变电站能耗计算及节能措施研究

变电站能耗计算及节能措施争辩

电能是资源利用最节能、最清洁、最便利、效率最高的方式之一。提高电力在终端能源中的比重，是我国终端能源构造优化的进展方向。电网作为电力输送和资源优化配置的平台，对促进能源进展、提高能源开发利用效率、推动全社会节能减排具有重要作用。

随着工业经济进展，对电力资源的需求越来越大，在有限的资源下如何尽量满足社会的电力需求，节能降耗显得尤其重要。降低损耗等于在同等的条件下，输送出更多的电能，削减供电企业的运营本钱。1变电站能耗介绍

变电站能耗主要为电能和水资源。变电站电能损耗主要包括变压器、电抗、电容等元件损耗及变电站站用电。其中最主要的是变压器损耗和电抗器损耗。变电站用水主要为生活用水、消防用水。

变电站能耗计算

主变压器电耗

变压器损耗是变电站电耗的最重要组成局部，变压器损耗主要包括变压器铁芯中的铁损〔固定损耗〕和变压器绕组电阻上的铜损〔可变损耗〕。变压器铁损是铁芯的磁滞损耗和涡流损耗，变压器只要通电即存在铁损，与通过的功率无关，主要与变压器的容量和电压有关；变压器铜损与电阻和通过电流有关。

变压器能耗理论计算方法参照《电力系统设计手册》［１］，计算公式如下：

ΔＡ＝ΔＰ０Ｔ＋ΔＰＣ〔Ｓ／Ｓｅ〕２τ式中：ΔＰ０—变压器空载损耗〔ｋＷ〕Ｔ—变压器运行时间〔ｈ〕ΔＰＣ—变压器负载损耗〔ｋＷ〕Ｓ—变压器运行容量〔ＭＶＡ〕Ｓｅ—变压器额定容量〔ＭＶＡ〕τ—最大负荷损耗小时数〔ｈ〕

变压器空载损耗、负载损耗可依据设备型号与生产厂家确

定，或承受同类型产品的相应参数。如在可行性争辩阶段、设计阶段主变压器未进展设备选型，则可依据《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》等标准进展取值。变压器运行时间、最大负荷

损耗小时数依据设计文件确定。Ｓ／Ｓｅ即变压器负载率，２２０ｋＶ变电站一般可取值０．５￣０．６２５。

实际运行中，变电站能耗与运行时间、负载、运行时间、运行方式等因素关系亲热。变电站老化会增加能耗。由于长时间运行，变压器铁心的磁滞损耗和涡流损耗、局部的涡流损耗、主磁通在构造部件的涡流损耗以及变压器的介质损耗都会不同程度增大，从而引起损耗增大。

电抗器电耗

电抗器主要作用是吸取无功功率限制电压上升，提高输电力量。电抗器因能抵抗电流的变化，也被用来限制电力系统的短路电流。电抗器损耗是固定损耗，与运行电压有关。

电抗器能耗理论计算方法参照《电力系统设计手册》，计算公式如下：

ΔＡ＝ΔＰ０Ｔ

式中：ΔＰ０—电抗器额定电压下的功率损耗〔ｋＷ〕Ｔ—电抗器运行时间〔ｈ〕

电容器电耗

电容器的主要作用是为电力系统供给无功功率，提高电力系统运行的稳定性，到达节约电能的目的。在远距离输电中利用电容器可明显提高输送容量。

电容器能耗理论计算方法参照《电力系统设计手册》，计算公式如下：

ΔＡ＝０．００３ＱｃＴ

式中：Ｑｃ—电容器容量〔ｋＷ〕Ｔ—电容器运行时间〔ｈ〕

站用电

站用电指为站内设备正常工作、保证电网安全牢靠供电的变电站自身用电负荷，主要包括站内关心生产设施及附属生产设施

耗电，分为生产系统、暖通系统、照明系统、给排水系统用电等，包括主变冷却器、空调、照明灯、水泵、风机等设备。站用电水平主要与变电站电压等级、规模及自动化程度有关［２］。

站用电理论计算方法参照《电力系统设计手册》，计算公式如下：Ｅｃ＝∑Ｐｉ×Ｔｉ×０．７

式中：Ｅｃ—变电站年站用电量〔ｋＷ·ｈ／ａ〕Ｐｉ—单项用电设备负荷〔ｋＷ〕Ｔｉ—单项用电设备运行小时数〔ｈ〕０．７—负荷系数

实际运行中，站用电需考虑设备实际运行时间、运行方式、效率及运行环境等。以设备的效率为例，对于水泵、风机等设备，需考虑设备效率；对于空调，则需考虑能效比。

变电站用水

变电站用水主要为生活用水、消防用水及不行预见用水。变

电站用水量较小，一般５００ｋＶ变电站用水量为２０００￣４０００ｔ／ａ。

生活用水为站内值守人员用水，用水量与工程所在地用水定额和值守人员数量成正比。变电站值守人员数量由变电站规模、

工程所在地经济水公平因素打算。目前，２２０ｋＶ及以下电压等级变电站一般无人值守。

消防用水量的计算主要是主控楼和主变消防用水。依据ＧＢ５０２２９－２００６《火力发电厂与变电站设计防火标准》，主控楼体积不超过３０００ｍ３，可不设消防用水。湖北地区主控楼一般不设置室外消防栓。主变消防可设置泡沫喷雾或水喷雾，假设设置水喷雾，流量为８０Ｌ／ｓ￣１２０Ｌ／ｓ，灭火时间０．４ｈ，室外消防栓１０Ｌ／ｓ，灭火时间２ｈ。

不行预见用水量较小，一般依据工程规模估算。

节能措施

从变电站能源消耗种类考虑，变电站节能可以从节电和节水两个方面进展分析；从工程运行考虑，变电站节能可以从技术措施和治理措施两个方面进展分析；从主副层次与能耗构造上考虑，变电站节能可以从主要能耗设备和关心生产及附属生产设施两个方面进展分析。

本文综合各种分类，提出了以下几项主要的节能措施。

接入系统方案

接入系统方案打算了变电站在电网中的作用与地位，在地区电力负荷中心四周进展变电站选址，选择合理的接入系统方案有助于优化电网电能输送路径，削减电网能耗损失。

变压器选型

依据在电网所处的位置与功能，变压站可分主变压器与配电变压器。主变压器是变电站、乃至电网的主要能耗设备，其电能损

耗约占电网总损耗的２５％￣３０％。市场上，变压器能效指标是变压器的主要参数之一。

开发低损耗变压器的主要手段是承受材料，应用构造和工艺，有进展前景的材料之一是非晶合金。目前生产承受的Ｓ１５型非晶合金变压器的空载损耗可比用硅钢片铁芯Ｓ１１型节

能型变压器下降约６０￣７０％，空载电流下降约８０％，节能效果突出。

在经济条件允许下，选用空载损耗更低的变压器，能够有效

地削减电能损耗。

站用电及站用变压器

在站用变压器容量的选择上，应严格依据变电站的实际用电负荷并考虑同时率计算站用变的负荷。正常运行状态下，站用变压器大多工况条件下不能满载运行，降低空载损耗将获得明显的节能效果。一般变压器经常性负荷配置在接近３５％额定容量时，变压器能获得较高的运行效率。

变电站内关心生产设施及附属生产设施，如空调、照明灯具、水泵等的选型也是格外重要的。选用满足国家相关标准标准中１级或同类能效水平的设施，能够削减变电站站用电，到达节约电能的效果。

设备老化

设备老化是一个拟人的概念，是对设备陈旧程度的形象化表述，具体表现为设备使用到达经济寿命年限、技术上已被先进的型设备所代替、社会上已不再生产原型号设备等。设备老化不仅存在巨大的安全隐患，老化设备一般能耗也更严峻。

依据供电公司的统计数据，变压器老化能耗会明显上升。

表1变压器能耗比较

对于设备老化的状况，应准时进展设备技术改造，承受技术改造老设备，进展局部更，延长使用寿命，或者直接更换。

变压器经济运行

变压器经济运行是在保障供电负荷的状况下，使变压器功率损耗为最小的运行方式。变压器经济运行不需追加投资，只要加强供电、用电治理，即可到达节点和提高功率因素的目的。依据理论计算公式，功率因数增大能提高主变效率，使损耗降低。

日常运行中应加强对主变运行的监控，提高功率因数，确保电压、无功的治理到达规定的范围。

目前，开头广泛推广的智能变压器、智能变电站也旨在通过调整变电站内电气设备运行，到达节约能源的目的。

设计节能

变电站可行性争辩及设计阶段对变电站的设计要考虑节能，从设计、施工源头上将节能纳入变电站设计中能够到达事半功倍的效果。设计节能可以从设备选型、总平面布置、建筑设计等方面考虑节能。变电站选址时需合理确定站址的坐标、方位和场地标高，削减拆迁还建工程量、土石方工程量、地基处理工程量以及施工难度，节约工程投资。合理的布置变电站内的各种电气设备，充分利用站内场地，能提高土地利用率，可节约土地资源。同时，站内遵行国家电网公司“两型一化”承受碎石满铺场地，可大大降低对水资源的消耗，同比节约用水量可达８５％以上。

变电站内主要的建筑物为主控楼、电气设备室等。建筑设计中建

筑物尽量承受南北方向布置，充分利用阳光自然能源及自然通风；建筑物屋面、外墙、门窗合理选用环保型建筑材料及降低层高等措施，加强了建筑物围护构造保温隔热性能，可削减空调、通风的能耗，到达节能的效果。

节水措施

变电站内给排水设备应尽量承受变频水泵与气压罐，可以防止水泵频繁启动和供给瞬时供水，节能便利。站内用水设施应选用节水型卫生器具及配水附件。

变电站内消防方式应结合工程需要尽量选用节水型消防方

式，如合成泡沫灭火系统方案。与传统的水雾喷头消防方式相比，该系统泵房节水节地。同时灭火剂能生物降解，无环境影响。

变电站内设置事故油池回收变压器的事故油，进展油水分别后再利用，节约资源。

节能治理措施

变电站节能治理措施可以从治理制度、能源计量、计量治理等几个方面考虑。

变电站应依据《能源治理体系要求》〔ＧＢ／Ｔ２３３３１－２００９〕和《工业企业能源治理导则》〔ＧＢ／Ｔ１５５８７－２００８〕的要求，结合自身特点，建立了一系列节能治理制度与方法，并落实实施。

变电站应健全能源计量、监测治理制度，配备合格的能源计量器具、仪表，能源计量器具的配备和治理应到达《用能单位能源

计量器具配备和治理通则》〔ＧＢ１７１６７－２００６〕规定的要求。

变电站内应建立完善的能源计量治理体系，包括能源计量制度、设置专职能源计量治理人员及能源计