1、電力系統存在的主要問題

1.1

用電裝置負載率低

裝置負載率低的原因主要有二方面：一是選用裝置的能力通常按一段時間內出現的最大負荷考慮，也就是說裝置在某一時段是高負荷執行，其他時間由於生產執行工況的變化，負荷下降，負載率較低；二是設計選用拖動裝置時，考慮拖動能力、保險係數等因素，拖動裝置、配套電動機也均大於理論值。

裝置負載率低對能耗的影響主要表現在以下方面：

（1）電動機、變壓器自身損耗所佔比重加大，三相非同步電動機的損耗主要有恆定損耗（包括鐵心損耗及機械損耗）、負載損耗（銅耗）和雜散損耗。負載損耗大小取決於負載電流大小及繞組中的電阻值，隨負載變化而變化；而恆定損耗、雜散損耗與負載大小無關，因此電動機輕載就會加大自身損耗所佔的比重。電動機額定功率越大，恆定損耗所佔比重就越大。

變壓器有功損耗是由鐵損和銅損組成。銅損大小與變壓器負載率的平方成正比，而鐵損大小隻與外加電壓和頻率有關，與負載大小無關，因此變壓器輕載時自身消耗的有功功率比例就大。

（2）系統功率因數下降較大。三相非同步電動機為感性負載，在執行時所消耗的功率包括有功功率和無功功率兩個分量。負載的變化直接影響有功功率的大小，而對無功功率影響卻很微小。在實際執行中，電源供給電動機的總電流是有功電流和無功電流的向量和，當電動機處於滿負荷執行時，有功電流大，功率因數高，當負載下降時，有功電流小，無功電流基本不變，功率因數降低。

1.2

配電線路佈局不合理

部分供電線路走向不合理，井排線路距離配電房較遠存在著很大的能耗損失。

1.3

電網質量影響用電設施損耗

1.3.1 電壓波動對電動機各種損耗的影響

電壓波動將對電動機的各種損耗產生影響。電動機滿載或高負載率執行時，執行電壓下降，電動機轉矩下降，轉差率變大，定子、轉子的銅耗將增加，電動機的總損耗增加；電動機負載率較低時，由於電動機的鐵耗與電壓的平方成正比，電壓升高將會增加鐵損，同樣損耗增加。

1.3.2 高次諧波電流對非同步電動機和配電線路損耗影響

電網中有許多用電裝置是非線性負載，這些負載將產生高次諧波電流並注入供電網路，從而在系統的阻抗上產生出相應頻率的高次諧波電壓，使系統電壓波形畸變。高次諧波對用電設施影響非常大，對於電動機而言，將產生頻率較高的旋轉磁場，使雜散損耗劇增，區域性產生過熱甚至燒壞電動機；對變壓器而言，造成變壓器鐵心中磁通量的減少和變壓器繞組中導線的趨膚效應加大，也就是最通常的鐵損、銅損增加，工作溫度上升，降低效率：對於導線和電纜而言，電阻會隨著頻率的升高而增加，又由於導線中趨膚效應的作用，諧波會使得使用者自身供電系統中導線的附加損耗增加。尤其值得注意的是這類諧波還會使三相供電系統中的中性線的電流增大，導致中性線過載。

2、解決方案

2.1

提高用電裝置負載率

2.1.1 降低用電裝置自身損耗

電動機方面：一是合理選型，更換容量較小的電動機，提高負載率；二是更換為節能型電動機，如YX系列電動機、高滑差電動機、稀土永磁電機，淘汰高能耗的老式電動機；三是採取調速技術降低電動機轉速節能。

變壓器方面：一是調整變壓器負載率。第一降低變壓器容量；第二整合負載，提高變壓器負載率；二是採用節能型用變壓器。日前普遍應用的變壓器有S11、SH11系列，另外還有新型變壓器S13系列。

2.1.2提高系統功率因數

調整裝置負載率到最佳值可提高裝置自身功率因數，另外還可透過安裝無功補償裝置來提高系統功率因數，降低配電線路損耗，節約電能。

2.2

改變配送電線路佈局方式

改變供電路徑，減少供電半徑；用電負荷儘量靠近線路始端。

2.3

加強電網質量治理

一是諧波治理。分有源濾波器和無源濾波器兩大類。常規手段有采用D，yn11接線組別的配電變壓器，可有效減少3、9次諧波；安裝濾波器濾除5、7、11次諧波。

二是電壓治理。對線路末端電壓較低而負載率較高的用電裝置提高電壓，使之達到需求值，對線路始端電壓較高而負載率較低的用電裝置降低電壓，使之執行經濟電壓範圍內。

3、現階段各類方案的可行性分析

3.1

提高裝置負載率

變壓器方面，一是節能變壓器的選用。我們對S9、S11、S13、SH11變壓器的能耗情況進行了理論計算，50kV-A和630kV-A變壓器負載率按照40%和75%考慮，結果顯示：以目前的電價和變壓器價格，更換S7變壓器的投資回收期很長，不符合國家對更換節能變壓器5~7年回收期的要求：新選用變壓器時，S13變壓器投資回收期最短，SH11變壓器最長，但節電效果最好，如果價格降到合理範圍內，應為首選。二是變壓器調整，使負載率在合理範圍內。大容量低負載的變壓器可更換為容量小些的變壓器，距離較近的負載可共用一臺容量較大的變壓器。提高系統功率因數。

3.2

改變配電線路佈局方式

配電系統的設計和施工中，變配電室要儘可能靠近負荷中心；增加導線的截面積儘管增加了線路費用，但由於節約了電能，因而也減少了執行費用，從長期來看，加大導線截面的投資是值得的。在供配電系統的設計和施工中，要儘可能減少導線連線點的數量，同時要重視搭接處的搭接質量，保證導體接觸緊密。

3.3

加強電網質量治理

（1）諧波治理。

（2）電壓治理，縮小壓降。對壓降較大的線路主要有以下三種可實施方法：一是縮短供電半徑，線路分段執行；二是提高進線路功率因數，線路末端安裝無功補償裝置；三是末端電壓升高後，降低變電所出線電壓。

4、幾點認識

（1）電動機、變壓器、配電線路是確保其正常執行的配套設施，如果能夠透過系統最佳化、改進工藝流程，最佳化裝置選型、降低電氣裝置本身的損耗，對配電系統也會節能，可以說工藝方面的節電，產生的節電效果是連鎖的。

（2）電機、風機、泵類與工藝流程的合理匹配在系統節能方面至關重要。最佳負載率時為經濟執行。裝置耗電，負載變化範圍較大或無法最佳匹配時，可採取變頻調速等技術措施節約電能，使之工作在合理的能耗區域內。