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我国供用电系统的技术改造节约电能分析 范婷霞 杜亚静国网冀北电力有限公司管理培训中心 北京 102401摘要：电能是生产和生活中的主要能源，在经济发展中不可替代，并且工业生产的用电量在国民经济的用电量中占据70%的比例，因此要采取经济上合理、技术上可行的电力节约措施，有效解决供用电系统中的电能浪费。关键词：供用电系统；技术改造；节约电能一、引言能源既是实现经济发展的基础，又是阻碍经济发展的因素，在经济发展中扮演着双刃剑的角色。由于我国是人口大国和能源大国，人均的资源占有量较低，主要表现为用电紧张。在这种用电紧张的大环境下，节约能源和低碳生活顺势而生，因此我国要不断提高能源的利用率，并把能源节约作为社会发展的重点项目。目前，我国能源的使用中，工业生产的用电量占70%，因此电能节约中首先要对工业生产进行节能改造。电能属于二次能源，在利用电能时一般只消耗一次能源的30%。电能的利用率是指消耗的电能总量和利用的电能总量之比。消耗电能总量和利用电能总量的差值是损耗的电能，电能损耗主要有管理损耗和设备损耗两种。管理损耗的增加形式表现在管理不完善、操作工艺较低、工序不协调、参数不合理等。设备损耗的增加形式表现在设备性能较差、电能的传递次数和转换次数较多、设备的效率低等。在供用电系统中，电能损耗主要表现为变压器对电能的损耗和线路对电能的损耗。二、供用电系统供用电系统是指发电、输电、变电、配电、用电的系统和设备在供电过程中，根据技术需要和经济需要，把能源转成电能，再把电能输送给用户的控制系统。（一）供用电系统的设计标准保证用电的安全可靠，例如：人员安全、设备安全、供电不间断；电能提供合格，频率控制在0.20.5HZ之间，电压控制在7%10%之间，谐波含量符合国家规定标准；供用电系统的运行要遵循经济性原则，并不断进行技术更新和设备更新，实现降耗节能；供电要环保，供电过程中排放的噪音、电磁辐射、三废等要符合规定标准。（二）供用电系统节能设计的标准1、节能设计供用电系统变配电所的位置要和负荷中心接近，通过配电半径的缩短，来降低线路的电能损耗。对变压器数量和变压器容量进行合理选择，使变压器适应季节性产生的负荷变化，并实现变压器的灵活投切，通过轻载运行的减少，来降低电能损耗和实现经济运行。2、减少线路的电能损耗线路电阻的计算公式是r=pl/s，也就是线路电阻和导线的长度l，以及导线的电阻率p之间形成正比，而和导线的截面s之间形成反比。根据线路电阻的计算公式，可以从以下方面减少线路电阻：选择电阻率小的导线，例如：铜芯导线的电阻率较小，铝线次之。线路设计中少走弯路、多走直线，并且低压配电中线路的设计要尽量少走回头路，最好不走回头路。加大线截面积和减小线路电阻。三、供用电系统的节能改造（一）科学管理供用电系统1、建立能源管理系统建立系统的能源管理和制定科学的管理制度，使供用电系统提高能源管理效率。能源管理过程中，不仅要加强能源使用的环节管理，还要加强供用电系统工作人员的责任意识，使每位工作人员积极参与电能节约，并积极落实节能工作。确保供用电系统要有计划的进行电力供用，根据用电的实际情况，对供用电的时间进行有效調整。由于供用电系统在高峰期一般是高负荷运行，供电能力有所降低，因此要了解用电规律，合理安排供用电时间。2、加强人员管理加强设备管理首先要加强工作人员管理，毕竟工作人员是把设备管理有效落实的重要因素。设备管理主要包括设备检修和设备保养。例如：电动机检修中，通过减小定子和转子的摩擦实现电能节约；检查设备的接头是否接触良好、检查设备是否散热正常等。设备的运行不正常现象不仅会造成设备不安全，损坏设备，还会严重耗能，因此要加强设备管理，并把设备管理落实到具体的工作人员头上，通过责任制加强设备管理。（二）科学改造供用电系统1、更新先进设备供用电的设备要随着科学技术的发展不断更新，在设备更新中要有意识、有目的的进行更新，例如：高压断路器的更新。高压断路器承担着负荷电流合关、线路重合闸、故障电流开断的功能，在电网系统中属于重要的高压设备，并且高压断路器的性能直接影响着电网安全。在610kV的配电网络中，一般使用的高压断路器是SN型的少油断路器，这种高压断路器的分闸时间长、遮断容量小、维护量大，不仅不能进行频繁的操作，还会潜藏火灾隐患和爆炸隐患。随着科学技术的发展，使用ZN型的真空断路器取代SN型的少油断路器是供电网系统的发展趋势。在更新设备中，要保留断路器的操动机构和传动，更新断路器的本体，这就需要使CD型的电磁机构和ZN型的真空断路器相互配合。而CD型的电磁机构由于关合功能较大，可以有效满足SN型的少油断路器需要高关合的要求。在对传动机构的主拐臂进行转角减小时，要根据传动机构和断路器的主拐臂来选择比例，在1.2：1的比例下，把传动机构和断路器两者主拐臂的垂直距离进行相应缩短，并且对断路器的分闸弹簧长度进行相应调整，从而使断路器本体的合闸速度符合真空断路器的关合需求。这种技术改造能降低断路器的机械振动和机械应力，能减小波纹管冲击和提高波纹管寿命，能减轻触头熔焊和减小触头弹跳。2、淘汰低效率设备淘汰供用电系统中效率较低的设备，用效率较高的设备代替效率较低的设备。例如：和热轧硅钢片变压器相比较，冷轧硅钢片变压器的空载损耗要比前者小一倍。在变压器都是1000kVA时，冷轧硅钢片SL7型的变压器，其空载损耗是1.8kW，而热轧硅钢片SL7型的变压器，其空载损耗是3.9kW。当把SL7型的变压器更新为SJL型的变压器时，变压器在一年中空载损耗的节约电能如下：（3.9-1.8）kW8760h=18396kW.h。由此可见，用效率低的设备代替效率高的设备，其电能节约的经济效益十分显著，因此，在供用电系统中要大量使用电能节约效果更好的S9型变压器和S11型变压器。.改造或者更新高耗能低效率的产品，使用节能设备。节能设备的经济效益非常显著，例如：10000万个家庭中，假设每个家庭都使用节能灯，每天平均亮4h，那么一年可省电（60-9）10 3kW4h365100001047.45109 kWh（74.5亿kWh），如果每千瓦时的电价是0.56元人民币，一年中可省41.7亿元人民币。3、维修保养设备新的供电设备投入使用后，要在使用一年内进行预试和小范围的维修，待检查指标合格和运行稳定之后，才把供电设备转入预试周期和正常检修。在检修供用电设备的过程中，检修的周期表不仅要对应检修设备的质量报告和质量验收，还要把周期表根据时间和地点进行分类，并装订成册，以备日后档案调查。在对供用电设备检修试验的内容进行设置时，要建立和健全各项设备检修试验的数据趋势图，依照变化的趋势和规律，分析供用电设备的试验数据，例如：短路阻抗、油色谱、绕组绝缘的电阻、油检化等数据趋势，如果发现试验数据有异常，要及时进行维修，并进行设备维修的动态跟踪。（三）技术改造供用电系统1、改造供用电系统对供用电系统中不合理的地方进行技术改造，通过降低设备线路的电能损耗来节约电能。例如：把小截面的导线改造成大截面的导线；把迂回的配电线路改造成直线的配电线路；更新漏电和绝缘破损的导线；在经济指标和技术指标合理的基础上，升压配电系统；把变配电所的所址进行改造，通过变压器的分散装置，使变压器和负荷中心更接近，从而降低线路的电能损耗等。这些技术改造的措施都可以有效降低电能损耗，实现电能节约的良好效果。把大耗能的供电设备进行技术改造，例如：1000kVA的变压器，在技术改造前使用的是热轧硅的钢片铁心，其空载损耗是6.5kW，技术改造后使用的是冷轧硅的钢片铁心，其空载损耗是2.5kW，由于进行技术改造后，变压器在一年中可以节约如下电能：（6.5-2.5）kW8760h=35000kW.h。在交流弧焊机上安装自停装置，由于技术改造，交流弧焊机在一年可以节约1000kW.h的有功电能和3500kvar的无功电能，大大提高了设备的功率因数。根据上述举例，可以发现对设备进行技术改造可以节约大量电能。2、降低电网损耗电网损耗是输电网络和配电网络电量损耗的总称，主要包括技术损耗和管理损耗。技术损耗是电网中元件电能的损耗，主要有固定损耗和可变损耗两种形式；管理损耗是人为因素和管理因素造成的线路损耗，可以通过管理的加强有效避免管理损耗。高压配电网络一般使用环形供电模式，环形供电主要有两种方式，一种是所有断路器闭合的闭环运行；另一种是开环运行，也就是说断路器QF1、QF4、QF5、QF8是闭合的，断路器QF2、QF3、QF6、QF7是断开的。正常情况下开环运行时，负荷从一个电源处受电，由于某个电源因故障切除，例如：1T故障和QF1跳闸时，断路器QF3合上，而负荷从电源3T处送电，获得备用电源。由此可见，变压器和线路要考虑备用容量。正常情况下闭环运行时，负荷从多个方向受电，这样不仅可以有效加强供电的可靠性和良好优化电能的质量，还能减少备用容量和降低电网损耗。降低电网损耗，可以在降低电费和提高效益的同时，使配电设备的供电能力得到充分发挥，并且还能促进环境保护、资源优化、能源利用。例如：最大负荷500万kW的电力系統中，当有功损耗占比15%，损耗的有功率是75万kW；当年最大负荷的利用时间是4000h，年损耗的电能是30亿kWh，如果每千瓦时的电价是0.56元人民币，一年可节省16.8亿元人民币。由此可见，降低电网损耗是提高经济效益的运行方式。3、改进变压器供电目前，我国供电系统中的电压器主要是10kV类型和35kV类型两种，变压器的容量为10亿kVA。由于变压器的容量大、运行时间长，在选择和使用变压器的过程中，蕴藏着的巨大的节能空间，因此要对供电系统的设备进行合理选择和合理搭配，在降低变压器电力消耗的同时，减少运行成本，从而使能源节约和经济发展兼顾统一。陈旧和破坏的变压器在供电系统中较为普遍，由于没有跟上科学技术的发展，导致电能损耗和资源浪费严重，因此要进一步改造变压器，并开发变压器巨大的节能空间，在供用电系统中用节能型变压器取代耗能型变压器。（四）提高设备的电能利用1、合理选择设备容量对供用电设备的容量进行合理选择，使设备能够充分发挥潜力。功率因数是对供用电设备的使用状况和电能利用程序进行衡量的代表性指标，要提高设备的功率因数，可以通过提高设备的使用率和负荷率，来降低设备的电能损耗。在不添加补偿设备的基础上，提高设备的功率因数，例如：在电力变压器的运行中，合理选用变压器容量，使电力变压器和经济运行状态相接近。如果变压器负荷较低，就根据经济运行的条件，更换容量小的变压器。电容器的电路和线路的电感、电阻之间形成了R-L-C的串联电路，而串联电路和谐波电流之间出现谐振，会导致谐波放大。要有效选择设备容量，就要考虑以下方面：在电力变压器和感应电动机的合理选择中，有效防止设备的低负荷运行；同步运行绕线型的感应电动机；用容量相等的同步电动机取代感应电动机；把感应电动机的绕组结线进行合理改变，例如：把由联改造成为联；对低效率的设备更新和改造，进行经济分析和技术分析，使用能耗低、效率高的设备取代耗能高、效率低的设备。2、使用无功补偿的设备国家提高功率因数的标准中，规定企业要提高设备的功率因数，通过安装无功补偿的设备，使功率因数至少提高到0.9（一般规定cos0.9）。根据P=UIcos的公式，P和U不变时，提高cos可以减小线路I，实现电能节约。如果提高设备负荷率和降低无功率消耗后，cos仍然不能满足规定要求，则要使用无功补偿的设备，并提高功率因数cos。无功补偿的设备有并联电容器和同步补偿机两种。并联电容器是专门改善功率因数的，其安装简便、组装灵活、维护便捷、扩建方便、功损较小。同步补偿机是对励磁电流进行调节的设备，可以补偿无功功率。工厂生产中要优先使用提高功率因数的并联电容器。在工厂供用电系统中并联电容器的装设位置主要如下：高压的集中补偿。高压的集中补偿是指把高压的电容器组在610kV的母线上进行集中装设，这种集中补偿的面比较小。低压的集中补偿。低压的集中补偿是指把低压的电容器组在低压母线上进行集中装设，这种集中补偿是对低压母线上的无功功率进行补偿，经济性良好。就地补偿。就地补偿是指把补偿的电容器组在需要无功补偿的设备附近单独装设，这种就地补偿对设备需要的无功功率进行单独补偿，补偿效果显著。三种无功功率的补偿方式，要根据具体情况进行选择，选用最适宜无功补偿和最经济可行的方式。参考文献：1刘军.试探我国供用电系统技术改造节约电能J.信息与电脑（理论版），2011，05：184.2孙秀芹.企业供用电系统全面节电技术摘要J.科技风，2013，15：222.3杨少全.供用电系统设计方案的优化决策J.科技创业家，2013，10：114.4吴立新.关于农村供用电系统技术改造实现节约电力能源的有效探讨J.电子技术与软件工程，2014，12：196.5文龙国.工厂企业配电系统节约用电技术措施的探究J.硅谷，2012，09：165+178.6 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