大型综合性商业区的电气节能技术探讨

　　摘要：为了节能，应从大型综合性商业区的电气节能技术入手，合理选用电气节能设备，提高用电节能技术。
　　关键词：线路材料、变压器容量、用电设备的节能技术。
　　节约能源是解决当前能源危机的一个不可或缺的重要途径。大型综合性商业区作为民用商业用电主力军，实施电气节能将意义更大。大型综合性商业区的电气节能必须从源头开始，从包括线路、变压器及用电设备等环节上挖掘节电的潜能。
　　1、选择合适线路材料的节能措施
　　电力线路中的有功损耗是电流通过线路电阻所产生，按下式计算:
　　ΔΡL=3Ijs2*R（1—1—1）
　　式中：Ijs—线路计算电流，
　　R—线路每相的电阻，其中R=r*L（Ω），r—线路每Km的电阻值（Ω/Km），L—线路长度（Km），可查有关手册。
　　线路的运行效率公式：η=P2/P1*100%=P2/(P2+ΔΡL)*100%(1—1—2)
　　式中：P2--线路输出有功功率，
　　P1--线路输入有功功率，
　　ΔΡL--线路有功损耗。
　　根据公式（1-1）、（1-2），得知：传输负荷越大,则计算电流就越大,线路有功损耗就越大，传输效率就越小。
　　目前10KV以下的电力线路的材料有两种:铜和铝，查电工手册,得知:当温度20度时,铜的电阻系数为0.0175欧*毫米2/米,铝的电阻系数为0.0283欧*毫米2/米；当温度75度时,铜的电阻系数为0.0217欧*毫米2/米,铝的电阻系数为0.0346欧*毫米2/米。因此，在相同温度、线径、电流等条件下，铜线传输效率比铝线高50%--60%。
　　对于大型综合性商业区，用电负荷大而集中，且时间长，则线损就更加要重视。选用铜线或铝线，建议要进行技术经济对比分析，从负荷种类、安全可靠、使用效率、寿命周期、初期投资等方面进行综合考虑。根据设计规范和统计资料，一般情况下应采用铜线。
　　2、选择合适容量变压器的节能措施
　　电力变压器的有功损耗由变压器中的铁损和铜损等两部分组成，分别与变压器的空载损耗和短路损耗有很大的关系，按下式计算:
　　ΔΡB=ΔΡFe+ΔΡCu≈ΔΡo+ΔΡd（Sjs/Se）2（2—1）
　　式中：ΔΡFe—变压器铁损有功功率，
　　ΔΡCu--变压器铜损有功功率，
　　ΔΡo—变压器空载有功损耗，
　　ΔΡd—变压器短路有功损耗，
　　Sjs--变压器计算有功功率，
　　Se--变压器额定有功功率。
　　变压器的运行效率公式：η=P2/P1*100%=P2/(P2+ΔΡB)*100%(2—2)
　　式中：P2--二次侧输出的有功功率；
　　P2--一次侧输入的有功功率；
　　ΔΡB--变压器的有功损耗。
　　根据公式（2-1）、（2-2），得知：传输负荷越大,则变压器有功损耗就越大；只有铜耗与铁耗相等条件时，其运行效率最高，而其他情况下，无沦负载特别大或小，效率都较低。因此对变压器的容量大小进行选择时，要与负载合理匹配，以保证变压器的效率较高，实现节能要求。
　　对于大型综合性商业区，首先，选择新型的节能变压器，随着科学技术的发展，S12系列节能变压器、新型低损耗铁心材料变压器等产品已相继问世，这些产品的质量水平较高，节能效果好，要优先考虑使用；其次，由于变压器长期投入运行，其经常能量损耗的累计量是相当大的，因此在选择变压器时应从变压器使用寿命20~40年的整个期间的初期投资、安装费用、维修费用和能量损耗费用等方面进行综合考虑。从大量的技术经济对比分析资料和实际运行工作中，可得知：变压器的负荷率一般情况下以50%--70%为宜。
　　3、选择合适无功补偿方式的节能措施
　　在大型商业区内,异步电动机较多，无功功率消耗较大．可以采用无功功率补偿装置，工作方式可以是分散式的，也可以是集中式的。
　　根据线损计算公式：ΔΡ%=（1-cosΦ’/cosΦ）×100%(3-1)
　　式中：cosΦ’为补偿后的功率因数，
　　cosΦ为补偿前的功率因数
　　由公式(3-1)，可得出：因为cosΦ’>cosΦ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，从而可以减少设计容量、初期投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着商业区的经济效益。
　　对于大型综合性商业区，通过无功功率补偿，可以将系统的功率因数提高，降低线路损耗，提高电能质量。特别是新型的节能无功补偿装置应用已很广泛，如可控硅型动态无功补偿装置，它的工作原理是根据负载的需要，灵活地投入或切除电容量，以实现无功不对称时的补偿功能，此外由于它有RC元件，还能对高次谐波进行滤除。
　　4、选择合理的变压器运行机制。
　　在输送功率较低的情况下，适当减少变压器运行台数，可以降低变压器损率，实现节能。
　　变压器损耗可以分为空载损耗和负载损耗两部分。在工程计算中，我们设定电网电压大小、波形恒定，这样当某一台变压器的空载损耗P0为一定值，其负载损耗PZ则与负荷平方成正比，即：
　　PZ=（S/SZ）2*Pkn（4-1）
　　式中，S—变压器的实际负荷；
　　SZ—变压器的额定容量；
　　Pkn—变压器在额定电流下的短路损耗。
　　这样，单台变压器的总损耗为：P=P0＋PZ=P0＋（S/SZ）2Pkn（4-2）
　　当两台变压器并列运行时，各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与短路电压成反比，即：
　　S=S1＋S2（4-3）
　　S1:S2=（Sn1/Uk1）:（Sn2/Uk2）（4-4）
　　式（4-4）中，S—总负荷；
　　Uk—变压器的短路电压。
　　这时两台变压器并列运行的总损耗Pb为：
　　Pb=P1＋P2=PO1＋PO2＋（S1/Sn1）2Pkn1＋（S2/Sn2）2Pkn2（4-5）
　　将（4-3）式代入为：
　　Pb=PO1+PO2+[（Pkn1Uk22+Pkn2Uk12）/（Sn2Uk1+Sn1Uk2）2]S2（4-6）
　　式（4-6）中，P的单位为KW，S的单位为KVA。
　　所以，在相同电压、传输负荷条件下，通过采用减少变压器台数，就可大量地是降低损耗，从而达到节能的目的。根据大量的实际运行统计资料，一般情况下降低损耗可达到70%—80%，节能成效非常可观，这成为目前最经济的重要节能途径。
　　5、选择容量适合的异步电动机的节能措施
　　商业区的各种终端用电设备是很多的，所使用的电动机也很多。一些大型商业区的电动机的装机容量可以占到总装机容量的80%以上，所以选什么类型的终端用电设备，对商业区的整体节能效果，有着关键的影响。
　　根路异步电动机的运行效率公式：
　　η=P2/P1*100%=P2/(P2+ΔΡ)*100%，（5-1）
　　式中：P2为异步电动机输出的有功功率；
　　P1为异步电动机输入的有功功率；
　　ΔΡ为异步电动机的总损耗。
　　异步电动机效率特性曲线(如左图)，其运行效率与负载大小有关，
　　可知，当电动机空载时，由于p2=0，
　　所以η=o。负载时，负载较小时，
　　损耗增加缓慢．效率快速上升，
　　直到可变损耗与不变损耗相等时，
　　效率达到最大。如果负载继续增加，两个铜耗增加都很快，使效率反而F降。其效率特性与变压器的类似。电动机的效率η通常在(0．75--1)PN时达到最大。容量越大，额定效率一般就越高。由于异步电动机的效率和功率因数都在额定负载附近达到最大值，因此选用电动机对应使电动饥的容量与负载相匹配，以使电动机经济、合理、安全地使用。
　　简而言之，大型综合性商业区作为民用商业用电的主力军，其节能降耗的工作搞好了，就为整个社会节省大量的能源。因此，我们必须不断开拓思路，进行有益的探索，相信大型综合性商业区的电气节能技术必然是大有可为的。
　　参考文献
　　【1】电工手册，上海科学技术出版社（2007）
　　【2】常用电工材料手册,上海科学技术出版社（2007）

《大型综合性商业区的电气节能技术探讨》

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