供配电系统的节电技术措施-建筑资讯

摘要降低供配电系统的线损及配电损失，最大限度地减少无功功率，提高电能的利用率，是当前建筑电气节电的重要课题之一。选择及合理使用节能干式变压器、减少线路损耗、提高功率因数、平衡三相负荷、抑制谐波，同时采用高效节电的省电装置来调整电压幅值及稳压、平衡三相电压，减少电动机的启动电流、抑制谐波等技术措施，不仅节电10％～20％，而且安全可靠，绿色环保，改善了用电环境，净化了电路，延长了用电设备的使用寿命。

　　由于国民经济的迅猛发展以及国际加工产业新格局的形成，一些高能耗低效益的加工业逐步转向国内，无疑加剧了我国能源紧张的矛盾。发生在我国许多省市的“电荒”已成为相当严重的问题。尽管我国电力建设超常规增长，但电力供应仍严重不足。为此，节省能源及节约用电引起了政府及全社会的高度重视。采取各种有效的节能技术措施就显得尤为重要。

　　降低供配电系统的线损及配电损失，最大限度地减少无功功率，提高电能的利用率，是当前建筑电气节电的重要课题之一。为了实现这个目标，我国采取了如下措施：选择及合理使用节电干式变压器、减少线路损耗、提高功率因数、平衡三相负荷、抑制谐波，同时采用高效节电的省电装置来调整电压幅值及稳压、平衡三相电压，减少电动机的启动电流、抑制谐波等技术措施，不仅可节电１０％～２０％或更多，同时安全可靠，绿色环保，改善了用电环境，净化了电路，并延长了用电设备的使用寿命。

１　选择及合理使用节电干式变压器

　　在工业与民用建筑中大都采用干式变压器，因为干式变压器具有许多优点。特别是ＳＧ（Ｂ）１１－Ｒ系列卷铁芯干式配电变压器具有高效节电、安全可靠、绿色环保等优点。现将该产品的主要特点介绍如下：

（１）其铁芯为三相三柱环型卷绕，采用日本新日铁０．２３ｍｍ优质冷轧硅钢片，在铁芯成型机上卷绕成型的。其特点是铁芯不冲孔、无接缝，铁芯是一个密封整体，其过载的抗短路冲击能力比叠片式变压器强很多。

（２）卷铁芯无需消耗接缝的磁化容量，磁路分布均匀，大幅度减少了空载激磁电流，空载电流很小，比叠片式降低了约７０％，提高了功率因数，降低了电网的无功损耗。

（３）卷铁芯充分利用了薄型硅钢片的磁化特性，减少了涡流损耗，提高了变压器的性能水平，降低了变压器的空载损耗，比国家标准降低约３５％～４０％。空载电流降低了７０％，负载损耗比国家标准低４０％左右。
例：深圳市中泰雁南名庭，２００５年２月１０日安装了４台ＳＧＢ１１－Ｒ１０００ｋＶＡ变压器，一年内的（２００５年２月１０日～２００６年２月１０日）总耗电成本为３８８２８元。通过相关公式计算，１台ＳＣ（Ｂ）－１０　１０００ｋＶＡ变压器一年总耗电成本为５９０４１元。采用一台ＳＧＢ１１－Ｒ１０００ｋＶＡ变压器比采用一台ＳＣ（Ｂ）－１０　１０００ｋＶＡ变压器一年节约电费２０２１３元，耗电成本降低３４．２％。

（４）由于卷铁芯无接缝，在运行中噪声极低（不超过５０分贝），比叠片式低３０％，因此，被称为环保型变压器。在高层建筑室内安装无噪音污染。同时，该产品在运行中无有害（有毒）气体产生。变压器线圈可分解回收处理，不会对环境造成任何污染。

（５）该产品的层间和匝间全部采用美国杜邦ＮＯＭＥＸ做绝缘材料，使产品的安全可靠性有了进一步提高。该产品热稳定性好，在１８０℃温度下可在１２０％过负荷下长期安全可靠运行；在１５０％过负荷下可以连续运行３小时，比ＳＣ（Ｂ）９、ＳＣ（Ｂ）１０环氧树脂变压器的过负荷能力提高了２０％以上。同时还能承受热冲击，在冷热急剧变化的情况下，无绝缘“开裂”的情况发生。

（６）该产品绝缘材料有接近于空气的介电常数，产品运行时，局部放电极低（小于５Ｐｃ），达到优级标准，使产品的运行安全可靠性进一步提高。同时，该产品无可燃树脂，不助燃并能防火。

（７）较高的产品性价比。如２００７年1月２６日，有１２家变压器厂参加某电路板厂１１台干式变压器的招标。１１家变压器厂参加ＳＣ（Ｂ）１０系列干式变压器的报价。１家变压器厂参加ＳＧ（Ｂ）１１－Ｒ系列干式变压器的报价。招标价格揭晓：前１１家变压器厂的价格均超过２００万元，只有一家变压器厂的价格低于２００万元。由此可见，ＳＧ（Ｂ）１１－Ｒ系列干式变压器不仅性能好，而且价格便宜。

（８）由于ＳＧ（Ｂ）１１－Ｒ系列产品与ＳＣ（Ｂ）９系列产品的耐热等级不一样，国家制定的标准也不一样，ＳＣ（Ｂ）产品负载损耗比Ｓ（Ｂ）产品负载损耗标准低很多，ＳＧ（Ｂ）系列产品耐热等级为Ｈ级（１８０℃），而ＳＣ（Ｂ）系列产品耐热等级只达到Ｆ级（１５５℃）。ＳＧ（Ｂ）１１、ＳＧ（Ｂ）１０、ＳＣ（Ｂ）９三种系列变压器的主要技术参数对比见表１。

　　中国的配电变压器由20世纪５０年代ＳＪ１平均每１ｋＶＡ空载损耗５．２Ｗ，负载损耗１７．８Ｗ。到９０年代，Ｓ９平均每１ｋＶＡ空载损耗为１．８２Ｗ，负载损耗为１０．４Ｗ。而卷铁芯变压器平均每１ｋＶＡ空载损耗为１．０８Ｗ，负载损耗为９．６Ｗ。如果中国全部使用１１系列变压器，就目前发电装机容量来说，每年将节约空载损耗４０．７１亿千瓦时，干式配电变压器占全部配电变压器的１５％。如全部使用ＳＧ（Ｂ）１１－Ｒ系列产品，每年将节约６亿千瓦时的电能，社会效益显著。
ＳＧＢ１１－Ｒ系列节能型配电变压器是高效节电，安全可靠、绿色环保、寿命期后可回收的真空浸渍，Ｈ级绝缘非包封线圈卷铁芯变压器。该产品被中国环境保护产业协会授予
　　“绿色之星”产品称号，中国节能协会将其作为“新型节能产品”在行业重点推广。受珠海某公司的委托，深圳市节能联合委员会一行５人组成评委组，对该公司生产的ＳＧＢ１１－Ｒ系列干式变压器进行了论证。参加论证会的专家一致认为：“该产品符合电力安全要求，具有节能环保的特点和较高的产品性价比，可在节能改造和新上项目中作为优选产品。”由此可见，ＳＧ（Ｂ）１１－Ｒ系列卷铁芯干式变压器在技术性能、社会经济效益方面具有许多优越性，是目前全国干式变压器的优选产品。

　　变压器的铁损不随负荷变化，而铜损则与通过电流的平方成正比。在变压器运行中，我们通常以空载损耗和负载损耗为衡量变压器损耗的两个重要参数。变压器制造厂设计负载系数在４０％～６０％范围内处于经济运行区；额定容量３０％以下的轻载或空载时经济性最差；５０％的负载率不是节能的最佳状态，考虑到初装费、变压器、低压柜、土建投资及各项运行费用，又要考虑变压器在使用期间内预留适当的容量，变压器的负载率在７５％～８５％之间较为合理。这样既充分利用了变压器容量，又减少了其它投资。在设计中，计算负荷一般偏大，负荷系数偏小。如深圳市某写字楼原采用４台变压器，其中３台１２５０ｋＶＡ变压器，１台６３０ｋＶＡ变压器。整改后，减了１台１２５０kＶＡ变压器，每月节省变压器初装费３００００元（１２５０×２４＝３００００），一年节约变压器初装费３６００００元，同时还减少了一台变压器的空载损耗。又如深圳某小区，原采用６台１０００ｋＶＡ变压器，整改后为４台。６台变压器的损耗为６×１３ｋＷ＝７８ｋＷ，减少２台后为５２ｋＷ，减少有功损耗２６ｋＷ。经过计算，年节约费用为１５００００元，同时还节省了两台变压器的投资费用。在上述两个案例中，整改前变压器的负荷率均小于６０％，整改后变压器的负荷率均约为８５％。除选用节能变压器外，在变配电所设计时选用两台或两台以上变压器，中间增加联络柜，这样既提高了供电的可靠性，又可以根据电气设备的负荷情况及非空调季节的实际情况决定，投入变压器的运行台数。上述设计理念，降低了变压器的电能损耗。

２　减少线路损耗

（１）尽量减少导线长度。在设计及施工中，低压柜出线回路及配电箱出线回路尽量走直线，少走弯路，不走或少走回头线。变配电所应尽可能靠近负荷中心。低压线路的供电半径不宜超过２００m；负荷密集地区不宜超过１００m；负荷中等密集地区不宜超过１５０m；少负荷地区不宜超过２５０m。这样可以减少电缆（线）长度，实现供电距离最短。如某工程为政府投资的大型工程，该工程为空调冷冻站专门设置了１０/０．４ｋＶ变电所，内装３×２０００ｋＶＡ＋２×１６００ｋＶＡ变压器，变压器负荷率为８０％，由４０００Ａ、３２００Ａ铜质密闭母线馈电。某外资设计公司进行最初设计时，变电所低压配电室距冷冻站的控制室５５m，为节约电能，对初步设计进行了调整，把变电所和空调控制室合并设置，使低压馈电距离缩短了５５m。经计算，在密闭母线上的线路损耗可节省４５ｋＷ。以每天冷冻站运行１０小时，年运行１００天计算，总耗电量为４５０００kWh，以每kWh０．６８元计算，年节约电费３万余元。该工程按７０年使用期计算，共可节约电费２１０万元。

（２）增大导线截面积。对于较长的线路，在满足载流量热稳定，保护配合及电压降要求的前提下，应加大一级导线截面。尽管增加了线路费用，但由于节约了电能，因而也减少了年运行费用。根据估算，在２～３年内即可回收因增加导线截面而增加的费用。所以，加大导线截面的投资是值得的。

（３）在高层建筑中，变配电室应靠近电气竖井，以便减少主干线（电缆或插接母线）的长度。对于面积大的高层建筑物，应将电气竖井尽可能设在建筑物中部（或两端），以便减少水平电缆的敷设长度。

（４）要将负荷进行归类。除对计费有要求的负荷及消防负荷外，普通负荷（如空调机、风机盘管、照明、新风机、电热水器等）改由一条主干电缆供电，这样既便于消防切除非消防电源，又可在非空调季节使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减少线路的损耗。

３　提高功率因数

　　提高供配电网络的功率因数，实行无功补偿是建筑电气节能的又一课题，正在受到越来越多人的关注。无功功率既影响供配电网络的电能质量，也限制了变配电系统的供电容量，更增加了供配电网络的线损。对供配电网络实行无功功率补偿，既可改善电能质量，提高供电能力，更能节电降耗。

　　在供配电系统中许多用电设备，如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等均为电感性负荷，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。为此，必须在供配电系统中安装电容器柜（箱）。通过电容器柜（箱）内的静电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流，从而达到减少整体无功电流，同时又提高功率因数的目的。当功率因数由０．７提高到０．９时，线路损耗可减少约４０％。功率因数值的大小应满足当地供电局的要求。当无明确要求时，建议功率因数值高压用户为０．９以上，低压用户为０．８５以上。
无功功率补偿有两种方法：

（１）集中补偿。将电容器柜设置在变配电所低压侧集中补偿。集中补偿时，宜采用自动调节式补偿装置，这样可以防止过补偿时使无功负荷倒送。同时电容器组宜采用自动循环投切的方式。

（２）就地补偿。容量较大，负荷平稳，其经常使用的用电设备的无功负荷宜单独就地补偿。同时，在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备。如同步电动机及配有电子式或节能电感镇流器的荧光灯等。
在具体工程设计中可采用高低柜集中补偿及就地补偿等两种方式。究竟采用何种补偿方式较为合理，可根据工程的具体情况来确定。

４　平衡三相负荷

在低压线路中，由于存在单相以及高次谐波的影响，使三相负荷不平衡。三相电压或三相电流不平衡会对供配电网络造成一系列的危害。主要有：

（１）影响变压器、电机的安全经济运行；

（２）引起供配电网络相线及零线电能损耗加大；

（３）影响计算机正常工作。引起照明灯寿命缩短（电压过高）或照度偏低（电压过低）以及电视机的损坏等；

（４）增大对通信系统的干扰，影响正常的通信质量。为了减少三相负荷不平衡造成的能耗，应及时调整三相负荷，使三相负荷不平衡度