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電氣系統中的節能技術

1．減少電能在線路上的傳輸損耗。電能在傳輸的過程中，導線上所存在的電阻便會產生相應的有功功率損耗。但是，線路上的電流是無法改變的，要想將線路上的電能損耗減少，就必須減小導線的電阻。導線的電阻與電導及導線的長度成正比，則與導線的截面積成反比。所以，要想減少導線的電阻就需要通過以下幾個方面：（1）采用電導率相對較小的材質做導線。（2）合理布局，優化線路走向。盡可能的使變壓器靠近負荷中心，使供電距離縮短，在經濟合理的供電半徑內供電；對供電線路進行合理布局，優化供電線路走向，這樣便可以適當的減短導線的長度，盡量不讓導線走回頭路，從而避免電能在來回電路上造成損失。（3）適當將導線的橫截面積增大；在不影響其他條件時，盡可能的選用橫截面積較大的導線，利用減少電阻的方面來減少損耗。

2．無功補償。電力系統由輸配電線路、升降壓變壓器、配電變壓器、用戶電力負荷等各個功能環節組成。電能在電壓的作用下以電流的形式在電力系統的各個功能環節中流動，為用戶提供期望的能量，同時也存在著不可忽視的能量損耗。特別是系統中無功功率負荷和無功功率網損在電網中幾乎無處不在，不但造成大量的能量浪費，同時也嚴重地影響了電能的質量。電力系統的無功補償與無功平衡是保證電壓質量的基本條件。有效的電壓控制和合理的無功補償不僅能保證電壓質量，而且提高了電力系統運行的穩定性和安全性，充分發揮了經濟效益。在整個電力系統中，供配電設備中的較大一部分容量都被無功功率所占據，從而使線路損耗增大，電網的電壓下降，從而嚴重地影響了電能質量與電網的經濟運行。在用戶的角度上，無功功率主要體現在功率因數偏低，若功率因數沒有超過0．9時，用戶就需要向供電部門繳納相應比率的功率因素調整電費，這樣就會使用戶的用電成本增加，經濟效益下降。用戶端的用電設備基本上以感性負荷為主，其無功損耗主要由勵磁損耗和漏磁損耗所構成，其功率因數約為0．6～0．9之間。由此可推出，用戶端負荷的功率因數角約在53°～26°之間。根據功率三角形，功率因數的正切值tgψ≈1．33～0．49，也就是說用戶端的無功功率需求是有功功率需求的0．49～1．33倍，可見用戶端無功負荷之大，是不可忽視的。但是，如果用戶采用合適的無功補償設備，便可以實現無功平衡，從而達到提升功率因數、節能降耗、穩定系統電壓以及提升電能質量等多項目的，還可以一定程度的提升社會效益與經濟效益。例如，在導電抗的影響下，電機所發出的交流電壓與交流電流的相位角不為零，導致電機所發出的電能無法被電器完全吸收，無法被吸收的部分便會在電機與用電器之間回來變化而不能釋放出來。由于電容器所產生的是超前的無功，所以，使用電容器進行補償能夠有效的與無功率的電能相抵消，即Q＝QL－QC。在使用無功補償設備對電力系統進行無功補償時所使用的無功補償設備有以下幾個要求：（1）電容器補償在使用之前，選擇的電容器容量應通過計算配電電壓的容量、負荷、自然功率因素、三相電壓的平衡度、目標功率因數等多項參數來確定。要是在補償時出現了諧波就必須串聯一定量的電抗器，以便將線路上的諧波消除掉。（2）為更加有效地消除投切振蕩、過補償和無功倒送等情況發生，電容器的功率參數、無功電流、無功功率等投切物理量宜選擇無功功率作為投切參數物理量。（3）傳統補償電容組普遍采用等容量分組和循環投切等分擔方式、投切開關方式。隨著補償電容組技術的不斷發展，出現了按比例分配、按編碼配置、投切開關按級投切等分擔和投切方式。但是上述方式均無法達到實際生產、生活的需求，無法滿足補償效果。為彌補上述傳統補償方式的不足，模糊投切方式應運而生。這種投切方式適應面廣，調節平滑，跟蹤準確，并且投切效果較佳。使用模糊投切方式時，若低壓則投切開關選擇投切復合開關；若高壓，則選真空接觸器，操作較為簡單。對于供電系統來說，無功損耗主要包括變壓器的無功損耗和輸電線路的無功損耗。變壓器的無功損耗同樣由勵磁損耗和漏磁損耗所構成，根據變壓器的運行狀態可分為空載和負載兩種狀態。輸電線路的無功損耗主要體現在串聯電抗上的感性無功損耗和并聯電納上的容性充電損耗。一般35kV及以下線路的充電無功損耗很小，線路無功損耗主要表現為感性的。可見負荷功率（有功功率＋無功功率）越大，線路的無功損耗越大；線路電壓越低，無功損耗越大。所以在35kV及以下電網進行無功補償，特別是在10kV電網上進行分組動態無功補償，對降低線路損耗、穩定電網電壓、節約能源將起到明顯的作用。

3．濾波器。因為電網擴建時需使用大量的非線性電壓電流特性的電氣設備，這些設備的增加會產生較高的諧波電流。諧波電流在電網阻抗作用下會產生一定的電壓，如果這些產生的電壓重疊于基波電壓，就會導致電壓發生畸變，繼而引起電網聯結電氣設備發生誤動作，影響整個電網的正常使用。為此，若要有效地消除非線性電壓電流特性的電氣設備產生的諧波則需使用有源濾波器。一般來講，有源濾波器具有較多優點，如反應快，其動態性能表現優越；其在無功補償的模式下可有效消除諧波，功率因數可強制達到1；在三相補償諧波電流下可同時濾除2～60次濾波。相比之下，由于多元有源濾波器應用了并聯運行方式，其功率范圍更廣。因此，在電網建設過程中選擇性應用有源濾波器可實現對諧波地有效過濾。這些有源濾波器可很好地預防電氣設備由于畸變電壓而導致的誤操作。濾波器的良好性能極大地提高了電氣設備的運行效率，并且對無功補償也產生了很好的效果，具有良好的節能作用。

4．變壓器的選擇。變壓器是供配電系統中最為常見的電氣設備，變壓器上由于鐵損、銅損、負載損耗以及空載損耗等原因產生大量電能浪費。變壓器節能可以從降低空載損耗、負載損耗以及優化變壓器運行方式幾個方面實現節能?？偟膩碚f，變壓器在設計選擇時就應該達到以下幾個要求：第一，變壓器應該具有較好的節能性，以便將變壓器的有功功率損耗進行較大程度的減少；第二，為了讓流過的三相電的電流保持平衡，必須從根本上使變壓器本體的損耗減少，最好使用一些合理、有效的減少負荷不平衡的方式，如三相四線制供電、單相自動補償設備、將單相用電設備均勻分接在三相電源上等。

5．其他形式的節能。在電氣系統中，不但可以使用節能的技術進行節能，還可以使用一些其他的節能方式進行節能，例如，使用高效光源來達到節能的效果，在家庭中所使用的主要是照明用電，所以，將照明所使用的光源使用光色好、發光率高、顯色性能佳的高效光源是一個非常不錯的選擇。這可以從根本上做到節約能源。

結語

總之，在未來經濟發展過程中，須從節約能源為出發點，減少電氣自動化所消耗的能源，將其污染環境的程度降至最低，為使用者提供健康、舒適的工作及生活空間，從而最終實現國內節能電氣的跨越式發展。隨著社會的不斷進步，電力技術的飛速發展，相信電氣自動化的節能技術在今后的使用頻率會越來越高，使用范圍越來越廣，并且今后研究的節能技術也會向更優、更節能地方向發展。

作者：韋雯斐單位：云南保山電力股份有限公司