浅析常用低压配电设计中的几点节能措施

韩锋

（哈尔滨市城乡规划设计研究院，黑龙江 哈尔滨 150000）

1 合理选择配电系统的型式及配电方式

国际上供电制式可分两大派：欧亚大多数国家三相四线Y制及美洲多数国家三相四线Δ制。发达国家将单相和三相负荷分开或从变压器分开，三相四线Δ可减少25%的损耗，我国保存原有对未来采用Δ制，20年内可以节约发电设备352万千瓦。我国的可行性是：维持原有不变，对未来采用新制式；电气设备制造上不存在困难，绝缘水平500V以下，设备不变，相适改变参数；IEC-38-1983新标准建议单相为230+10%，基本上适用220V和240V电压，新标准Y230/400和Δ230/400。设计中应根据工程规模、地理位置、设备布置、负荷性质、用电设备容量等条件，选择出一种既可满足工艺要求又能节电的配电系统型式及配电方式。

1.1 配电系统型式的选择

根据《工业与民用供电配电系统设计规范》中的规定，低压配电系统宜采用单相二线制，三相三线制，两相三线制，三相四线制。以上配电型式中电能损失最小的是三相四线制，而损失最大的是单相二线制，如果负荷较大则更明显。《民用建筑电气设计规范》规定，当计算容量大于30A时宜采用三相四线制。

1.2 配电方式的选择

常用的配线方式有放射式，树干式，变压器干线式和链式四种，各种配线方式的主要特点见下表：

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2 减少变压次数，降低损耗

在《工业民用供电系统设计规范》中规定“减少配、变电级数，简化结线，从而节约电能和投资”。配电系统中线路和变压器是要元件，占供电损耗比重量最大，每经过一次变压器大约要消耗1-2%的有功功率，所以变压次数越少，损耗也越小，因此应尽量减少变压次数，尽量将较高电压的供电线路架设到负荷中心，以此降低损耗。

3 合理提高电压

对配电系统进行升压改造也是降低损耗的最有效的措施之一，在负荷不变的情况下将配电系统的电压提高，通过线路和变压器的电流将减少，功率损耗也相应的减少。目前，我国煤矿原有地面用电设备采用380伏系统，如果采用660伏系统则线损人原系统的1/3。所以，在设计中应尽量采用高的电压等级，适当提高运行电压，不仅降低了线损，又可提高电能质量。

4 降低低压电网供电线路损耗

在供电电网中，能损耗最大的是低压电网即380/220伏电网，据有关资料介绍，低压电网的电能损耗约占整个供电电网总损耗的50%-60%，其中因三相负荷不平衡引起的中性电能损耗约占整个低压损耗的4.5%-8%。为了大幅度地降低低压电网的线路电能损耗，减少线路的电压损失，保证供电质量以达到节能、降低损耗的目的，在设计中应注意以下几点：采取负荷中心供电法降低线损；调整供电的负荷，使三相负荷平衡而降低线损；选用阻抗较小的导线。

5 按经济电流密度选择导线截面

当线路传输电能时，必然要产生线损，而线损是随着电流和电阻而改变，它的大小与电流的平方成正比，因此电流的变化对线损的影响是较大的。对于导线截面，确定通过的电流密度多大为合理，要从技术经济的观点来考虑。

如果导线截面越大则损耗越小，但线路投资和耗用的有色金属将会增多。综合考虑各方面因素，定出按年运行费用最小时所对应的导线截面，称为经济截面。对应与经济截面的电流密度称为经济电流密度。经济电流密度与导线材料及线路最大负荷利用小时数有关，线路的最大负荷性质而确定的。经济电流密度可见有关资料，其截面选择的公式为:

式中：A—导线截面，mm2；Ig—最大负荷电流，A；J—经济电流密度，A/mm2。

6 用无功功率补偿来提高功率因数降低配电线路损耗

由于线路有无功电流的存在，导致配电设备能力未能充分利用，并有以下损害：功率因数愈低则电力损失越大；电压降愈大；增加了设备容量与电力损耗。

6.1 自然功率因数改善，通常采取以下措施

合理选择电动机容量，使其接近满载运行；对于平均负荷小于40%的电动机，应必换小容量电动机或将定子Δ改为Y（轻载或空载启动的电动机）；改善电气设备运行方式，控制空载运转；用同步机代替异步机。

6.2 电容器的补偿方式可分为

高压集中补偿；低压分散补偿；低压成组补偿

电容器的容量为：Qc=a·pja(tg覬－tg覬’)=a·pjaΔqc（KVar）

式中：Qc—电容器的容量，kar；a—负荷系统，一般 0.7-0.8；pja—计算负荷，KW；Δqc—补偿率，（kvar/kw）

线路中通过的电流包括有功分量和无功分量，其关系式：I2=IQ2+IP2，IQ为无功分量，IQ为有功分量。

功率因数的提高使IQ减少，从而使线路中的损耗I2R减少，当由于种种原因不能减少电阻R时若减少电流I，则减少配电路损失，I2R的效果更明显。

设原没有设置电力电容器的配电路的电流和功率因数为 I1、Cosφ1；设置后为 I2、Cosφ2。因为负荷不变，即使功率因数变化了，有功电流是不变的。

因此，减少的配电线路损耗为：

例如：某企业原功率因数为0.7改善到0.9，减少的损耗为改善损耗的39.5%。

又如：某建筑在用日光灯由于镇流器是感性负载，它消耗一定的无功功率并降低用电地点电压对节约用电不利。为了避免这些现象，应在日光灯的电源侧并联一个电容器，具体数据如下：

日光灯功率：15-20W选用2.5uF，400V

30W选用3.75uF，400V

40W选用4.75uF，400V

所选配电容后，一定能达到节能目的。

7 积极选用节能新产品

节能新产品的出现为我们节约电能提供了新的方法，在设计中应积极推广和采用新的节能产品。如：低耗变压器，低耗电动机，低耗接触器，节能照明灯等。

总之，减少配电系统的损耗决非仅仅上述几个方面，还包括管理方面的其它因素，本文所涉及的主要是配电设计中应考虑的主要因素。如果从配电系统的设计到配电系统的管理等方面都立足于节能，并能达到良好的效果，这无论对企业还是国家都是相当有益的。

[1]杨泓，陈众励.供配电系统节能设计中的几个问题[J].智能建筑电气技术，2007-06-20.