会随导体温度的升高而增大，导体电阻增大也就意味着在输送电能时要损耗掉更多的电能。所以从这点来看，我们在选择导体时也应该根据最佳原则选用截面较大些的导体。这样可以有效地降低导体输电时的温度，防止电阻变大而耗电。所以说，按照最佳原则而是不最小原则来选择输电电缆，同样会实现节约电能的效果。目前国家投入了大量资金，用于城市及农村电网的改造，其中最重要的就是要用较粗的电缆更换掉一些过细的电缆，以减少线路损耗，实现节约电能的目的。

4 采用变频调速技术

现在许多重工企业中通常会用到风机和水泵，而大部分的风机和水泵需要根据不同的工艺情况调节风和水的压力或流量。在以前，调节压力或流量主要是依靠调节管道上的阀门，这样会造成电能资源的浪费。即使是不需要调节压力或流量的风机与水泵，由于与之配套的电动机功率都比实际需要的大，所以电动机也不是在额定功率下运行，如果不采取措施同样存在电能浪费的问题。但是如果采用转速控制来调节压力或流量，就可以减少这一部分浪费，节约大量的电能。所谓变频调速技术是一种以变频调速器高为主的高效率、高性能的技术。而变频调速器是用于给交流异步电动机调速的一款新型设备，其体积小、技术性能高、保护功能完善、工作安全可靠、能实现电动机软启动、软停止及可平滑无级调速。依靠这些优点，变频调速器在各行各业中已得到了广泛的应用。

另外，在工业生产中利用先进的控制装置也可以有效减少电能的消耗。大家都知道现在大部分工业生产系统都要求生产设备要按照工艺顺序实现联锁控制。联锁控制有利于对生产设备的整体操控，但是连锁控制很容易造成电能的损失。例如，例如大型连续生产的皮带等运输系统，生产线路比较长、涉及到的生产设备也比较多，系统运转需要的电容量也比较大。在其逆流程起动或顺流程停车的过程中，如果采用以往的控制装置来对进程控制，在统一时间内，很多设备都可能处于空转状态，这无形之中就增大了电能消耗。如果我们能在工业生产中采用先进的控制装置，利用现代的计算机技术和编程序控制器对生产系统的运行状态进行实时控制，可以有效减少每台设备的空运转时间，节约大量的电能资源。

【参考文献】

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