2018分析电力工程设计中的节电问题

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　　摘要：电力工程设计中的节电问题是一个比较系统的项目，需要对整体有一个好的把握，对各个要素进行分析，才能保证节能的实现。本文对该问题做了简要的分析。
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　　 关键词：电力工程；设计；节电问题；电压
　　 Abstract: The design of power saving power engineering problem is a systematic project, need a good grasp overall and each element analysis to guarantee the realization of energy saving. This paper makes a brief analysis of this issue.
　　 Key Words: electric power projects; design; electricity saving problem; voltage
　　 中图分类号：TB21文献标识码：A 文章编号：
　　
　　 随着现代工业企业电气化自动化技术的飞速发展和各种办公及家用电器等用电设备的大量普及电能的需求量一直在急剧增长。目前我国还是一个电力资源缺乏的国家，可以说节约电能是一种能源开发，可以缓解用电的紧张程度。另一方面，电能是各种能源中最为昂贵的一种，有资料表明电能的费用大约是煤的8倍、煤气的6倍，所以节约电能还可以获取可观的节约资金。再者节约电能可间接地减少用于发电的其他能源的污染。因此，电力设计是其关键。
　　1.电力工程设计的问题分析
　　 初步设计之前，对用电负荷的估计偏差较大。负荷估侧与调查时，被征求意见的部门往往偏高估计今后的用电负荷。再加上有一步到位及担心电不够用等心理，筹建方向设计方提供的资料往往已有了不少水分。电力工程设计中，无论是由筹建方提供的用电负荷资料，还是通用型办公楼，设计人员充分听取业主方的意见，在计算负荷时考虑设备同时率因素，对于设备的负载率重视不够。
　　 例如：10台电梯的负荷，不能简单的以所配电机功率乘以同时率。实际上，电梯配置的电机其功率大小是能在电梯满载时正常运行为依据(考虑到超载、人数等因素)。若电梯只有几个人，电梯的有功功率是低于电机铭牌所示出力的。还应考虑电梯载人下降时的功率消耗更少。所以设计的计算负荷一般偏于保守。工程设计完成后缺乏相应的跟踪验证。如设计时的计算、预测和使用的设计规范与实践是否基本相符，若不符，偏差有多大，原因在哪里。研究和总结，积累一定的数据，使以后同类型建筑工程的负荷计算有了实际的参照。再则目前的节电技术科技含量越来越高，节电节能已深入人心。
　　 在目前广泛使用的变频技术、PLC控制、数模控制向智能化方向发展，所以对于节电的潜能有多大，如何把握也有一个难处。尽可能减少资源消耗和节约能源观念淡薄。有些规范数据可能更适合科学发展观的要求。例如路灯变压器的配置，根据供电半径和路灯盏数，输出功率一般不会超过50 kW，可实际配置315 KVA配变，势必带来不必要的功率损耗。
　　2.节能设计的途径
　　2.1选择最佳导体截面
　　 导体使电能输送成为可能，但是由于导体电阻的存在，使导体在传输电能过程中要消耗掉一些能量。通常设计中选择导体的截面是按满足允许温升、电压损失、机械强度等要求的最小截面来选择，而不是按最佳导体截面来选择。所谓最佳导体截面就之和达到最少时的截面。比如说如果采用规定的导体截面的最小者，那么初始投资是小了，但会造成较大的线路损耗和导体较热的运行；如果采用较大截面的导体，初始投资虽然要大一些，但线路的损耗减小了，使线路在整个寿命使用期中节约了电能和费用，且所节约的电能和费用要相当于因增加导体截面而增加的费用的许多倍。这样采用较大截面的导体，虽然初始投资加大了些，但获得的长期效益是显著的，是非常值得的。
　　 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。导体的温度也影响导体的电阻，在温度升高时导体的电阻将增大。导体的电阻增大，导体的损耗也跟着增大。从这一点看，选择较大截面的电缆，在降低导体运行温度的同时也间接地降低了导体的电阻及损耗。对电缆电线而言，导体的温度低还会降低绝缘材料的老化速度，使其使用寿命增长且更安全可靠。
　　2.2提高供配电系统的电压等级
　　 供配电系统的设计首先是根据用电设备的用电容量、特性、供电距离、及当地公共电网的现状等因消耗及减少对环境的合理确定供电系统的电压等级；然后根据用电设备的电压要求、负荷的大小与负荷的分布情况及配电范围等确定配电系统的电压等级。原则上应采用高电压深入负荷中心供电，避免低电压、大容量、长距离送电，以减少输电线路损失，提高电能质量。一般情况下，单台设备容量在8000――1000KVA时宜用35KV及以上的电压供电，单台设备容量在25000KVA以上时宜用110KV及以上的电压供电。
　　 输送同样功率的电能时，如果采用较高电压，则输电线路上流过的电流就小，因此相同截面的输电线路上的电能损失就小，从而达到了节约电能的目的。在输电容量相同、输电距离相同及输电线路截面相同的前提下，采用6KV电压供电与采用10KV电压供电相比，输电线路的损失相差约2.8倍；同样采用35KV电压供电与采用110KV电压供电相比，输电线路损失相差约9.9倍，可见提高供配电电压等级是节约电能的有效措施。采用高电压深入负荷中心供电的另一目的是要缩短配电线路的长度，因为采用相同的电压等级来输送相同容量的电能，如果输电线路越长则输电线路的损耗也越大。还有如果采用较高的电压来输送同样功率的电能，因电流小，输电线路引起的电压降也小，更可保证用电设备得到质量良好的电能，可以说是一举两得。
　　2.3提高功率因数
　　 由于电网中大量使用感应电动机及变压器等用电设备，其中感应电动机的用电量将占全部用电量的60%以上。一般情况下，感应电动机在额定负荷时的功率因数在0.8左右，在轻负荷时功率因数会急剧下降。往往传动装置所配的电动机功率偏大，所以感应电动机很少会在满负荷的状态下运转，因此，感应电动机运行时的功率因数一般都在0.8以下。功率因数低意味着电力系统除了向用电设备供给有功功率外，还需供给大量的无功功率，从而使发电和输配电设备的能力不能被充分利用。功率因数低还意味着输电线路的损耗大及输配电线路的电压降大。
　　 提高功率因数的意义在于减少电网中的无功功率损耗，使发电和输配电设备的供电能力得以提高；减小视在功率及负荷电流，导致变配电设备如变压器和电缆截面有了富裕，从而可以输送更多的电能，向更多的用电设备供电；减少供配电系统的电压降。提高供配电系统的电能质量；提高功率因数，可以减小输电线路的截面及降低变压器的容量等，减少工程的投资费用。
　　 通常供配电系统的无功功率补偿应按用电设备的电压等级分级分区补偿，当单台用电设备容量较大，配电线路及运行时间较长且功率因数又较低时，应尽量做到就地补偿，补偿后的功率因数值应保证在0.9以上。对于用电负荷波动大的配电系统应采用自动控制的无功功率补偿装置，来自动调整功率因数，以避免轻载时出现过补偿现象。
　　3.电力工程设计节电的保障措施
　　3.1采用先进的控制装置
　　 工业生产系统中，有些生产设备要求按工艺顺序实现联锁控制。比如大型连续生产的皮带等运输系统，一般是要求逆流程起动顺流程停车。对线路较长、设备较多且用电容量较大的系统，如果按过去的老方式控制，会使较多的设备处于空运转状态一段时间，这样就浪费了大量的电能。例如有这样的一条系统，从头到尾用电设备的总功率为9800kW共200多台电动机，最长的皮带线路长达200m。
　　 采用传统的继电器控制方式按逆流程顺序起动，起动时间需要5.5min。设备全起动完毕后，才能按顺流程顺序给料，从给料开始到全流程正常运转，又需要5.7min。经过统计每次起动过程中的电能损耗约为370kWh，假设每天起动2次，每年生产330d，则每年要损耗电能约为240000kWh。但是如果利用现代的计算机技术，采用可编程序控制器等，可以实现优化的起动控制顺序，原则是计算好时间，当前1台设备物料到来时，后1台设备空载起动刚好完毕，这样可以大大减少每台设备的空运转时间，从而使电能损耗大大降低。
　　3.2采用变频调速技术
　　 在工业企业中需要大量使用风机和水泵，其中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，以往压力或流量的调节是通是指初始投资和整个导体经济寿命，中的损耗费用过调节管道上的阀门开度来实现，结果是造成电能的大量浪费。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。
　　 根据流体力学原理，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的3次方成正比。当风机或水泵的运行速度为0.9倍的额定转速时，其所消耗的电能只有额定转速时的73%。可见采用转速控制来调节压力或流量其节约电能的效果是非常明显的。
　　 变频调速技术是一种高效率、高性能的技术。变频调速器用于交流异步电动机特别是鼠笼型异步电动机的调速，因其体积小、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等特点，已在各行各业中得到了广泛的应用。
　　总结
　　 对电力工程设计上的节能是我国创建资源节约型社会的一部分，在设计上降低能耗是为今后的用电做的表率。希望以后还能对此作出更加深入的研究，用于指导实际的工作。
　　参考文献
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