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1、第八节供电系统节能技术第1页，共19页，编辑于2022年，星期三第八节第八节 输配电系统节能技术输配电系统节能技术一、了解内容一、了解内容（一）电力系统的基本组成：电力系统是由发电（一）电力系统的基本组成：电力系统是由发电机、变压器、电力线路、用户等组成的供电系统。机、变压器、电力线路、用户等组成的供电系统。发电机主要将其他能量转换成电能。发电机主要将其他能量转换成电能。升压变压器把发电机发出的低压电能变换为升压变压器把发电机发出的低压电能变换为高压电能，输电线路输送电能，降压变压器再把高压电能，输电线路输送电能，降压变压器再把电网的高压电能转换为低压电能，以方便用户使电网的高压电能转换为低压
2、电能，以方便用户使用。用。一般把输电及配电网络称为电力网络简称电一般把输电及配电网络称为电力网络简称电网。网。第2页，共19页，编辑于2022年，星期三（二）电力系统的基本要求（二）电力系统的基本要求 1.保证发供电的可靠性保证发供电的可靠性 电力系统对用户系统供电的中断，将使工农电力系统对用户系统供电的中断，将使工农业生产停顿，生活发生混乱，可能会造成严重的业生产停顿，生活发生混乱，可能会造成严重的后果和无法挽回的经济损失。后果和无法挽回的经济损失。2.保证电力系统运行的经济性保证电力系统运行的经济性 在保证电力系统安全可靠发电、供电及电能在保证电力系统安全可靠发电、供电及电能质量达到一定指
3、标的前提下，应当合理安排各类质量达到一定指标的前提下，应当合理安排各类发电厂的负荷，力求降低能源消耗以及电网的配发电厂的负荷，力求降低能源消耗以及电网的配电功率损耗，以获得最大的经济效益。电功率损耗，以获得最大的经济效益。3.最大限度地满足用户的用电需要最大限度地满足用户的用电需要第3页，共19页，编辑于2022年，星期三 4.保证良好的电能质量保证良好的电能质量 表征电能质量的主要指标是电压、频率和波表征电能质量的主要指标是电压、频率和波表征电能质量的主要指标是电压、频率和波表征电能质量的主要指标是电压、频率和波形。我国电力系统的额定频率是形。我国电力系统的额定频率是形。我国电力系统的额定频
4、率是形。我国电力系统的额定频率是50Hz50Hz，电网容，电网容，电网容，电网容量在量在300万万kW以上的，规定的允许偏差为以上的，规定的允许偏差为0.2Hz0.2Hz；电网容量在；电网容量在；电网容量在；电网容量在300300万万万万kWkW及以下的，允许及以下的，允许及以下的，允许及以下的，允许偏差为偏差为偏差为偏差为0.5Hz0.5Hz。我国电力系统的额定电压有：。我国电力系统的额定电压有：。我国电力系统的额定电压有：。我国电力系统的额定电压有：低压单相为低压单相为低压单相为低压单相为220V220V，三相为，三相为，三相为，三相为380V380V；高压为；高压为；高压为；高压为10k
5、V10kV、35kV35kV、110kV110kV、220 kV220 kV、330 kV330 kV、500kV500kV。为了。为了。为了。为了保证用电设备的正常运行和最佳的经济性，必须保证用电设备的正常运行和最佳的经济性，必须保证用电设备的正常运行和最佳的经济性，必须保证用电设备的正常运行和最佳的经济性，必须要求电力系统的频率及电压值要稳定，不能超出要求电力系统的频率及电压值要稳定，不能超出要求电力系统的频率及电压值要稳定，不能超出要求电力系统的频率及电压值要稳定，不能超出允许偏差；电压波形的畸变要小，包含的谐波成允许偏差；电压波形的畸变要小，包含的谐波成分要低。分要低。分要低。分要低。
6、第4页，共19页，编辑于2022年，星期三（三）工厂供电系统：（三）工厂供电系统：工厂供电系统是指工厂所需的电力电源工厂供电系统是指工厂所需的电力电源从进厂起到所有用电设备电源入端止的整从进厂起到所有用电设备电源入端止的整个线路。工厂供电系统由工厂总降压变电个线路。工厂供电系统由工厂总降压变电所、高压配电线路、车间变配电所、低压所、高压配电线路、车间变配电所、低压配电线路及用电设备组成。降压变电所的配电线路及用电设备组成。降压变电所的作用是把电力系统供给的高压电能，变成作用是把电力系统供给的高压电能，变成用电设备所需要的较低电能，然后经过配用电设备所需要的较低电能，然后经过配电装置和配电线路将
7、电能送到各车间。电装置和配电线路将电能送到各车间。第5页，共19页，编辑于2022年，星期三（四）供配电系统节能技术的发展趋势（四）供配电系统节能技术的发展趋势 1.1.研研 发发 新新 型型 输输 电电 导导 线线，减减 少少 输输 电电 线线 路路 损损 耗耗研研 发发 新新 型型 输输 电电 导导 线线，减减 少少 输输 电电 线线 路路 损损 耗耗 在在铝铝制制导导线线中中加加入入其其它它微微量量元元素素，可可以以改改变变导导线线的的性性能能。在在铝铝制制导导线线中中加加入入其其它它微微量量元元素素，可可以以改改变变导导线线的的性性能能。如如耐耐热热铝铝合合金金导导线线长长期期工工作作
8、温温度度为为如如耐耐热热铝铝合合金金导导线线长长期期工工作作温温度度为为第6页，共19页，编辑于2022年，星期三 2.推广应用节能型电力变压器推广应用节能型电力变压器 目前我国使用硅钢铁心变压器，其自身消耗目前我国使用硅钢铁心变压器，其自身消耗的电能占全国发电量的的电能占全国发电量的5%以上，在配电网损以上，在配电网损耗中，变压器损耗占耗中，变压器损耗占60%以上以上。非晶态合金。非晶态合金是利用快速凝固技术制造的材是利用快速凝固技术制造的材 料，具有优异的料，具有优异的软磁材料，是硅钢片、坡莫合金以及铁氧体的软磁材料，是硅钢片、坡莫合金以及铁氧体的换代产品。与同容量配电变压器的空载损耗相换
9、代产品。与同容量配电变压器的空载损耗相比较，非晶合金配电变压器空载损耗可下降比较，非晶合金配电变压器空载损耗可下降50%60%.第7页，共19页，编辑于2022年，星期三 3.普及先进的现代静止无功补偿装置普及先进的现代静止无功补偿装置 目前，无功补偿装置主要是同步调相机和目前，无功补偿装置主要是同步调相机和静止电容器静止电容器。同步调相机动态响应速度慢，且。同步调相机动态响应速度慢，且成本高，安装复杂。静止电容器方法是维护较方成本高，安装复杂。静止电容器方法是维护较方便，装设容量可大可小，在我国是主要的补偿装便，装设容量可大可小，在我国是主要的补偿装置。该方法的缺点是无功功率调节性能差。置。
10、该方法的缺点是无功功率调节性能差。现代静止补偿装置主要包括静止无功补偿器和静现代静止补偿装置主要包括静止无功补偿器和静止同步补偿器。静止无功补偿器具有性价比高、止同步补偿器。静止无功补偿器具有性价比高、技术成熟等特点技术成熟等特点。静止同步补偿器具有损耗很。静止同步补偿器具有损耗很小，相应时间短，不会产生谐振，产生谐波含量小，相应时间短，不会产生谐振，产生谐波含量少，所需电容器、电抗器容量小，能在一定范围少，所需电容器、电抗器容量小，能在一定范围内提供有功功率，运行过程中电磁噪声很低。内提供有功功率，运行过程中电磁噪声很低。第8页，共19页，编辑于2022年，星期三二、理解要点二、理解要点 供
11、配电系统谐波产生的原因：供配电系统谐波产生的原因：电力电子装置的广泛应用，使得电力系统中电力电子装置的广泛应用，使得电力系统中电压和电流的波形发生较严重的畸变，产生严重电压和电流的波形发生较严重的畸变，产生严重的谐波问题。的谐波问题。谐波的危害有四个方面：谐波的危害有四个方面：1.增加了输、供和用电设备的电能损耗。增加了输、供和用电设备的电能损耗。2.影响电力测量的准确性。影响电力测量的准确性。3.影响继电保护和自动装置的工作可靠性。影响继电保护和自动装置的工作可靠性。4.造成通讯混乱、计算机数据处理产生错误。造成通讯混乱、计算机数据处理产生错误。第9页，共19页，编辑于2022年，星期三三、
12、掌握重点三、掌握重点（一）减少输电线路的损耗（一）减少输电线路的损耗 1.1.采用高压或超高压输电。对于相同的功率，采用高压或超高压输电。对于相同的功率，采用高压或超高压输电。对于相同的功率，采用高压或超高压输电。对于相同的功率，电压升高，则电流降低，线路损耗减少。电压升高，则电流降低，线路损耗减少。2.2.减少变压级数。输电电压每经一次电压变减少变压级数。输电电压每经一次电压变减少变压级数。输电电压每经一次电压变减少变压级数。输电电压每经一次电压变换，大约要消耗换，大约要消耗换，大约要消耗换，大约要消耗1%1%2%2%的有功功率，所以减少的有功功率，所以减少的有功功率，所以减少的有功功率，所
13、以减少输电电压等级可减少损耗。输电电压等级可减少损耗。3.3.合理配置变压器。避免变压器长期轻载、满合理配置变压器。避免变压器长期轻载、满合理配置变压器。避免变压器长期轻载、满合理配置变压器。避免变压器长期轻载、满载、超载运行，一般变压器容量的选择保证负荷载、超载运行，一般变压器容量的选择保证负荷载、超载运行，一般变压器容量的选择保证负荷载、超载运行，一般变压器容量的选择保证负荷在在在在65%65%75%75%时效率最高。时效率最高。时效率最高。时效率最高。4.4.安装无功补偿设备，可以提高输、配电系统安装无功补偿设备，可以提高输、配电系统安装无功补偿设备，可以提高输、配电系统安装无功补偿设备
14、，可以提高输、配电系统的功率因数，降低系统的电能损耗。的功率因数，降低系统的电能损耗。的功率因数，降低系统的电能损耗。的功率因数，降低系统的电能损耗。5.5.合理选择线路的材质和截面积。合理选择线路的材质和截面积。合理选择线路的材质和截面积。合理选择线路的材质和截面积。第10页，共19页，编辑于2022年，星期三（二）减少输电线路运行中的损耗（二）减少输电线路运行中的损耗 1.调整电压。在保证二次电压的前提下，应调整电压。在保证二次电压的前提下，应尽量提高变压器的电压分接档位，以减小铁损。尽量提高变压器的电压分接档位，以减小铁损。2.使三相负载平衡。如果三相负载不平衡，将使三相负载平衡。如果三
15、相负载不平衡，将增加线损。增加线损。3.处理好导线接头，减少导线接头的接触电处理好导线接头，减少导线接头的接触电 阻，降低线路损耗。阻，降低线路损耗。4.实施经济调度。应制定各变电所变压器的经实施经济调度。应制定各变电所变压器的经 济运行曲线，对变压器及时投切，使变压器保济运行曲线，对变压器及时投切，使变压器保 持最佳运行状态。持最佳运行状态。第11页，共19页，编辑于2022年，星期三（三）配电变压器的节能措施（三）配电变压器的节能措施 1.采用节能型变压器，如采用节能型变压器，如S10、S11、S13型。型。2.合理选择并联变压器的运行台数合理选择并联变压器的运行台数 多台变压器并联运行时
16、，合理选择变压器的运多台变压器并联运行时，合理选择变压器的运行台数，可使变压器处于经济运行状态。行台数，可使变压器处于经济运行状态。假如是假如是n台变压器，判别运行台变压器，判别运行n台经济还是运行台经济还是运行n-1台经济的临界负荷计算公式为：台经济的临界负荷计算公式为：第12页，共19页，编辑于2022年，星期三n n式中式中:n nSNN-单台变压器的额定容量；单台变压器的额定容量；n nn-变压器台数；变压器台数；n n P0 0变压器空载有功功率；变压器空载有功功率；n n Q0 0变压器空载无功功率；变压器空载无功功率；n nKq q无功经济当量；无功经济当量；n n Pk k变压
17、器额定负载损耗；变压器额定负载损耗；n n QNN变压器额定负载时的无功损耗变压器额定负载时的无功损耗。第13页，共19页，编辑于2022年，星期三 首先根据并联变压器实际运行状况计算出首先根据并联变压器实际运行状况计算出首先根据并联变压器实际运行状况计算出首先根据并联变压器实际运行状况计算出n n台台台台变压器的总负荷变压器的总负荷变压器的总负荷变压器的总负荷S S，然后查阅变压器有关参数，根，然后查阅变压器有关参数，根，然后查阅变压器有关参数，根，然后查阅变压器有关参数，根据公式求出据公式求出n台变压器的临界负荷台变压器的临界负荷Scr。如果。如果SScr，则运行，则运行n台变压器，如果台
18、变压器，如果SScr，则运行，则运行n-1台变压器。台变压器。台变压器。台变压器。例：某厂变电所装有两台例：某厂变电所装有两台例：某厂变电所装有两台例：某厂变电所装有两台S9-250/10S9-250/10型变压器。型变压器。型变压器。型变压器。已知变压器参数为：已知变压器参数为：已知变压器参数为：已知变压器参数为：P0=0.56kWP0=0.56kW，空载电流百分，空载电流百分，空载电流百分，空载电流百分值值值值I0(%)=2.6I0(%)=2.6，Pk=3.05kWPk=3.05kW，短路电压百分值，短路电压百分值，短路电压百分值，短路电压百分值UkUk（%）=4.0=4.0，KqKq取取
19、取取0.10.1。试决定当总负荷。试决定当总负荷。试决定当总负荷。试决定当总负荷S=160kVAS=160kVA时，应采用几台变压器运行比较经济？时，应采用几台变压器运行比较经济？时，应采用几台变压器运行比较经济？时，应采用几台变压器运行比较经济？第14页，共19页，编辑于2022年，星期三解：根据变压器参数可求得：解：根据变压器参数可求得：由于有两台变压器，由于有两台变压器，n=2。经济运行的临界。经济运行的临界负荷为：负荷为：由于经济运行的临界负荷大于实际总负荷由于经济运行的临界负荷大于实际总负荷160kVA，所以选用一台变压器运行较为经济。，所以选用一台变压器运行较为经济。第15页，共1
20、9页，编辑于2022年，星期三（四）供电系统无功补偿容量的选择（四）供电系统无功补偿容量的选择 对电网进行无功补偿，提高系统的功率因数，对电网进行无功补偿，提高系统的功率因数，可以减少线路损耗。假设配电网年中最大负荷月份可以减少线路损耗。假设配电网年中最大负荷月份平均有功负荷为平均有功负荷为Ppj，补偿前的功率因数为，补偿前的功率因数为 补补偿后的功率因数提高到偿后的功率因数提高到 ，则补偿容量为：，则补偿容量为：第16页，共19页，编辑于2022年，星期三 例题：某用户为两班制生产，最大负荷例题：某用户为两班制生产，最大负荷月份有功用电量为月份有功用电量为75000kWh，无功用电量，无功用
21、电量为为68170kvar.h，求该户的月平均功率因数，求该户的月平均功率因数是多少？若将功率因数提高到是多少？若将功率因数提高到0.9，需装电容，需装电容器组的补偿容量是多少？器组的补偿容量是多少？解：根据月无功和有功用电量，其功率因解：根据月无功和有功用电量，其功率因数为：数为：第17页，共19页，编辑于2022年，星期三 因为用户为两班制生产，即每日生产因为用户为两班制生产，即每日生产16小小时，其有功功率为：时，其有功功率为：（kW）所以该用户总的无功补偿容量为：所以该用户总的无功补偿容量为：第18页，共19页，编辑于2022年，星期三（五）抑制谐波的措施（五）抑制谐波的措施 1.1.
22、采用无源滤波器采用无源滤波器采用无源滤波器采用无源滤波器 无源滤波器是为谐波提供一条低阻抗路径，保无源滤波器是为谐波提供一条低阻抗路径，保无源滤波器是为谐波提供一条低阻抗路径，保无源滤波器是为谐波提供一条低阻抗路径，保留基波分量，而谐波通过滤波器短路。留基波分量，而谐波通过滤波器短路。2.有源电力滤波器有源电力滤波器 一种动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电一种动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对幅值和频率变化的谐波以及变化子装置，它能够对幅值和频率变化的谐波以及变化子装置，它能够对幅值和频率变化的谐波以及变化子装置，它能够对幅值和频率变化的谐波以及变化的无功进行补偿。的无功进行补偿。的无功进行补偿。的无功进行补偿。3.3.采用混合型电力滤波器采用混合型电力滤波器采用混合型电力滤波器采用混合型电力滤波器 混合型滤波器就是把无源滤波器和有源滤波器结混合型滤波器就是把无源滤波器和有源滤波器结混合型滤波器就是把无源滤波器和有源滤波器结混合型滤波器就是把无源滤波器和有源滤波器结合一起实现抑制谐波的装置。合一起实现抑制谐波的装置。合一起实现抑制谐波的装置。合一起实现抑制谐波的装置。第19页，共19页，编辑于2022年，星期三