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低压配电线路的电能损失分析蜂窝煤机

2022-09-02 10:29:39  康康机械网

低压配电线路的电能损失分析

  节能、节材(节地、节水)是我国当前的重要国策之一,功在当代,利在千秋。电气节能是节能设计中,不容忽视的一部分。作为建筑电气设计工作者,在工程设计中,应充分利用现有资源;合理设计中、低压供配电系统;正确选用供配电设备的容量,尽量采用节能产品;缩短低压配电线路的长度;努力调动建筑师、业主等各方面的积极因素,采取有效措施,达到既节能、环保,又节约设备材料和投资的目的。本文分析了低压配电线路的电能损失,并就变电所、电气竖井的位置、供电半径等几个方面,谈谈自己的看法。供同行们参考。


  1、低压配电线路电能损失分析


  输配电线路上的电能损失,是电能损失中最重要的组成部分。尤其是低压配电线路的电能损失非常大,已逐步引起人们的重视

  长期以来,因为中、低压输电线路很长,相关人员都较为重视,工程设计中,也采取了按经济电流密度选择导体等节能措施。而低压配电线路,则因其供电距离较近,致使其电能损失被长期忽视。但是,实际上低压配电线路的回路数量非常多,线、缆加起来的总长度也很长,其电能损失和有色金属的消耗量就非常大。所以,在工程设计中,对低压配电线路的电能损失问题,应给予高度重视。

  低压配电线路的截面,主要是依据导体发热允许的载流量及允许电压降等主要因素选择,电压偏差的允许值一般为额定电压的±5%。线路首端(变电所低压母线处)的电溶氧仪压为400V,线路末端(用电设备处的电压偏差为额定电压的-5%时)的电压可以为361V。假设线路采用的是185mm2全塑电缆,其线路电阻为阻抗的77.5%;采用70mm2的全塑电缆,其电阻为阻抗的95%;采用35mm2的全塑电缆,其电阻为阻抗的99%。采用25mm2以下的全塑电缆,其电抗可以忽略。可见在低压配电系统中,输电线路(尤其是小截面的线路)的电阻是主要的。线路中的有功和无功电流都会在线路电阻上造成电能损失。在线路上的总电能损失,一般为用电设备总额定功率的5%~8%,它占整个变配电系统电能损失的比例非常可观。


  例如:一栋建筑面积为4万m2的普通办公楼,设有2×1600kVA的变压器,若按负载率为50%(相当于仅一台1600kVA的变压器)计算,假设取低压配电线路上的有功损失为5%,则低压配电线路上每年的电能损失如下:W=1600(kVA)×0.85(功率因数)×8760(一年的小时数)×5%=630720(kWh),即每年在低压配电线路上的电能损失达63万多度(计算中的功率因数取为自然功率因数0.85,因为线路中的电流,均为补偿前的电流)。可见低压配电线路上的电能损失,多交的电费相当可观,应当引起重视。

  假若其变电所位置少偏离负荷中心40m,电气竖井少偏离线路配出中心位置25m(线路长度的缩短约为未偏离前距离的1.5倍,即25x1.5=37.5m),则变电所、电气竖井二者的位置合理,将使低压线路的总长度缩短约77.5m。此时,线路上的电能损失可减少约40%,每年便可节电25万多度。假若按目前常规价格(0.8元/度)计算,每年可节约电费人民币20多万元,可见缩短低压配电线路长度的重大意义。

  2、变电所位于负荷中心的意义

  变电所应位于负荷中心,虽然在设计规范中,早已有明确规定,但在实际工程中,由于各种因素的影响,往往难以落实。由此引出的一系列问题,应引起足够的重视。

  (1)变电所偏离负荷中心,电能损失增大


  变电所偏离负荷中心,相当于用低压配电代替高压输电,采用10kV高压输电,其电压是低压380V输电电压的26.3倍,输送同样的功率(P=UI),10kV的电流比380V的电流小26.3倍,输电线路上的功率损耗与电流的平方成正比(P=I2×R)。在输电距离、线路电阻相同的情况下,380V输电的线路损耗为10kV输电线路损耗的692倍(26.3²=692)。

  因为低压配电与高压输电的线路截面不可能相同,低压3喷灌设备80V输电线路的截面,一般要比高压10kV输电线路的截面大20多倍。由于线路截面的加大,电能损耗就相应的减小。实际上,相同的距离,传输相同的功率、低压380V输电线路的损耗,一般为高压10kV输电线路损耗的30多倍。


  (2)变电所偏离负荷中心,增加耗铜量

  因为低压380V输电采用的电缆截面,比高压10kV输电采用的电缆截面大了20多倍。所以,采用380V输电比采用10kV输电,在有色金属材料的消耗上就增加约20多倍。


  再者,由于低压配电系统保护级数很多,各级保护之间要有选择性,往往使上级断路器加大很多。电线、电缆的截面也就相应的加大很多,这也使耗铜量增清洗线加。我国目前已经出现铜资源紧缺,铜材价格迅速大幅度上升的局面,合理的选择低压配电线路的截面,节约铜材就显得更为重要。

  (3)变电所偏离负荷中心,降低了供电质量

  低压供电的电流大,电压波动(偏差)也大,由于变电所偏离负荷中心,导致线路加长,更易引起电压偏差加大,容易出现欠电压(用电高峰时)或过电压(夜间用电低谷时)的现象。尤其是过电压的危害更大,会严重缩短用电设备的寿命,甚至烧毁用电设备。

  综上所述,变电所深入负荷中心的重要意义,至少有下列三点:

  第一、减少电能的损耗;

  第二、节约大量的铜(铝)芯电缆及电缆敷设等相关费用,节约初投资;

  第三、提高供电质量,减少用电设备的损坏,延长用电设备寿命,降低维护工作量。


  然而,目前的实际状况却很不理想,在现有和待建的工程中,其变电所真正位于负荷中心的很少,大多数都偏离或远远偏离负荷中心(例如:为某一栋建筑物供电的变电所,设在了本建筑物的边角;为某个建筑群供电的变电所,又设在该建筑群的边角)。长此以往,使相关人员形成了见怪不怪、熟视无睹的局面。

  例如,80制药机械年代,北京某大饭店建设时,其变电所设在了该饭店大楼的后面,距大楼50m(内有8台变压器),用铜量增加很多,仅此一个工程,就用掉了当年整个华北地区全年的铜材供应指标,不仅增加了初投资,增加了大量的电能损耗,也降低了电能质量。

  (4)一个设想

  在民用建筑中,要想使变电所深入负荷中心,必须努力缩小变电所的面积,最好能学习发达国家的做法,在解决维护管理、检修安全的前提下,将变配电装置做紧凑,或直接将预装式变电所进楼。


  3、二级低压配电室、电缆

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