基于节能需求的工厂供配电系统设计

基于节能需求的工厂供配电系统设计

王志奇

中钢石家庄工程设计研究院有限公司

摘要：在我国，最为主要的电力来源就是火电，而电能的节约，意味着大量煤炭资源的节约，也能够使以往煤炭资源燃烧给生态环境造成的影响、损害得到一定程度的减轻。要想为经济高质量、可持续发展目标的实现提供促进作用，推动电能的高效化利用和电能的有效节约，有必要站在节能化的角度来设计供配电系统，基于系统阻抗的减小，使电力传输中损耗率尽可能降低，保障优质电能提供目标的良好达成。文章立足工厂，探讨其供配电系统设计的节能实现方法，仅供借鉴。

关键词：节能需求；工厂；供配电系统；节能设计

近些年，我国工业发展脚步越来越快，且对于全社会的发展来说，必不可少的重要资源就是电力资源。在此背景下，照明、人工智能等诸多领域对电力需求与日俱增，随之逐渐突出了电能供需之间的矛盾。工业领域需要依靠大量的电能来维持运行，这一过程难免会出现电能损耗，加上最近几年工业对电能的需求越来越大，所以为推动可持续理念在工业领域的贯彻，工厂供配电系统的设计中，有必要站在节能的角度进行规划、设计。

一、工厂供配电系统节能设计原则

（一）经济性

该原则是供配电节能设计中的重要原则之一，它强调在节能设计过程中要确保投资回报和经济效益。根据这一原则，设计人员需要在满足节能目标的前提下，尽量降低项目的投资成本，确保投资与收益的平衡[1]。这意味着需要进行成本效益分析，权衡不同的技术、设备和方案，选择最经济合理的方案。通过合理的投资和节能设计，可以在长期运行中实现节能效益，并为企业带来经济回报。

（二）实事求是

这一原则强调在工厂供配电系统节能设计中，要基于真实的数据和情况进行设计决策。这意味着需要准确收集和分析相关数据，对工厂的用电情况、设备特性、运行模式等有清晰的了解。通过实事求是的原则，可以避免设计过于理想化或不切实际的方案，从而确保设计的可行性和可实施性。合理的基于实际情况的设计可以更好地满足工厂的实际需求，实现真正的节能效果。

（三）优化

优化原则在工厂供配电系统节能设计中强调系统的整体优化。这包括对系统各个环节的优化，从而达到更高的节能效果。优化原则强调的是综合性的、全局的考虑，而不是简单地对某个环节进行单一的改进[2]。优化原则要求设计人员充分考虑各种因素，如供电可靠性、节能效果、运行成本等，进行综合权衡和优化。这可以确保设计在整体上是最优的，不会因为改进一个环节而导致其他环节的不协调。

二、基于节能需求的工厂供配电系统设计方法

（一）选择合适供电电压等级

从目前的部分小型工厂情况来看，因为设计人员没有充分考虑供配电系统的设计，所以给电压等级科学设置造成了影响，此时重复加压的情况极易出现，这会导致电能消耗大大增加，也会造成供电负荷中心负荷过重的问题，此时受电流变大影响，供电线路会出现发热的情况，最终附加损耗就会形成。对此，站在节能角度设计供配电系统的过程中，要注意供电距离、负荷容量的综合考量，保障系统电压等级的设计具备合理性，使重复降压的情况有效规避[3]。该方面应重新规划有重负降压等情况的系统，可选用1-2台变压器为电压等级一致的用电设备提供电能，使多个变压器重复降压情况有效规避。与此同时，也要注意电压等级数量的减少，原因在于该方面数量越多的情况下，电压的转化就需要更多的电压器，最终会有更多的电能消耗随之产生。

（二）合理选择节能变压器

在供配电系统中，构成要素之一就是变压器。为了保证系统电能损耗有效减少，促进节能效率的提升，变压器的科学、合理选型十分重要。这方面优选的变压器为具备较优空载、负载等能耗技术指标的变压器，如SH系列非晶合金变压器，由不间断非晶合金卷绕制成的铁芯，无间隙存在，且铁损非常小，加上这种材料无晶体结构存在，所以属于各向同性的软磁材料之一，无较大的磁化功率。这种变压器利于空载时负载、漏磁等损耗的减少，也可以使绕组所生成的损耗有效减少。立足节能角度改造现有能耗高的变压器时，方法一是降容，可借助变压器绕圈匝数的增加，使铁芯、磁通密度得到减少，这种情况下，变压器单位损耗能够针对性减少[4]。方法二是保容，该方法应用中，方式具体如下：第一，将变压器绕组、铁芯同时更换掉，使铁损、铜损同步减少。第二，利用铜线全部替换绕组中铝线，同时通过绕组匝数的增加，使匝电势、磁通密度有效降低。第三，针对铁芯中硅钢片进行更换，要利用冷轧硅钢片替换全部的热轧硅钢片。

（三）照明系统节能设计

虽然说单个照明设备并不具备较大的功率，但需要注意，若照明系统中存在大量的照明设备，就会产生极大的总耗电量。工厂供配电系统的节能设计中，极为重要的一个部分就是照明系统能耗的节约。这一目标实现上，第一，选择天然光利用。工厂的办公室及会议室等，可将开关分别装设到近、远窗区，其中近窗区可整合手动及自动式的照明灯按条件，或者是选择具备调节性的灯具来应用。第二，注意照明方式的科学选择。如果场所对视觉作业有较高的照度要求，加上作业面密度低，若仅以普通照明无法保证照度、经济节能等要求的满足，最好是选择混合照明来应用，此时可通过局部作业区照度的增强，使视觉作业需要得到一定满足

[5]。第三，选择高效节能型灯具来应用，如LED灯，它的优势特征是高光效、长寿命、快捷点亮等。第四，在平常和一些普通、重大节日时间段，要注重多种控制模式的设定，这一过程可通过自动定时控制这一手段的应用，对照明时长进行智能化控制，使能耗有效减少。

（四）降低输电线路损耗

目前来看，多数工厂的供配电系统中，属于普遍性的一个问题就是输电线路损耗大。为了将该方面的损耗有效降低，第一，注意变配电所位置的科学设定，应在近负荷中心处设置电配电所，使供电半径有效缩短的同时，供电线路长度也能相应的减少，这样也利于电能输送中损耗的减少。第二，借助负荷率的提升，使损耗有效降低。在负荷率越低的情况下，负荷曲线就会产生越大的波动；反之负荷曲线会与平均值相接近，每提高10%的负荷率，可降低约2%的线损[6]。第三，针对工厂生产工艺流程进行优化、调整，同时注意用电设备工作状态的科学规划，可以选择削峰填谷手段的应用，从而将电网用电高峰段负荷向用电低谷时段方面调整，借助这种负荷的合理分配，能够均衡工厂的用电，也可以使工厂负荷率得到一定程度的提升，如此一来工厂电能损耗自然可以逐步降低。

结束语：

节能是当前社会倡导的一个绿色、可持续发展理念，而工业领域、尤其是工厂作为能耗较大的一部分，有必要在供配电系统上进行节能设计，本文简要从以上几个部分阐述、分析了如何设计节能型的供配电系统。未来，工厂供配电系统的节能设计，将更加注重智能化、可持续性和综合优化，以适应不断变化的能源环境和工业发展需求。

参考文献：

[1]吴富钰. 基于节能需求的工厂供配电系统设计[J]. 电脑爱好者（电子刊）,2020(6):2551-2552.

[2]徐昕炜. 工厂供配电系统设计中节电措施及节能意义[J]. 数字化用户,2022,28(43):199-201.

[3]林瀚. 工厂供配电系统节能设计方法研究[J]. 光源与照明,2023(4):222-224.

[4]张幸江. 工厂供配电系统设计中节电措施及节能意义解读[J]. 南方农机,2015,46(7):69-70.

[5]刘艳红. 工厂供配电系统节能技术的设计与改进[J]. 商品与质量（建筑与发展）,2015(3):1228-1228.

[6]李钱军. 工厂供配电系统中的节能措施研究[J]. 建材发展导向（上）,2020,18(6):70.