1、引言 對于供電部門，電能損耗管理可以說是一個(gè)系統(tǒng)工程。它不僅涉及規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和檢修的各個(gè)方面，還和線路、變電、用電等部門聯(lián)系密切，電能損耗率的大小與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行方式、負(fù)荷大小、檢修質(zhì)量、用電管理、表記管理、抄表周期、無功補(bǔ)償?shù)榷喾N因素有關(guān)。 在我們負(fù)責(zé)的供電范圍內(nèi)，共有42臺變壓器，近15萬m高低壓輸電線路，500多套路燈，年轉(zhuǎn)供電量在3 000萬kW.h左右。而且隨著區(qū)域的擴(kuò)建，變配電設(shè)施容量還有增長的趨勢。而對日漸龐大的供電系統(tǒng)，需要采取一定的技術(shù)措施來控制能量的損耗。如果從用電組織設(shè)計(jì)出發(fā)，在滿足安全使用和實(shí)際投資效益的前提下，通過合理的選材，利用節(jié)能技術(shù)和加強(qiáng)運(yùn)行管理，將能有效地控制運(yùn)行和電網(wǎng)建世過程中的無謂的電能損耗。 為此，我們考慮采取的技術(shù)措施主要有以下三個(gè)方面： 1）變壓器的合理運(yùn)行模式。 2）提高功率因數(shù)，降低線損。 3）路燈同路加裝節(jié)能裝置。 2、變壓器的節(jié)能 電力系統(tǒng)要把電能從發(fā)電站送到用戶，至少要經(jīng)過4～5級變壓器方可輸送電能到低壓州電設(shè)備（380/220v）。雖然變壓器本身效率很高，但因其數(shù)量多，容量大，總損耗仍很大。據(jù)估計(jì)，我國變壓器的總損耗占發(fā)電量的10％左右，損耗每降低1％，每年可節(jié)約上百億kW.h電能，因此，降低變壓器損耗勢在必行。 通過自動化監(jiān)測系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：我區(qū)夏季高峰負(fù)荷比冬季高峰負(fù)荷高3倍多，高峰負(fù)荷與低谷負(fù)荷對比達(dá)11：1。負(fù)荷隨季節(jié)性變化較大，同時(shí)區(qū)域內(nèi)的民用建筑多為一、二級負(fù)荷，根據(jù)《北京地區(qū)電氣規(guī)程匯編應(yīng)用指導(dǎo)》中有關(guān)變（配）電所變壓器配置原則，我們的變電站多選用2臺及以上變壓器。根據(jù)現(xiàn)有站內(nèi)變壓器臺數(shù)、容量及型號參數(shù)，通過變壓器運(yùn)行方式的調(diào)整來節(jié)約電損，我們采取的措施主要有： 1）變壓器型號選擇 在實(shí)施電網(wǎng)改造前，運(yùn)行中的變壓器多是20世紀(jì)六七十年代的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品材質(zhì)較差，結(jié)構(gòu)陳舊，導(dǎo)致能耗很大。所以在網(wǎng)改中對變壓器的選型首先淘汰了S[SUB]7[/SUB]或S[SUB]9[/SUB]。型號的油變壓器，大部分都更換成了SCB[SUB]9[/SUB]的十式變壓器。 2）變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 2臺變壓器有3種運(yùn)行方式：變壓器A單臺運(yùn)行，變壓器B單臺運(yùn)行，變壓器A與B同時(shí)運(yùn)行。在實(shí)際的投入使用過程中，從節(jié)能的角度出發(fā)，優(yōu)先選擇損耗小的運(yùn)行方式。通過詳細(xì)計(jì)算找出變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的投切點(diǎn)，根據(jù)季節(jié)變化投入適當(dāng)?shù)淖儔浩鬟\(yùn)行。 （1）運(yùn)行方式的確定，采用綜合功率損耗的計(jì)算方法 例如，某變電站共有2臺SCB[SUB]9[/SUB]/6.3 kV的干式變壓器，參數(shù)值如附表所示。 [ALIGN=CENTER]附表 [/ALIGN] 1）變壓器空載時(shí)電源側(cè)的勵(lì)磁功率（無功功率） 變壓器額定負(fù)載時(shí)所消耗的漏磁功率（無功功率） 2）變壓器空載綜合功率損耗（kw） 由于我們地區(qū)是經(jīng)三級以上變壓的用戶K[SUB]Q[/SUB]=0.08～0.15，取0.1。 變壓器額定負(fù)載綜合功率損耗（kW） 3）變壓器A和變壓器B綜合功率臨界負(fù)載功率 4）變壓器A和變壓器A、B之間的臨界功率 5）變壓器B和變壓器A、B之間的臨界功率 通過上述計(jì)算后的數(shù)據(jù)得到，當(dāng)0533 kVA時(shí)，需要投入2臺運(yùn)行比較經(jīng)濟(jì)。而在實(shí)際運(yùn)行中，這2臺變壓器的供電范圍內(nèi)夏季負(fù)荷往往超過533 kVA，所以投入2臺運(yùn)行，到冬季負(fù)荷降低時(shí)退出一臺，單臺運(yùn)行。其他變電站按照上述方法以此類推，可以確定變壓器的投運(yùn)方式，達(dá)到提高變壓器的利用效率，降低損耗。 （2）變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的節(jié)能效果 仍以上述某變電站的2臺變壓器舉例，假定夏季負(fù)荷高峰時(shí)的負(fù)荷為800 kW，比較一臺變壓器運(yùn)行帶全部負(fù)荷和2臺運(yùn)行分別帶負(fù)荷時(shí)的變壓器損耗。 800kW時(shí)，由1臺變壓器帶 800kW時(shí)，I=0.8×91.65=73.32A 變壓器銅損 當(dāng)由2臺變壓器帶全部負(fù)荷，根據(jù)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器負(fù)載分配與額定容量成正比，與短路電壓成反比．即 可知負(fù)載分配為 變壓器A的損耗 355KW時(shí)，I=355/800×73.32=32.53A 變壓器銅損 變壓器B的損耗 445KW時(shí)，I=445/1000×91.65=40.78A 變壓器銅損 總損耗 l.4+1.7=3.1 kW 損耗降低 5.6-3.1=2.5 kW 全年節(jié)約電量 2.5x30x5x24=9000 kW.h 生活區(qū)共有電站13座可以采用改變運(yùn)行方式的方法進(jìn)行節(jié)電，所以整個(gè)供電范圍內(nèi)的年節(jié)電量粗略估計(jì)為 13x9000=11.7x10[SUP]4[/SUP] kW.h 3、提高功率因數(shù) （1）提高功率因數(shù)的方法 按照《供電營業(yè)規(guī)則》中的有關(guān)規(guī)定：無功電力應(yīng)就地平衡。用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和安裝無功補(bǔ)償裝置。在我們的供電范圍內(nèi)均采用在變壓器二次側(cè)安裝集中無功補(bǔ)償裝置的方式提高功率因數(shù)，以達(dá)到規(guī)定內(nèi)的要求。 1）補(bǔ)償無功功率 可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，例如當(dāng)功率因數(shù)COSφ=0.8增加到COSφ=0.95時(shí)，裝1kvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52 kw；反之，增加O.52kW。對原有設(shè)備而言，相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此，對新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計(jì)容量，從而減少投資。 2）降低線損由公式△P％=[1-（COSφ[SUB]1[/SUB]/cosφ[SUB]2[/SUB]）[SUP]2[/SUP]]x100％得出。其中COSφ[SUB]2[/SUB]為補(bǔ)償后的功率因數(shù)，COSφ[SUB]1[/SUB]為補(bǔ)償前的功率因數(shù)，則COSφ[SUB]2[/SUB]>cosφ[SUB]1[/SUB]，所以提高功率因數(shù)后，線損率也下降了。減少設(shè)計(jì)容量．減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，規(guī)劃、實(shí)施無功補(bǔ)償勢在必行。 提高功率因數(shù)，可以有兩個(gè)途徑，一是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，即不采取任何補(bǔ)償裝置時(shí)的功率因數(shù)；二是采取人工補(bǔ)償?shù)姆绞绞箍偣β室驍?shù)提高。 對于提高自然功率因數(shù)，采用如下方法。 1）合理選擇電動機(jī)的型號和規(guī)格 首先在滿足使用要求的情況下，選用功率因數(shù)高的電動機(jī)；其次選擇的電動機(jī)要使其保持較高的負(fù)荷率，避免長期輕載運(yùn)行：第三，盡量控制電動機(jī)的空載運(yùn)行時(shí)間，對于反復(fù)短時(shí)丁作制的設(shè)備，可以考慮使用空載切除的裝置。 2）對于用人丁補(bǔ)償?shù)姆椒绞教岣吖β室驍?shù)已經(jīng)是普遍采用的一種方式，其計(jì)算方法：對于人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)，可以通過計(jì)算獲取應(yīng)補(bǔ)償?shù)臒o功容量。比如某電站計(jì)算負(fù)荷為800 kW，平均功率因數(shù)為0.85，若提高到0.95，需補(bǔ)償?shù)臒o功容量為 TanA=tan（arccos0.85）=0.62 TanB=tan（arccosO.95）=0.33 補(bǔ)償容量Q[sub]cc[/sub]=0.75x800x（0.62-0.33）=174kvar （2）功率因數(shù)提高后的節(jié)能效果 區(qū)域內(nèi)總的電量損失3000xO.ll=330萬kW.h；電量損失包括各個(gè)環(huán)節(jié)所造成的：線路、變壓器、計(jì)量裝置、人工抄表造成的計(jì)量不同步等等原因。 實(shí)施網(wǎng)改后，對變電站和箱變都增加丁尢功補(bǔ)償裝置，功率因數(shù)由0.76提高到0.93以上，有的提高到0.96或者更高。改造前這部分電量損失約占40％，即130萬kW.h左右。為計(jì)算方便，統(tǒng)一按照功率因數(shù)從0.8提高到O.93計(jì)算，由于I=P/U×xcosφ，P（有功負(fù)荷），U不變，i僅隨cosφ變化：功率因數(shù)為φ[SUB]1[/SUB]時(shí)，損耗P[SUB]1[/SUB]；功率因數(shù)為φ[SUB]2[/SUB]時(shí)，損耗P[SUB]2[/SUB]。 P[SUB]2[/SUB]/P[SUB]1[/SUB]=（cosφ[SUB]1[/SUB]/cosφ[SUB]2[/SUB]）[sup]2[/sup] 節(jié)約的電量P[SUB]1[/SUB]-P[SUB]2[/SUB]=[1-（cosφ[SUB]1[/SUB]/cosφ[SUB]2[/SUB]）[SUP]2[/SUP]]P[SUB]1[/SUB] 生活區(qū)年節(jié)約電量130x[1-（0.8/0.93）[SUP]2[/SUP]=33.8萬kw.h。 4、路燈系統(tǒng)加裝節(jié)能裝置 在我們的供電區(qū)域內(nèi)共有路燈回路13趟，燈具500套左右，燈型各異，年用電量在70萬kW.h左右。從市場中了解到，某節(jié)電產(chǎn)品應(yīng)用在路燈系統(tǒng)，其年節(jié)電量可達(dá)到20％。該節(jié)電系統(tǒng)運(yùn)作過程為：裝置以220 V全電壓啟動（t[SUB]0[/SUB]-t[SUB]1[/SUB]）后，幾分鐘（t[SUB]1[/SUB]-t[SUB]2[/SUB]）內(nèi)緩步達(dá)到設(shè)定電壓210 v，之后平穩(wěn)運(yùn)行（t[SUB]2[/SUB]-t[SUB]3[/SUB]），4 h后（午夜）緩步（t[SUB]3[/SUB]-t[SUB]4[/SUB]）降低到節(jié)能電壓200v，持續(xù)運(yùn)行至天亮。如圖1所示。

路燈節(jié)電系統(tǒng)全部投入運(yùn)行后，我們對轄區(qū)路燈進(jìn)行了為期2個(gè)月（6月12只～8月14同）的數(shù)據(jù)跟蹤監(jiān)測，以刷為單位間隔將裝置進(jìn)行投退運(yùn)行，即第一周投入，第二周退出……以此類推，分別記錄運(yùn)行數(shù)據(jù)其中東里路燈用電量（度）的監(jiān)測結(jié)果如圖2所示。 [ALIGN=CENTER] 圖2 節(jié)電系統(tǒng)投退運(yùn)行電量對比圖（6.12～8.14）[/ALIGN] 西里路燈的監(jiān)測電流電壓數(shù)據(jù)如圖3所示。 [ALIGN=CENTER] 圖3 節(jié)電系統(tǒng)投退前后電壓電流對比圖[/ALIGN] 通過對2個(gè)月來臨測數(shù)據(jù)的分析總結(jié)，可以得到如下信息。 1）節(jié)電系統(tǒng)退出運(yùn)行28天（6.12～8.14）的用電量為1880kW.h。 2）節(jié)電系統(tǒng)投入運(yùn)行28大（6.12～8.14）的用電量為l520kW.h。 3）節(jié)電系統(tǒng)退出時(shí)甲均運(yùn)行電壓223 v，電流28A：投入時(shí)前4h平均電壓210 v，電流20.7A。 節(jié)電率為 （1880 kW.h-l520 kW.h）/1880 kW.h=360 kW.h/1880kW.h=19.1％ 按照路燈年用電量70萬kW.h計(jì)算，全年節(jié)約電量 70x19.1％=13.37萬kW.h。 節(jié)電系統(tǒng)自今年6月份投入運(yùn)行至今狀況穩(wěn)定，未出現(xiàn)任何異常情況。 5、其他措施 在建設(shè)轄區(qū)內(nèi)供電系統(tǒng)中我們還采取了一系列其他措施以降低網(wǎng)損，比如中壓變配電站忙置盡量合理：中壓輸電線路盡可能采用新型交聯(lián)電纜；增建低壓變電站盡可能設(shè)在供電負(fù)荷中心；變壓器選用節(jié)能新型變壓器；配電設(shè)備開關(guān)選用節(jié)能新型設(shè)備開關(guān)；采用集中或分散電容自動補(bǔ)償裝置，對低壓線路進(jìn)行集中或就地補(bǔ)償；低壓供電線路離用電負(fù)荷最短；從中壓至低壓各種接頭采用先進(jìn)正規(guī)方法連接，以降低接頭損耗；在用電計(jì)量裝置改造上優(yōu)先選用卡式計(jì)量裝置；鼓勵(lì)居民使用節(jié)能電器產(chǎn)品等。

文章來源于《節(jié)能創(chuàng)新2006——首屆全國電氣節(jié)能大賽論文集》