电力系统节能方式浅析

发布时间：2021-04-26 08:52:15

作者：瑞泽能源

　设备负荷率低的原因主要有两个。一是选择设备的能力通常根据一定时间内出现的最大负荷来考虑，即设备在一定时间段内高负荷运转，其他时间由于生产运转状况的变化负荷下降，负荷率低;二是设计拖动设备时，考虑拖动能力、保险系数等因素，拖动设备、辅助马达也大于理论值。

　　一，电力系统的主要问题。

　　1.1电气设备负载率低。

　　设备负荷率低的原因主要有两个。一是选择设备的能力通常根据一定时间内出现的最大负荷来考虑，即设备在一定时间段内高负荷运转，其他时间由于生产运转状况的变化负荷下降，负荷率低;二是设计拖动设备时，考虑拖动能力、保险系数等因素，拖动设备、辅助马达也大于理论值。

　　低负荷率对能耗的影响主要表现在以下几个方面：

　　(1)电机和变压器损耗的比例增加，三相异步电机的损耗主要包括恒定损耗(包括铁芯损耗和机械损耗)、负载损耗(铜损耗)和杂散损耗。负载损耗取决于负载电流和绕组中的电阻值，随负载变化而变化;恒定损耗和杂散损耗与负载无关，所以电机的轻载会增加自身损耗的比例。电机额定功率越大，恒定损耗的比例越大。

　　变压器的有效损失由铁损失和铜损失构成。铜损失的大小与变压器负载率的平方成正比，但铁损失的大小只与外部电压和频率有关，与负载的大小无关，因此变压器轻负载时自身消耗的有效功率的比例很大。

　　(2)系统功率因数大幅下降。三相异步电机是感性负载，运行时消耗的功率包括有效功率和无效功率。负载的变化直接影响有效功率的大小，但对无效功率的影响很小。在实际运行中，供电电机的总电流是有效电流和无效电流的矢量和，电机满负荷运行时，有效电流大，功率因数高，负荷下降时，有效电流小，无效电流几乎不变，功率因数下降。

　　1.2配电线路布局不合理。

　　部分供电线路走向不合理，井排线路远离配电室，能耗损失大。

　　1.3电网质量影响电力消耗。

　　1.3.1电压波动对电机各种损耗的影响。

　　电压波动会影响电机的各种损耗。当电机满负荷或高负荷运行时，运行电压降低，电机扭矩降低，转差率增大，定子和转子的铜消耗增加，电机总损耗增加;当电机负荷率低时，由于电机的铁消耗与电压的平方成正比，电压升高会增加铁消耗，同样的损耗也会增加。

　　1.3.2高次谐波电流对异步电机及配电线路损耗的影响。

　　电网中有很多电气设备是非线性负载，会产生高次谐波电流，注入供电网络，从而在系统阻抗上产生相应频率的高次谐波电压，使系统电压波形变形。高次谐波对电气设施影响很大。对于电机来说，会产生频率较高的旋转磁场，使杂散损耗急剧增加，局部过热甚至烧坏电机;对于变压器来说，减少变压器铁心的磁通量，增加变压器绕组中导线的趋肤效应，即最常见的铁损耗和铜损耗增加，工作温度升高，效率降低:对于导线和电缆来说，电阻会随着频率的增加而增加，由于导线中的趋肤效应，谐波会增加用户自己供电系统中导线的附加损耗。特别值得注意的是，这种谐波也会增加三相供电系统中的中性线的电流，导致中性线过载。

 

　　二，解决方案。

　　2.1提高电气设备的负载率。

　　2.1.1减少电气设备本身的损失。

　　马达方面：一是合理选择，更换容量小的电机，提高负荷率;二是更换节能马达，如YX系列马达，高滑差马达，稀土永磁马达，淘汰高能耗老式马达;三是采用调速技术，降低马达转速节能。

　　变压器:首先，调整变压器的负载率。第一，降低变压器容量;第二，集成负载，提高变压器负载率;第二，使用节能变压器。最近广泛使用的变压器有S11和SH11系列，以及新型变压器S13系列。

　　2.1.2提高系统功率因数。

　　将设备负载率调整到最佳值，可以提高设备本身的功率因数。此外，通过安装无功补偿装置，可以提高系统的功率因数，减少配电线路的损耗，节约电能。

　　2.2改变配电线路的布置方式。

　　改变供电路径，减少供电半径;用电负荷尽可能靠近电路的开始。

　　2.3加强电网质量控制。

　　第一，谐波理。分为有源滤波器和无源滤波器两种。通常的手段是采用d、yn11配线组的配电变压器，能够有效地减少3、9次谐波的设置滤波器过滤5、7、11次谐波。

　　二是电压管理。对于线路末端电压低、负载率高的电气设备，提高电压，达到需求值，对于线路初端电压高、负载率低的电气设备，降低电压，在经济的电压范围内运行。

 

　　三，现阶段各种方案的可行性分析。

　　3.1提高设备负荷率。

　　在变压器方面，首先是节能变压器的选择。本文对S9,S11,S13,SH11变压器的能耗情况进行了理论计算，50kV-A和630kV-A变压器的负荷率按40%和75%计算，结果表明：以目前的电价和变压器价格，更换S7变压器的投资回收期较长，不符合国家对更换节能变压器5~7年回收期的要求：新选择的变压器，S13变压器的投资回收期最短，SH11变压器的投资回收期最长，但节能效果最好，如果价格降到合理的范围，则应优先选择。第二，调整变压器，使负荷率达到合理的范围。大容量低负荷的变压器可以换成小容量的变压器，而接近的变压器可以共享一个容量大的变压器。提高系统功率因数。

　　3.2改变配电线路布局。

　　在配电系统的设计和施工中，变配电室应尽可能靠近负载中心。虽然增加导线的截面积增加了线路成本，但由于节约了电能，运行成本也降低了。从长远来看，增加导线截面的投资是值得的。在供配电系统的设计和施工中，应尽可能减少导线连接点的数量，注意搭接点的搭接质量，确保导线接触紧密。

　　3.3加强电网质量控制。

　　(1)谐波控制。

　　(2)控制电压，减少压降。压降大的线路主要有三种实施方法:一是缩短供电半径，线路分段运行;二是提高进线功率因数，在线路末端安装无功补偿装置;第三，末端电压升高后，降低变电站的出线电压。

 

　　四，几点认识。

　　(1)电机、变压器、配电线路是保证其正常运行的配套设施。如果能通过系统优化改进工艺流程，优化设备选型，减少电气设备本身的损耗，也能节约配电系统的能源。可以说工艺节电，节电效果是连锁的。

　　(2)电机、风机、泵与工艺流程的合理匹配对系统节能至关重要。最佳负载率是经济运行。当设备耗电量大，负载变化范围大或无法最佳匹配时，可采取变频调速等技术措施，节约电能，使其在合理的能耗区工作。