電氣供配電系統節能設計研究

發布日期：2018-03-17 來源：中國建筑電氣網 瀏覽次數：836

我國是能源消費大國，能源相對短缺，但能源浪費卻相當嚴重，因此，節能設計顯得尤為重要。

我國是能源消費大國，能源相對短缺，但能源浪費卻相當嚴重，因此，節能設計顯得尤為重要。節能設計的重點在于建立和健全節能管理機制，正確設計供配電系統，改革高電耗工藝，選用節能產品，更換改造低效設備，通過科學管理和合理組織生產，實現供配電及用電設備的經濟運行。

1 合理計算優選供配電電壓等級

在建筑電氣供配電系統設計的過程中，應該依據建筑實體用電量的大小需求，科學合理的計算和優選供配電電壓等級。當建筑的總用電量在 250kW及以上或變壓器的供電容量在160kVA及以上時，可以采用10(6)kV的供電線路。像中央空調、給排水水泵等單臺大容量用電設備設備系統的供電電壓在節能選擇時，根據建筑電氣供電條件、電機起動控制方式以及電機起停過程對配電變壓器的影響因素來合理確定，以350kW作為低高壓的供電分界點。在設計低壓供電系統的過程中，對于照明負荷，當電流在40A及以下時，普遍采用 220V 單相進行供電，當電流大于 40A 時，則采用 380/220V的三相供電模式。

2 電力變壓器優化選型設計

2.1 優選節能型變壓器

在高層建筑供配電系統的節能中配電變壓器種類選擇顯得尤為重要。變壓器運行中的空載損耗(鐵損)主要發生在變壓器鐵心疊片內部，是由于交變的磁力線經內部鐵心產生磁滯及渦流進而產生損耗。優質的鐵心材料能有效降低變壓器空載損耗，當前節能型變壓器的鐵心材料為非晶合金鐵。

2.2 合理選擇配電變壓器容量與臺數

從損耗、投資費用等方面進行綜合考慮，為了確保設計懸著的配電變壓器在使用期內能夠預留適當的容量，推薦變壓器設計負載率在 75% ～ 85% 較為適宜，這樣不僅可以獲得較為好的技術經濟性，同時又能確保變壓器容量能夠滿足后期一定程度的擴容需求，增加其使用壽命和技術經濟性。在配電變壓器經濟調度方案優化節能設計過程時，應結合負荷特性合理分配用電負荷、合理計算優選配電變壓器容量與臺數，即通過科學合理的調控設計方案，使配電變壓器能夠長時間運行在高效工況，有效降低變壓器運行總損耗。為了降低供配電網絡的電能損耗，達到最佳節能降耗效果，對于2臺及以上配電變壓器共同聯合運行時，應根據系統負荷波動情況建立聯合經濟調度運行模式。2 臺及以上配電變壓器損耗功率與負載波動間的關系為：當配電變壓器負載小于或等于 Sa 時，則投運 1 臺配電變壓器較為節能經濟 ;當負載大于 Sa 而小于 Sb 時，則投運 2 臺配電變壓器較為節能經濟 ;當負載大于或等于 Sb 時，則投運 3 臺配電變壓器較為經濟。當配電負荷率低于 30% 時，應根據實際運行負荷需求切換到小容量變壓器 ;當負荷率超過80%并通過設計計算不利于經濟調度運行時，則在容量選擇過程中需要考慮放大一級容量來進行節能設計。當建筑電氣系統運行負荷功率較為穩定時，在合理分配負荷的情況下，應盡可能減少變壓器的設計臺數，應優選大容量、節能型配電變壓器。

3 供配電節能設計措施

3.1 科學選擇變壓器

變壓器是電壓變換設備，廣泛應用于電力系統，特別是 10kV 和 35kV 電壓等級的變壓器，在電力系統和配電系統中使用普遍，數量較大。據統計，目前在電網上運行的 10kV 和 35kV 級變壓器約有10億kVA以上。由于使用量大，運行時間長，變壓器的選擇和使用存在著巨大的節能潛力，特別是量大面廣的10kV和 35kV級變壓器。選擇高效節能產品，不但對節約能源具有重要意義，同時還可以大大降低變壓器的運營成本，是用電企業改善經濟效益的重要途徑。在供配電設計中應選擇高效節能變壓器，從而有效減少電力運行費用，實現良好的經濟效益。

3.2 合理選擇電動機

在供配電設計中，電動機的選擇應根據負荷運行不低于額定容量的 40%，變壓器負荷率宜在 75―85%，不低于 60%。減少電動機能量損耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數。異步電動機在空載或輕載運行時，功率因數很低，空載時功率因數低于0.4，輕載時約為 0.6 左右 ;負荷在 70% 以上至滿載時功率因數較高，約為0.85左右。所以，設計時如能正確的選擇電動機的容量，使之盡可能地滿負荷運行，將會大大提高自然功率因數。特別是當電動機處在空載運行狀態時，或者是選用的為異步電動機，電動機的功率因數會非常低。因此，在供配電系統設計過程中，對于異步電動機的容量要合理進行選擇，要求容量不能選擇過大，使之能夠達到滿負荷運行即可。

提高功率因數，實施照明節能。如果將配電系統功率因數予以提高，那么能夠大大降低輸電線路上的無功損耗，最終達到節能目的。在電網系統中，電流在流經高壓與低壓線路后，最終傳送到供電設備的末端，這樣一來，進一步增大了輸電線路上的功率損耗。但是，這些損耗經過采取一定補償措施后，是完全能夠避免的。通常主要采取以下兩種對策：一方面，降低設備的無功功率損耗，提升用電設備功率因數。因此在設計過程中，最好選擇功率因數較高的設備。另一方面，采用靜電電容器。在使用電容器之后，能夠產生無功電流，這樣一來，可抵消設備滯后的無功電流，從而提高設備的功率因數。

3.3 照明中的節能設計

照明用電量占據一大部分在電力供應和分配系統中，因此，也高度重視節能照明系統的設計。(1)電源的設計和詳細的照明功率分布，以及嚴格的計算，根據中國目前的使用照明，電力照明數量和亮度的計算和審計，實現節能照明系統的設計。(2)調度負載在照明設計中，應嚴格按照三相負載等，為了防止因為三相不平衡負載等，造成損失的電線和變壓器設備增加不良現象的發生。(3)注意照明燈具及光源的選擇。

總之，節能已成為現今各個行業領域關注的重要話題，而供電系統或用電設備，都存在著巨大潛力。為實現“節電能、降電耗”的目的，電氣設計中應正確設計供配電系統，精心考慮，反復衡量，選用節能型電氣產品等，設計行之有效而又切實可行的節能措施，實現供配電系統及用電設備的經濟運行，從而達到真正節約電能的目的。

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