摘要：本文主要从供配电系统设计、设备选择、系统运行等方面分析了工业企业供配电系统的节能措施，以达到工业企业整体节能减排的目的。

关键词：供配电设计;节能;措施

0. 引言

经过几十年的高速发展，我国已成为全球工业门类最齐全的第二大经济体，也是第一大工业国，工业用电的需求量非常巨大，再加上人们生活水平的不断提高，生活用电量也是稳步提升，所以我国也是能耗第一大国。随着全球的气候变化，我国也提出了2060年的碳中和目标，所以作为能耗大户的工业企业节能降耗显得十分重要。本文通过对工业企业配电系统中各方面节能措施的利用，以达到节约电能的目的。当然工业企业的节能措施涉及到方方面面，还有很多可以研究的地方，限于作者的专业与能力水平，在处不作进一步拓展。

1.供配电系统规划阶段的节能措施

在项目工程总体规划设计阶段，首先要做好总体负荷容量的估算，根据总容量，结合当地供电企业的条件，选择适当的供电电压等级与路径，是节能的重要一环。

线路电能损耗的基本公式：△P=3I2R×10-3，△P：损耗的电功率（KW）， I：线路电流（A） ，R：线路电阻（Ω）

电路基本公式S= UI ，S：容量（KVA），U：电压（KV），I：电流（A）， ：功率因数

1.1、选择合适的供电电压等级

由公式可知电能损耗与电流（I）的平方成正比，所以降低供电线路电流值是降低损耗的有效手段，而在企业总负荷（S）一定的情况下，电压与电流成反比，提高电压（U）值可有效降低电流值，所以在供配电系统设计时，根据企业总负荷容量和当地供电企业的实际情况，在能提供的供电电压范围内，选择相对较高的电压等级，可有效降低供电线路电流，从而达到线路节能的目的。

1.2、选择合适的线路

由电能损耗公式还可知，损耗的电能功率也与线路的电阻成正比。线路电阻的计算公式：  ， R：线路电阻（Ω）， ：线路材料的电阻率（Ω·mm2/m），L：线路的长度（m），S：线路的截面积（mm2），由上可知，要降低线路电阻，可以通过三个方面来实现，①选用低电阻率的材料，如铜的 为：0.0172（Ω·mm2/m），而铝的 为：0.0282（Ω·mm2/m），显然铜的电阻率要比铝低近40%，在其他相同的情况下，选用铜比铝电阻低40%，损耗也低40%。②选择合适的变电站位置，使之更靠近负荷中心，从而减小大电流线路的供电距离L，这能有效减小线路电阻。③在合理的条件下，选择相对相大的线路截面，也是减小电阻的方法之一。当然大截面线路的选择，会增加初始投资，所以在供配系统规划时，要综合考虑，依据经济电流密度值合理选择线路截面。

2、供变配电系统设计阶段的节能措施

在确定电压等级和供电线路以后，在进行企业内部变配电系统设计时，主要从系统主接线方式，变压器的选择、用电设备的选择、无功补偿和谐波处理等几个方面入手进行节能评估，选择合理的方案，以达到节能的目的，有条件的企业也可以考虑光伏发电的合理利用。

2.1系统主接线

系统主接线的选择，除了满足供电可靠性的同时，也要考虑节能的需要，每个企业的生产一般都很难做到全年負荷均衡，都会有用电波峰和波谷，特别是总负荷容量较大的企业，更是如此。在电压等级为10KV以上时，应尽量考虑采用单母线分段的接线方式，并将总负荷容量较为均匀地分布于不同母线段。当负荷较大时，变压器应全部投入，母线分段运行。当负荷较小时，可退出部分变压器，将负荷转移到另外的变压器，从而达到节能的目的。

2.2、变压器的合理选择

变压器在配电系统中是重要的设备，起到变换电压等级的作用，但其自身也会产生一定的损耗。变压器的损耗分为二种：空载损耗和负载损耗，这二种损耗中同时还包括有功损耗与无功损耗。空载损耗是变压器建立电磁场所消耗的能量，与负载的大小无关，但它与变压器的结构与材料选用有关。负载损耗是变压器在正常带负载过程中，绕组的损耗，它与变压器的绕组材料选用与负载大小有关。

变压器的损耗计算公式

有功损耗：△PT=△P0 +β2△PK，△PT：变压器有功损耗（KW）， △P0：变压器空载有功损耗（KW） ，β：变压器负载率（实际负荷/额定负荷），△PK：变压器短路有功损耗（KW）。

无功损耗：△QT=△Q0 +β2△QK，△QT：变压器无功损耗（Kvar）， △Q0：变压器空载无功损耗（Kvar） ，β：变压器负载率（同上），△QK：变压器短路无功损耗（Kvar）。

上述损耗计算公式中，△P0 、△PK、△Q0、△QK都是变压器出厂时就已确定的数值，所以选择低损耗变压器是关键。

上述公式中，只有β（变压器负载率）是现场实际运行数据，那么β为多少时，最节能呢？似乎β=0最节能，但β=0时，实际负荷即为0，即不带负载，这肯定是不行的。那么如何确定合理的β值呢，这可以从变压器综合功率损耗率与平均负载系数β的函数特性曲线中确定。

变压器综合功率损耗率与平均负载系数β的函数特性曲线

从图中可以看出当变压器负载率在0.75左右时，既能充分发挥变压器的容量，也处于经济运行区（即变压器的损耗相对较小），所以在配电系统设计时，应根据企业总负荷容量，选择合适的低损耗变压器台数，使企业实际运行负荷容量与总的变压器额定容量之比（即负载率β）保持在0.75左右。

2.3、无功补偿的合理使用（提高功率因数）

在供配电系统中，既存在有功功率（P（KW））也存在无功功率（Q（Kvar）），这二种功率的叠加形成视在功率（S（KVA）），计算公式为：S=  ，有功功率是真实做功所需要的功率，（如：水泵需要将水从低处提升到高处，则配套的电机功率为P ， 式中P：有功功率（KW）， ：余量系数， ：水的比重（Kg/m3）， ：水的流量（m3/s）， ：水的扬程（m）， ：换算系数（1KW=102Kg·m/s）， ：水泵的效率（%）， ：机械传动效率（%））