电力系统设计中的安全性和节能性问题探讨

摘 要：电力系统关乎经济发展、社会稳定、民众生活，提高电力系统设计中的安全性和节能性，是当前亟待研究解决的一个重大课题。文章从安全性和节能性两个方面，分别阐述了影响电力系统安全稳定和节能环保的原因和对策，为促进电力系统发展提供了有价值的参考。

关键词：电力系统；安全性；节能性

当前，随着经济社会和科学技术的迅猛发展，以及居民收入和生活水平的快速提高，人们对电力的需求和依赖性日益增大。如何贯彻国家节能减排的能源战略，同时提高电力系统的安全性，是当前亟待研究解决的一个重大课题。

1 影响电力系统安全性的主要原因及防护措施

1.1 主要原因

电力系统的安全性，是指电力系统在正常运行过程中承受各种干扰和故障的能力，包括电压稳定性、系统解列、功角稳定性、频率穩定性等多个评价指标。电力系统作为一个复杂的系统工程，影响其安全性的因素主要包括三方面：一是自然灾害。包括干旱、地震、洪水、雷电、风暴、火灾、热浪等；二是人为因素。包括人员操作不当、程序设置错误、人为蓄意破坏等；三是系统故障。包括继电器损坏、断电器操作失误，变压器、输电线、发电机故障，以及频率不稳、电压急剧波动等。

1.2 防护措施

针对上述影响电力系统安全稳定性的几方面原因，应有针对性的采取相应的防护措施。一是积极开展基础研究。电力系统是国家基础民生设施之一，关乎经济发展、社会稳定、民众日常生活。针对电力系统高维、时变、非线性、信息不安全性、广域互联性等复杂特点，应创新研究基础理论，探索电力系统安全稳定运行新的方法途径，进一步完善应对措施。应加强基础研究的各项保障，将其列入国家中长期科技创新发展规划，强化组织领导，建立专项研究基金，增加科研经费投向投量，学习国外先进技术，营造良好的科研氛围。二是大力推进电网建设。电网建设投资大、周期长，应按照“统一规划、科学设计、兼容协调、理念超前、技术先进”的建设思路，重点加强二次系统、受端电网、远距离输电网建设。对已建成的电网，要及时检查和更新陈旧设备，从源头上降低事故概率，提高安全稳定性。三是注重加强监控管理。当前，数字化控制技术、计算机技术在电力系统中得到广泛应用，实现了电力共享、资源优化配置，但是这种高效互联也有弊端，电力系统的个别故障易引发连锁反应，造成大面积瘫痪。因此，在电力系统运行过程中加强统一管理和实时监控，第一时间发现和排除事故隐患，显得尤为重要。一方面，建立健全监控管理制度，定期培训操作人员，提高应对突发事件的能力。另一方面，着力改善电网运行环境，做好日常维护性工作，降低外界因素对设备造成的损坏。

2 电力系统损耗的主要因素及节能措施

2.1 主要因素

电力系统通常在电能分配、交换电压、电能传输中出现损耗，具体有以下四个方面的因素。一是电耗监管制度不健全完善。有关用电部门在节能方面没有行之有效的管理办法，对电能消耗缺乏监管，无法从源头上根治电能损耗问题。二是传输电能的运行结构不科学合理。电网结构布局不合理，供电过程中出现重叠迂回。管理维护不善，输配电线路质量较差，都会导致实际传输电能损耗。三是技术人员素质不全面。技术人员业务能力与电力系统运行的相关要求有差距，在电力设备、输配电线路管理维护过程中缺乏经验。四是配电变压器、主变压器的工作运行效率高。配电变压器、主变压器自身容量配置大，导致变压器在实际运行过程中出现较大损耗。

2.2 节能措施

加强电能管理，淘汰低效设备，提升低耗电工艺水平，推广节能新技术，确保生产和用电设备经济运行，提高电能利用率势在必行。一是发电端的节能。在传统的火电供电方式上，应进一步优化发电机组的启动、运行方式，定期进行检查维护，进而降低机组供电煤耗。同时对发电产生的废料、废气进行优化处理，提高能源的再利用率；在新能源供电领域上，应大力开发推广水力、核能、太阳能等新兴发电方式，并加强对海洋温差发电、垃圾发电、磁流体发电等再生能源供电方式的研发，进而实现增效、降耗、节能和环保。还可通过晶闸管串级调速、液力藕合器、变频器调速器的安装、变级调速电机等方式调节电动机的变化负荷，实现节能效果。二是输电网络的节能。合理规划和建设输电网，采取环形或多路供电，减少电压等级，及时调整运行方式和负载，减少空载消耗。同时，通过选取电流密度小的导线或增大导线的横截面积，降低电能在线路上的传输消耗。另外，研发新材料和智能补偿器，也为降低输电线路线损提供了新的节能方式。三是变压器的节能。系统分析变电所具体的配电功率，根据用电单位和用户的实际需求，在科学定量计算的基础上，优先选择节能型的配电压器和主变压器。相关监督部门应加强用户无功补偿设备的配置，确保用电设备能够在额定电压下正常运行。同时，可采取改造变压器的方式，将阻抗电压、短路损耗、空载电流、空载等损耗量降到最低。四是建筑材料的节能。目前，我国已建房屋多数以上属于高耗能建筑，在能源总消耗量中所占比例较大，建筑耗能问题不容忽视。首先，应采用高新技术提高供暖系统的效率。可通过平衡阀及其专用智能仪表合理分配管网流量，可通过热量分配表和温度调节阀，实现用户自行控制供能，还可通过送暖管道使用新型保暖材料的办法，减少管道热损；其次，改善建筑物围护结构减少热量流失。应大力推进相关领域的科技创新，积极推广应用先进的构造技术和保温隔热材料，提高门窗、外墙、屋顶等围护结构的隔热保温和密闭性能。最后，降低空调、照明等设备的能耗。据统计，空调能耗在建筑总能耗中约占35%，其能耗主要来源于冷热源能耗和风机、水泵能耗。要改进空调节能技术，提高制冷、制热系统和输送系统的效率。同时，要合理选用光源和灯具，比如优先使用开启式直接照明灯具，或选择电子镇流器、节能型高功率因数电感镇流器，提高功率因数。五是改变用电方式。可通过负荷管理技术改变用户用电方式，主要技术手段包括：直接负荷控制、可中断负荷控制、时间控制器和需求限制器、低谷和季节性用电设备及储能装置。直接负荷控制是指在不影响用户用电的情况下，通过负荷控制装置将各类用电负荷在时序上重新组合和调度，从而降低总峰荷。可中断负荷控制是消峰的主要手段，对负荷侧管理的实施有着重要的作用。利用时间控制器和需求限制器等自控装置，可实现负荷的间歇和循环控制，进而控制电网错峰。同时，在电网日负荷低谷期运用电器储能装置进行填谷，在负荷高峰期进行转换利用，可提高用电效率，达到节能的目的。

参考文献

[1]陆项羽.2009年我国电力发展现状[J].华东电力，2010，1.

[2]丁明，李生虎.基于充分性和安全性的电力系统运行状态分析和量化评价[J].中国电机工程学报，2004，24.

作者简介：赵秀乔（1983，3-），女，河北省石家庄市，石家庄科林电气股份有限公司，中级，学士学位，电力电子。