10KV電壓等級供配電系統(tǒng)節(jié)能設計與節(jié)能措施探討
引言
電力能源作為一種清潔能源，是人們日常生活中不可或缺的，近幾年隨著能源日益緊缺，如何節(jié)省電力能源，提高能源的利用率，已經成為當前供電系統(tǒng)需要重點解決的問題。
1約用電的重要意義
節(jié)約用電第一個重要意義，體現(xiàn)在它可以彌合供需矛盾。經濟飛速發(fā)展帶來了用電需求的增加，而用電需求的急劇增加，使得我國當前與發(fā)電相關的基礎設施的建設并不能夠完全與之同步，這就造成了行業(yè)的需求與用電的供應之間存在著不可彌合的矛盾，在人們用電當中強調節(jié)約用電，能夠減少一定時期內用電的消耗量，這可以緩解地區(qū)和行業(yè)之間用電的矛盾，減少因需求過大而給電力行業(yè)的整體運行帶來的巨大的壓力。
2供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的主要內容
高層建筑物伴隨社會發(fā)展進程的進步而不斷發(fā)展，在提升土地資源利用率的同時，也存在著電能消耗量大的問題，且高層建筑供配電系統(tǒng)受施工組織及技術方面的影響均存在著較大的問題。據(jù)統(tǒng)計，高層建筑電能消耗中照明消耗占據(jù)了40%以上，因此需進行建筑節(jié)能系統(tǒng)優(yōu)化設計，依據(jù)標準JGJ16－2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》以及GB50034－2004《建筑照明設計標準》等，進行建筑系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化。首先需結合國家及行業(yè)政策、節(jié)能標準進行電力系統(tǒng)優(yōu)化設計，充分進行負荷統(tǒng)計、無功動態(tài)補償及諧波治理等的計算。
3供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施
3.1合理選用變壓器
供配電系統(tǒng)的電力傳輸是通過電壓的轉換進行的，而電壓的轉換需借助于變壓器實現(xiàn)，因此變壓器在電力系統(tǒng)中應用較廣泛，實際應用中10KV變壓器的應用率高達100%，變壓器的運行時間也相對較長，使用量大，因此變壓器的應用中節(jié)能潛力較大，尤其是對10KV變壓器而言?？傊?，變壓器設備的優(yōu)化選擇可有效促進資源的集約化利用，有利于企業(yè)經濟效益的提升。在變壓器的合理選擇中，需優(yōu)先選用S10等節(jié)能低耗類型，以有效降低變壓器損耗；對于供電質量有特殊要求的場所應選用節(jié)能型電力變壓器；對于消防要求較高的建筑單位優(yōu)先選用干事節(jié)能低耗變壓器。
3.2合理選用電動機
電動機節(jié)能的關鍵在于電機功率因數(shù)及工作效率的優(yōu)化提升，在實際生產過程中，電力系統(tǒng)中應用較為廣泛的為異步電動機，且異步電動機的工作效率及功率因數(shù)是主要性能評價指標，二者間具有緊密聯(lián)系，且功率因數(shù)的提升有利于電動機功率的提升，另外，由于電動機無功功率占據(jù)了整個電力系統(tǒng)功耗的65%，因此當異步電動機空載時其功率因數(shù)會升至0.9，這就要求在初期系統(tǒng)設計及電動機與荷載間的匹配協(xié)調時合理選用電動機容量，盡可能保證滿載運行。在其額定功率與功率因數(shù)的計算時，電機額定輸出功率取負荷功率的1.1倍，系統(tǒng)負荷系數(shù)宜定為0.75～1。供配電的節(jié)能設計一方面要降低電量損耗，這可以通過接地補償電容器來實現(xiàn)；此外，需增加電機輕載時的工作效率，此時可以設置調速變頻設備來控制電機運轉速度，實現(xiàn)減少電動機的運行空載和輕載，以節(jié)約電能。
3.3選擇主接線
3.3.1選擇接線方案
某廠電源總進線為10kV，車間供電需要經過工廠總降壓變電所降壓后才可以使用。
主接線對電力系統(tǒng)運行的經濟性和可靠性、變電所設備的類型和布置方式、機電保護方式等都有比較大的聯(lián)系，是供電系統(tǒng)設計中非常重要的環(huán)節(jié)。一次側使用內橋式連接，二次側使用單母線分段總降壓變電所。一般來說、內橋式接線在電源線路比較長，容易發(fā)生故障而停電檢修的線路中應用比較多，而且變電所變壓器不用經常對總降壓變電所進行切換。一次側使用外橋式連接的方式進行連接，二次側使用單母線分段總降壓變電所，這種主接線的方式具有較高的靈活性，供電可靠性比較高，適合在一級負荷和二級負荷工廠使用。這種外僑式接線方式適合在變電所負荷變化比較大、電源線路比較短的變電所中使用；另外，一次電源電網(wǎng)使用環(huán)形接線方式時，也可以使用這種接線方式。
3.3.2主接線的選擇和確定
1）10kV側接線方案選擇。單母線分路段旁路母線具有下述優(yōu)點：供電系統(tǒng)可以靈活運行，具有較高的供電可靠性，一般在出線回路不多時使用。但是，對于負荷比較重的中小型變電所，由于母線隔離開關和母線出現(xiàn)故障時，所有的支路都要立即停止工作，因而在對引出線短路器進行檢修時需要中止供電。單母線帶旁路母線優(yōu)點：可靠性高，在對斷路器故障進行檢修時，可以在不停電的情況下進行，但供電缺乏靈活性，適合對重要用戶進行供電。通過對比兩種接線方案，本工廠選擇單母線分段接線方式作為接線方案，2）35kV側接線方案選擇單母線分段帶旁路母線的優(yōu)點：運行靈活、可靠性高等，主要應用于負荷比較重、回路數(shù)不多的中小型變電所。單母線旁路接線優(yōu)點：可靠性較高，故障率比較低，投入資金少。線路靈活性好，在雙母線兩組母線通順進行工作時，通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運動，負荷和電源會在兩組母線上進行平均分配，在斷開母線斷路器后，可以將變電所負荷全部接到副母線和母線上。兩組方案相比，單母線接線方案更適合在本工廠中使用。
3.4減少配電線路電能損耗措施
在電流不變的情況下，線路長度越大，電阻越大，產生的能耗也越大。為了降低電能消耗，需要做好下述幾點。1）加大導線橫截面積。在保證負載電流量充足、供電電壓穩(wěn)定的情況下，可以增加導線的橫截面積，雖然短期，會加大投入，但從長期看，會降低運行費用，節(jié)省電能。2）縮短導線長度。設計配電箱和低壓箱出線回路時，盡可能走直線，并且設計變配電所要盡可能接近負荷聚集的區(qū)域，低壓線路供電半徑保持在200m內，少負荷區(qū)供電半徑控制在250m內，負荷密集區(qū)供電半徑控制在150m內。
3.5對三相負荷進行平衡
為了降低三相負荷不平衡能耗，需要對三相負荷進行調整，保證不平衡度可以達到規(guī)定要求：（1）支線和干線首段的不平衡度要保持在20%的范圍內；（2）配電變壓器出口位置電流不平衡度要保持在10%的范圍內；（3）中性線電流的強度要控制在額定電流強度的1/4；（4）平均分配三相配電干線，最小相負荷要控制在三相負荷平均值控制的85%以上，最大相負荷要控制在三相負荷平均值的115%內。
3.6無功補償
10kV配電無功補償主要對配電變壓器低壓側進行集中補償，并輔以高壓補償。無功補償裝置容量設計為變壓器最大負載率的75%，設計負荷自然功率因素為0.85，主變壓器容量按照20%~40%配置[3]。可以結合負荷的基本特征，進行無功補償裝置的配置。進行無功補償前，要做好經濟技術比較，保證選擇的電容補償容量方案節(jié)能效益最好、投入資金最小，最大限度降低無功損耗。
結束語
經濟的快速發(fā)展需要強大的供配電系統(tǒng)的支持，但是從當前的電力系統(tǒng)中可以看到還是存在著一些問題的，這些問題主要集中于供配電系統(tǒng)技術、設計以及管理層面上。在上述的內容中我們重點講述了這些問題，同時也提出了相應的應對措施，采用集中接線的方式、加強漏電保護、嚴格審核設計圖紙、建立健全管理規(guī)范等，只要及時地對問題進行解決，相信配電系統(tǒng)的安全可靠性將得到顯著的提升。
信息整理：揚州拓普電氣科技有限公司 信息來源：aixiangbo.com
電力能源作為一種清潔能源，是人們日常生活中不可或缺的，近幾年隨著能源日益緊缺，如何節(jié)省電力能源，提高能源的利用率，已經成為當前供電系統(tǒng)需要重點解決的問題。
1約用電的重要意義
節(jié)約用電第一個重要意義，體現(xiàn)在它可以彌合供需矛盾。經濟飛速發(fā)展帶來了用電需求的增加，而用電需求的急劇增加，使得我國當前與發(fā)電相關的基礎設施的建設并不能夠完全與之同步，這就造成了行業(yè)的需求與用電的供應之間存在著不可彌合的矛盾，在人們用電當中強調節(jié)約用電，能夠減少一定時期內用電的消耗量，這可以緩解地區(qū)和行業(yè)之間用電的矛盾，減少因需求過大而給電力行業(yè)的整體運行帶來的巨大的壓力。
2供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的主要內容
高層建筑物伴隨社會發(fā)展進程的進步而不斷發(fā)展，在提升土地資源利用率的同時，也存在著電能消耗量大的問題，且高層建筑供配電系統(tǒng)受施工組織及技術方面的影響均存在著較大的問題。據(jù)統(tǒng)計，高層建筑電能消耗中照明消耗占據(jù)了40%以上，因此需進行建筑節(jié)能系統(tǒng)優(yōu)化設計，依據(jù)標準JGJ16－2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》以及GB50034－2004《建筑照明設計標準》等，進行建筑系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化。首先需結合國家及行業(yè)政策、節(jié)能標準進行電力系統(tǒng)優(yōu)化設計，充分進行負荷統(tǒng)計、無功動態(tài)補償及諧波治理等的計算。
3供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施
3.1合理選用變壓器
供配電系統(tǒng)的電力傳輸是通過電壓的轉換進行的，而電壓的轉換需借助于變壓器實現(xiàn)，因此變壓器在電力系統(tǒng)中應用較廣泛，實際應用中10KV變壓器的應用率高達100%，變壓器的運行時間也相對較長，使用量大，因此變壓器的應用中節(jié)能潛力較大，尤其是對10KV變壓器而言?？傊?，變壓器設備的優(yōu)化選擇可有效促進資源的集約化利用，有利于企業(yè)經濟效益的提升。在變壓器的合理選擇中，需優(yōu)先選用S10等節(jié)能低耗類型，以有效降低變壓器損耗；對于供電質量有特殊要求的場所應選用節(jié)能型電力變壓器；對于消防要求較高的建筑單位優(yōu)先選用干事節(jié)能低耗變壓器。
3.2合理選用電動機
電動機節(jié)能的關鍵在于電機功率因數(shù)及工作效率的優(yōu)化提升，在實際生產過程中，電力系統(tǒng)中應用較為廣泛的為異步電動機，且異步電動機的工作效率及功率因數(shù)是主要性能評價指標，二者間具有緊密聯(lián)系，且功率因數(shù)的提升有利于電動機功率的提升，另外，由于電動機無功功率占據(jù)了整個電力系統(tǒng)功耗的65%，因此當異步電動機空載時其功率因數(shù)會升至0.9，這就要求在初期系統(tǒng)設計及電動機與荷載間的匹配協(xié)調時合理選用電動機容量，盡可能保證滿載運行。在其額定功率與功率因數(shù)的計算時，電機額定輸出功率取負荷功率的1.1倍，系統(tǒng)負荷系數(shù)宜定為0.75～1。供配電的節(jié)能設計一方面要降低電量損耗，這可以通過接地補償電容器來實現(xiàn)；此外，需增加電機輕載時的工作效率，此時可以設置調速變頻設備來控制電機運轉速度，實現(xiàn)減少電動機的運行空載和輕載，以節(jié)約電能。
3.3選擇主接線
3.3.1選擇接線方案
某廠電源總進線為10kV，車間供電需要經過工廠總降壓變電所降壓后才可以使用。
主接線對電力系統(tǒng)運行的經濟性和可靠性、變電所設備的類型和布置方式、機電保護方式等都有比較大的聯(lián)系，是供電系統(tǒng)設計中非常重要的環(huán)節(jié)。一次側使用內橋式連接，二次側使用單母線分段總降壓變電所。一般來說、內橋式接線在電源線路比較長，容易發(fā)生故障而停電檢修的線路中應用比較多，而且變電所變壓器不用經常對總降壓變電所進行切換。一次側使用外橋式連接的方式進行連接，二次側使用單母線分段總降壓變電所，這種主接線的方式具有較高的靈活性，供電可靠性比較高，適合在一級負荷和二級負荷工廠使用。這種外僑式接線方式適合在變電所負荷變化比較大、電源線路比較短的變電所中使用；另外，一次電源電網(wǎng)使用環(huán)形接線方式時，也可以使用這種接線方式。
3.3.2主接線的選擇和確定
1）10kV側接線方案選擇。單母線分路段旁路母線具有下述優(yōu)點：供電系統(tǒng)可以靈活運行，具有較高的供電可靠性，一般在出線回路不多時使用。但是，對于負荷比較重的中小型變電所，由于母線隔離開關和母線出現(xiàn)故障時，所有的支路都要立即停止工作，因而在對引出線短路器進行檢修時需要中止供電。單母線帶旁路母線優(yōu)點：可靠性高，在對斷路器故障進行檢修時，可以在不停電的情況下進行，但供電缺乏靈活性，適合對重要用戶進行供電。通過對比兩種接線方案，本工廠選擇單母線分段接線方式作為接線方案，2）35kV側接線方案選擇單母線分段帶旁路母線的優(yōu)點：運行靈活、可靠性高等，主要應用于負荷比較重、回路數(shù)不多的中小型變電所。單母線旁路接線優(yōu)點：可靠性較高，故障率比較低，投入資金少。線路靈活性好，在雙母線兩組母線通順進行工作時，通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運動，負荷和電源會在兩組母線上進行平均分配，在斷開母線斷路器后，可以將變電所負荷全部接到副母線和母線上。兩組方案相比，單母線接線方案更適合在本工廠中使用。
3.4減少配電線路電能損耗措施
在電流不變的情況下，線路長度越大，電阻越大，產生的能耗也越大。為了降低電能消耗，需要做好下述幾點。1）加大導線橫截面積。在保證負載電流量充足、供電電壓穩(wěn)定的情況下，可以增加導線的橫截面積，雖然短期，會加大投入，但從長期看，會降低運行費用，節(jié)省電能。2）縮短導線長度。設計配電箱和低壓箱出線回路時，盡可能走直線，并且設計變配電所要盡可能接近負荷聚集的區(qū)域，低壓線路供電半徑保持在200m內，少負荷區(qū)供電半徑控制在250m內，負荷密集區(qū)供電半徑控制在150m內。
3.5對三相負荷進行平衡
為了降低三相負荷不平衡能耗，需要對三相負荷進行調整，保證不平衡度可以達到規(guī)定要求：（1）支線和干線首段的不平衡度要保持在20%的范圍內；（2）配電變壓器出口位置電流不平衡度要保持在10%的范圍內；（3）中性線電流的強度要控制在額定電流強度的1/4；（4）平均分配三相配電干線，最小相負荷要控制在三相負荷平均值控制的85%以上，最大相負荷要控制在三相負荷平均值的115%內。
3.6無功補償
10kV配電無功補償主要對配電變壓器低壓側進行集中補償，并輔以高壓補償。無功補償裝置容量設計為變壓器最大負載率的75%，設計負荷自然功率因素為0.85，主變壓器容量按照20%~40%配置[3]。可以結合負荷的基本特征，進行無功補償裝置的配置。進行無功補償前，要做好經濟技術比較，保證選擇的電容補償容量方案節(jié)能效益最好、投入資金最小，最大限度降低無功損耗。
結束語
經濟的快速發(fā)展需要強大的供配電系統(tǒng)的支持，但是從當前的電力系統(tǒng)中可以看到還是存在著一些問題的，這些問題主要集中于供配電系統(tǒng)技術、設計以及管理層面上。在上述的內容中我們重點講述了這些問題，同時也提出了相應的應對措施，采用集中接線的方式、加強漏電保護、嚴格審核設計圖紙、建立健全管理規(guī)范等，只要及時地對問題進行解決，相信配電系統(tǒng)的安全可靠性將得到顯著的提升。
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