第3節(jié)輸配電系統(tǒng)節(jié)能技術

第三節(jié)輸配電系統(tǒng)節(jié)能技術

輸配電系統(tǒng)節(jié)能技術

概述電力系統(tǒng)的組成、基本要求，工廠供電系統(tǒng)簡介減少輸電線路的損耗減少輸電線路運行中的損耗輸電導線、電纜節(jié)能分析推廣應用節(jié)能型變壓器普及現代靜止無功補償研發(fā)新型輸電導線供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施供配電系統(tǒng)的節(jié)能發(fā)展趨勢配電變壓器的節(jié)能技術供電系統(tǒng)中無功補償技術諧波的抑制技術諧波的危害知識結構：供配電系統(tǒng)的諧波抑制技術一、了解內容（一）電力系統(tǒng)的基本組成：電力系統(tǒng)是由發(fā)電機、變壓器、電力線路、用戶等組成的供電系統(tǒng)。發(fā)電機主要將其他能量轉換成電能。升壓變壓器把發(fā)電機發(fā)出的低壓電能變換為高壓電能，輸電線路輸送電能，降壓變壓器再把電網的高壓電能轉換為低壓電能，以方便用戶使用。一般把輸電及配電網絡稱為電力網絡簡稱電網；輸電的主要功能是大容量、遠距離傳送電能。（二）電力系統(tǒng)的基本要求

1.保證發(fā)供電的可靠性電力系統(tǒng)對用戶系統(tǒng)供電的中斷，將使工農業(yè)生產停頓，生活發(fā)生混亂，可能會造成嚴重的后果和無法挽回的經濟損失。

2.保證電力系統(tǒng)運行的經濟性在保證電力系統(tǒng)安全可靠發(fā)電、供電及電能質量達到一定指標的前提下，應當合理安排各類發(fā)電廠的負荷，力求降低能源消耗以及電網的配電功率損耗，以獲得最大的經濟效益。

3.最大限度地滿足用戶的用電需要。

4.保證良好的電能質量表征電能質量的主要指標是電壓、頻率和波形。我國電力系統(tǒng)的額定頻率是50Hz，電網容量在300萬kW以上的，規(guī)定的允許偏差為±0.2Hz；電網容量在300萬kW及以下的，允許偏差±0.5Hz。我國電力系統(tǒng)的額定電壓有：低壓單相為220V，三相為380V；高壓為10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。為了保證用電設備的正常運行和最佳的經濟性，必須要求電力系統(tǒng)的頻率及電壓值要穩(wěn)定，不能超出允許偏差；電壓波形的畸變要小，包含的諧波成分要低。

（三）工廠供電系統(tǒng)基本組成：

降壓變電所的作用是把電力系統(tǒng)供給的高壓電能，變成用電設備所需要的較低電能，工廠供電系統(tǒng)是指工廠所需的電力電源從進廠起到所有用電設備電源入端止的整個線路。工廠供電系統(tǒng)由工廠總降壓變電所、高壓配電線路、車間變配電所、低壓配電線路及用電設備組成，然后經過配電裝置和配電線路將電能輸送到各車間。大型工廠和負荷較大的中型工廠一般采用35-110kV電源進線，中小型工廠一般采用6-10kV電源進線。

（四）供配電系統(tǒng)節(jié)能發(fā)展趨勢

(3種)

1.研發(fā)新型輸電導線，減少輸電線路損耗

在鋁制導線中加入其它微量元素，可以提高導線的性能。碳纖維復合導線具有重量輕、載流量大、強度高、耐高溫、線損低等優(yōu)點，是最具發(fā)展?jié)摿Φ膶Ь€。

2.推廣應用節(jié)能型電力變壓器目前我國使用硅鋼鐵心變壓器，其自身消耗的電能占全國發(fā)電量的5%以上，在配電網損耗中，變壓器損耗占60%以上。非晶態(tài)合金是利用快速凝固技術制造的材料，具有優(yōu)異的軟磁材料，是硅鋼片、坡莫合金以及鐵氧體的換代產品。與同容量配電變壓器的空載損耗相比較，非晶合金配電變壓器空載損耗可下降50%～60%.

3.普及先進的現代靜止無功補償裝置

目前，無功補償裝置主要是同步調相機和靜止電容器。同步調相機動態(tài)響應速度慢，且成本高，安裝復雜。靜止電容器方法維護較方便，裝設容量可大可小，在我國是主要的補償裝置。該方法的缺點是無功功率調節(jié)性能差?，F代靜止補償裝置主要包括靜止無功補償器和靜止同步補償器。靜止無功補償器具有性價比高、技術成熟、損耗很小、相應時間短，不會產生諧振，產生諧波含量少，所需電容器、電抗器容量小，能在一定范圍內提供有功功率，運行過程中電磁噪聲很低。二、理解要點

(一)供配電系統(tǒng)諧波產生的原因：電力電子裝置的廣泛應用，使得電力系統(tǒng)中電壓和電流的波形發(fā)生較嚴重的畸變，產生嚴重的諧波問題，產生諧波的主要裝置有：晶閘管整流設備、變頻裝置、電弧爐、電石爐、逆變電焊機、熒光燈、高壓汞燈等氣體放電燈等。

二理解要點

（二）

諧波的危害有四個方面：

1.增加了輸、供和用電設備的電能損耗，降低了設備的運行效率。

2.影響電力測量的準確性，增加電能的計量誤差。

3.影響繼電保護和自動裝置的工作可靠性，容易造成系統(tǒng)事故。

4.造成通訊混亂、計算機數據處理產生錯誤。三、掌握重點（一）減少輸電線路的損耗（4個方面P64)在供電系統(tǒng)中減少線路損耗是提高輸電效率的重要途徑，

1.采用高壓或超高壓輸電。對于相同的功率，電壓升高一倍，則電流減少一半，電流在導線中產生的熱量只有原來的四分之一，電壓越高線路損耗就越少。

2.減少變壓級數。輸電電壓每經一次電壓變換，大約要消耗1%～2%的有功功率，所以減少輸電電壓等級可減少損耗。

3.合理配置變壓器。避免變壓器長期輕載、滿載、超載運行，一般變壓器容量的選擇保證負荷在65%～75%時效率最高。

4.安裝無功補償設備，可以提高輸、配電系統(tǒng)的功率因數，降低系統(tǒng)的電能損耗，改善電網質量；補償原則是分級補償，就地平衡；補償方式有變電所高壓集中補償、線路補償、隨器補償三種方式。

（二）減少輸電線路運行中的損耗(4個方面)

1.調整電壓。在保證二次電壓的前提下，應盡量提高變壓器的電壓分接檔位，以減小鐵損。

2.三相負載要平衡。如果三相負載不平衡，將增加線路損耗。

3.處理好導線接頭，減少導線接頭的接觸電阻，降低線路損耗。措施有在接頭處加涂導電膏及將點與點的接觸變成面與面的接觸。

4.實施經濟調度。應制定各變電所變壓器的經濟運行曲線，對變壓器及時投切，使變壓器保持最佳運行狀態(tài)，合理分配調度有功、無功負荷，使電網的線損進一步降低。（三）配電變壓器的節(jié)能技術

1、變壓器的能耗分析變壓器的損耗主要有銅損和鐵損兩部分組成，為了計算每臺變壓器的損耗，引入了空載損耗和短路損耗。（1）空載損耗：指變壓器沒有外接負載時，變壓器從電源吸取的功率?？蛰d損耗的絕大部分是鐵芯損耗（即鐵損），只有極少部分是變壓器原邊繞組電阻產生的銅損，一般變壓器在空載時銅損占空載損耗的比例相對較小，一般不超過2%。當電源電壓一定時，鐵損是個恒定值，基本上等于空載損耗，與負載的性質、大小無關。（2）短路損耗變壓器短路損耗是變壓器在額定運行下，其原邊產生的功率損耗（即銅損）,變壓器的銅損主要取決于負載電流的大小，變壓器在額定負載下的銅損，近似等于變壓器的短路損耗。變壓器的銅損與負載的大小和性質有關，若知道負載電流的大小，即可算出任意負載時變壓器的銅損。2、變壓器的選擇和經濟運行（1）采用節(jié)能型變壓器，如S10、S11、S13型。

(2)合理選擇并聯變壓器的運行臺數，變壓器單位容量的有功損耗最小時的負荷稱為變壓器的經濟負荷，變壓器經濟負荷與變壓器額定容量之比稱為變壓器的經濟負荷率。多臺變壓器并聯運行時，合理選擇變壓器的運行臺數，可使變壓器處于經濟運行狀態(tài)。假如是n臺變壓器，判別運行n臺經濟還是運行n-1臺經濟的臨界負荷計算公式為:式中:SN-單臺變壓器的額定容量；n-變壓器臺數；△P0——變壓器空載有功功率；△Q0——變壓器空載無功功率；Kq——無功經濟當量；△Pk——變壓器額定負載損耗；△QN——變壓器額定負載時的無功損耗。

計算步驟是首先根據實際運行狀況計算出用電總負荷S，然后查閱變壓器有關參數，根據公式求出n臺變壓器的臨界負荷Scr。如果S＞Scr，則運行n臺變壓器，如果S＜Scr，則運行n-1臺變壓器。

例題：某廠變電所裝有兩臺S9-250/10型變壓器。已知變壓器參數為：△P0=0.56kW，空載電流百分值I0(%)=2.6，△Pk=3.05kW，短路電壓百分值Uk

（%）=4.0，Kq取0.1。試決定當總負荷S=160kVA時，應采用幾臺變壓器運行比較經濟?解：根據變壓器參數可求得：

由于有兩臺變壓器，n=2。經濟運行的臨界負荷為：由于經濟運行的臨界負荷大于實際總負荷160kVA，所以選用一臺變壓器運行較為經濟.（四）供電系統(tǒng)無功補償容量的選擇

對電網進行無功補償，提高系統(tǒng)的功率因數，可以減少線路損耗。假設配電網年中最大負荷月份平均有功負荷為Ppj，補償前的功率因數為補償后的功率因數提高到，則補償容量為：

例題(P69)：某用戶為兩班制生產，最大負荷月份有功用電量為75000kWh，無功電量為68170kvar.h，求該戶的月平均功率因數是多少？若將功率因數提高到0.9，需裝電容器組的補償容量是多少？解：根據月無功和有功用電量，其功率因數為：

因為用戶為兩班制生產，即每日生產16小時，其有功功率為：（kW）總的無功補償容量為：所以該用戶（五）抑制諧波的措施(3方面)

諧波抑制就是限制諧波源注入電網的諧波電流，將系統(tǒng)諧波電壓控制在允許的范圍內。1.采用無源濾波器原理是為諧波提供一條低阻抗路徑，保留基波分量，而諧波通過濾波器短路；優(yōu)點是結構簡單設備投資少，運行可靠性高，可以改善電網功率因數。缺點是頻帶窄、體積大、損耗大。

2.有源