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談供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)措施

文檔作者：鄒漢謙文檔來源：中深建筑設(shè)計(jì)公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月07日
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2008年3月 第5卷第1期 深圳土木與建筑 VOL．5 N0．1 MAR 2008
談供配電系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)措施
鄒漢謙
(中深建筑設(shè)計(jì)公司)
【摘要】降低供配電系統(tǒng)的線損及配電損失，最大限度的減少無功功率，提高電能的利用率，是當(dāng)前
建筑電氣領(lǐng)域中節(jié)電的重要課題之一。選擇及合理使用節(jié)能干式變壓器、減少線路損耗、提高功率因
數(shù)、平衡三相負(fù)荷、抑制諧波，同時(shí)采用高效節(jié)電的省電裝置來調(diào)整電壓幅值及穩(wěn)壓、平衡三相電壓，
減少電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流、抑制諧波等技術(shù)措施，不僅節(jié)電10％或以上，同時(shí)安全可靠，綠色環(huán)保，改
善了用電環(huán)境，凈化了電路，以及延長(zhǎng)了用電設(shè)備的使用壽命。
【關(guān)鍵詞】高效節(jié)電安全可靠綠色環(huán)保凈化電路使用壽命
2003年以來， 由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展， 以
及國(guó)際加工產(chǎn)業(yè)新格局的形成，一些高能耗低效益的
加工業(yè)逐步轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)，這無疑進(jìn)一步加劇了能源緊張
這一矛盾。發(fā)生在我國(guó)許多省市的“電荒”已成為相
當(dāng)普遍的嚴(yán)重問題，盡管我國(guó)電力建設(shè)超常規(guī)增長(zhǎng)，
電力供應(yīng)仍嚴(yán)重不足。為此，節(jié)省能源及節(jié)約用電引
起了全社會(huì)的高度重視，采取各種有效節(jié)能的技術(shù)措
施顯得尤為重要。
降低供配電系統(tǒng)的線損及配電損火，最人 度
的減少無功功率，提高電能的利用牢，址 筑IU
氣領(lǐng)域中節(jié)電的重要課題之一。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)lI ，
采取了如下措施：選擇及合理使用節(jié)電丁式變壓器、
減少線路損耗、提高功率因數(shù)、平衡三相負(fù)荷、抑制
諧波，同時(shí)采用高效節(jié)電的省電裝置來調(diào)整電壓幅值
及穩(wěn)壓、平衡三相電壓，減少電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流、抑
制諧波等技術(shù)措施，不僅節(jié)電10％以上，并且安全可
靠，綠色環(huán)保，改善了用電環(huán)境，凈化了電路，以及
延長(zhǎng)了用電設(shè)備的使用壽命。
一
、選擇及合理使用節(jié)電干式變壓器
在工業(yè)與民用建筑中大都采用干式變壓器，因
為干式變壓器具有許多優(yōu)點(diǎn)。特別是SG(B)11一R
系列卷鐵芯T式配電變 器具有高效節(jié)電、安全可
靠、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)將該產(chǎn)品的主要特點(diǎn)簡(jiǎn)介如
下：
1、其鐵芯為三相三柱環(huán)型卷繞，采用日本新日
鐵0．23衄優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片，在鐵芯成型機(jī)上卷繞成
型的。其特點(diǎn)燭鐵芯不沖孔、無接縫，鐵芯形是
一個(gè)密封整體，其過載的抗短路沖擊能力比疊片式
變壓器大大增強(qiáng)。
2、卷鐵芯無需消耗接縫的磁化容量，磁路分
鄒漢謙，男，中深建筑設(shè)計(jì)公司，高級(jí)工程師
地址：深圳市福田區(qū)紅荔西路華新小區(qū)交行大廈519室
郵編：518028
布均勻，大幅度減少了空載激磁電流、空載電流很
小，比疊片式降低了約70％，提高了功率因數(shù)，降
低了電網(wǎng)的無功損耗。
3、卷鐵芯充分利用了薄型硅鋼片的磁化特性，
減少了渦流損耗，提高了變壓器的性能水平，降低
了變壓器的空載損耗，比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)降低約35~40％左
右。空載電流降低了70％，負(fù)載損耗比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)低
4 0％左右。
例如：深圳市中泰雁南名庭，2005年2月10
¨安裝了4臺(tái)SGB11一RIOOOKVA變壓器，一年期問
(2005年2月10日~2006年2月10日)總耗電成本為
3 88 2 8元。通過有關(guān)公式計(jì)算，1臺(tái)SC(B)一1 0
IO00KVA變壓器一年總耗電成本為59041元。采用一
臺(tái)SGB11一R IO00KVA變壓器比采用一臺(tái)SC(B)一10
IO00KVA變壓器一年節(jié)約電費(fèi)20213元，降低耗電成
本34．2％ 。
4、卷鐵芯由于無接縫， 在運(yùn)行中噪聲極低
(不超過5 0分貝)， 比疊片式低3 0％ ， 因此，被
稱為環(huán)保型變壓器。在高層建筑的室內(nèi)安裝絕無噪
音污染。同時(shí)該產(chǎn)品在運(yùn)行中無有害(有毒)氣體
產(chǎn)生。變壓器線圈可分解回收處理，不會(huì)對(duì)環(huán)境造
成任何污染。
5、該產(chǎn)品的層間和匝間全部采用美國(guó)杜幫
NOMEX做絕緣材料，使產(chǎn)品的安全可靠性進(jìn)一步提
高。該產(chǎn)品熱穩(wěn)定性好，在180℃溫度下可在120％
過負(fù)荷下長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行，在150％過負(fù)荷下可以
連續(xù)運(yùn)行3個(gè)小時(shí)，比sc(B)9、SC(B)10環(huán)氧樹脂
變壓器的過負(fù)荷能力增長(zhǎng)了20％及以上。這是一個(gè)
驚人的數(shù)字。同時(shí)能承受熱沖擊，在冷熱急劇變化
情況下，無絕緣“開裂”情況發(fā)生。
6、該產(chǎn)品絕緣材料有接近于空氣的介電常數(shù)，
產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)，局部放電極低，小于5PC，達(dá)到優(yōu)級(jí)
標(biāo)準(zhǔn)，使產(chǎn)品的運(yùn)行安全可靠性更進(jìn)一步提高。同
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時(shí)該產(chǎn)品無可燃樹脂，運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生有毒氣體、不
助燃、并能防火。
7、較高的產(chǎn)品性價(jià)比。例如2007年元月26日
有12家變壓器廠參加某電路板廠11臺(tái)干式變壓器的
招標(biāo)。11家變壓器廠參加Sc(B)10系列干式變壓器
的報(bào)價(jià)。1家變壓器廠參加SG(B)11一R系列干式變
壓器的報(bào)價(jià)。招標(biāo)價(jià)格揭曉：前者1l家變壓器廠的
價(jià)格均超過200萬元。唯獨(dú)后者一家變壓器廠的價(jià)格
小于200萬元。由此可見，SG(B)1 1一R系列干式
變壓器不僅性能好，而且價(jià)格便宜。
8、由于SG(B)11一R系列產(chǎn)品與Sc(B)9系列
產(chǎn)品耐熱等級(jí)不一樣，國(guó)家制定的標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，
SC(B)產(chǎn)品負(fù)載損耗LLsc(B)產(chǎn)品負(fù)載損耗標(biāo)準(zhǔn)低許
多，SG(B)系列產(chǎn)品耐熱等級(jí)為H級(jí)(180 oC)，而Sc
(B)系列產(chǎn)品耐熱等級(jí)只達(dá)到F級(jí)(155℃)。SG(B)
11、SG(B)10、SC(B)9三種系列變壓器的主要技術(shù)
參數(shù)對(duì)比見表1。
中國(guó)的配電變壓器由50年代sjl平均kVA空載損
耗5．2w，負(fù)載損耗17．8w到90年代，S9平均每kVA
空載損耗為1．82W，負(fù)載損耗為10．4W，而卷鐵芯
變壓器平均每kVA空載損耗為1．08W，負(fù)載損耗為9．
6W。如果中國(guó)全部使用11系列變壓器，對(duì)目前發(fā)電
裝機(jī)容量來說，每年將節(jié)約空載損耗40．7 1億Kw，
干式配電變壓器占全部配電變壓器15％。如全部使用
SG(B)1 1-R系列產(chǎn)品，每年將節(jié)約6億kw的電量。
定將會(huì)帶來巨大的社會(huì)效益。
SGB1 1一R系列節(jié)能型配電變壓器是高效節(jié)電，
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安全可靠、綠色環(huán)保、壽命期后可回收自 空浸
漬，H級(jí)絕緣非包封線圈卷鐵芯變壓器。該產(chǎn)品被
中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)授予《綠色之星》產(chǎn)品稱
號(hào)，中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)作為“新型節(jié)能產(chǎn)品”予以行業(yè)
重點(diǎn)推廣。受珠海南方華力通特種變壓器有限公司
委托，深圳市節(jié)能聯(lián)合委一行5人組成評(píng)委組，對(duì)
該公司生產(chǎn)的SGB11一R系列的干式變壓器進(jìn)行了論
證。參加論證會(huì)的專家一致認(rèn)為：“該產(chǎn)品符合電
力安全要求，具有節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)和較高的產(chǎn)品性價(jià)
比，在節(jié)能改造和新上項(xiàng)目中作為優(yōu)選產(chǎn)品。” 由
此可見SG(B)11一R系列卷鐵芯干式變壓器在技術(shù)性
能、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益方面具有許多優(yōu)越性，是目前全
國(guó)最新概念的干式變壓器優(yōu)選產(chǎn)品。
變壓器的鐵損是不隨負(fù)荷變化的，而銅損則是
與通過電流平方成正比的。在變壓器運(yùn)行中，我們通
常以空載損耗和負(fù)載損耗為衡量變壓器損耗的兩個(gè)重
要參數(shù)。變壓器制造廠設(shè)計(jì)負(fù)載系數(shù)在40％～60％范
圍內(nèi)處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，處于額定容量的30％以下的輕
載或空載時(shí)經(jīng)濟(jì)性最差。50％負(fù)載率不是節(jié)能的最佳
狀態(tài)，考慮初裝費(fèi)、變壓器、低壓柜、土建投資及各
項(xiàng)運(yùn)行費(fèi)用，又要考慮變壓器在使用期間內(nèi)預(yù)留適當(dāng)
的容量，變壓器的負(fù)載率應(yīng)在75％～85 較合理。這
樣既充分利用變壓器容量，又減少了其它投資費(fèi)用。
在設(shè)計(jì)中，計(jì)算負(fù)荷一般偏大，負(fù)荷系數(shù)偏小。例姆
深圳市某寫字樓原采用4臺(tái)變壓器，其中3臺(tái)1250K3IA
變壓器，1臺(tái)63OKRA變壓器。整改后，減了1臺(tái)125OKRA
變壓器，每月節(jié)省變壓器初裝費(fèi)30000元(1250 X 24
sG(B)1 1一R S6 (B)1 1與S6 (B)1 0、SO (B)9技術(shù)參數(shù)對(duì)比 表1
SG(B ll(耐熱等級(jí)H級(jí))華力通產(chǎn)品 SG(B)10國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) SCIB)9(耐熱等級(jí)為F級(jí))國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
空載 負(fù)載損 空載 聲級(jí) 局放 空載 負(fù)載損 空載 聲級(jí) 局放 空載 負(fù)載損 空載電 聲級(jí) 局放
損耗 耗(14S 電流 (dB) (Pc) 損耗 耗(14S 電流 (dB) ) 損耗 耗(14S 流(I％) (衄) (Pc)
( ℃1W (I％) ( ℃1W (I％) ( ℃)W
100 330 l530 0．4 45 408 2167 2．4 55 459 l755 2．4 55
l25 390 l830 0．4 45 480 2592 2．2 58 540 2052 2．2 58
160 450 2190 0．4 45 560 3l02 2．2 58 630 3385 2．2 58
200 500 2808 0_3 45 656 3978 2 58 738 28l7 2 58
250 600 3300 0．3 46 760 4675 2 58 855 3285 2 58
3l5 700 3960 0．3 46 880 56l0 1．8 60 990 3966 1．8 6o ≤
400 780 4680 0_3 46 ≤ 1040 6630 1．8 60 ≤ n70 4725 1．8 60 loI．c
500 920 5610 0-3 46 l200 7947 1．8 62 1350 5724 1．8 62
630 l050 690o 0_3 48
5Pc l344 9775 1 l0Pc 為優(yōu)
．6 62 l5l2 7695 1．6 62 等品
80o 1270 8160 0．2 48 1696 ll560 1．6 64 1908 9270 1．6 64
1000 1485 9420 0．2 49 1984 l3345 1．4 64 2232 l1070 1．4 64
1250 l485 ll040 0．2 49 2384 l5640 1．4 65 2682 l3230 1．4 65
l600 2050 12780 0．2 49 2736 l8105 1．4 66 3078 l5930 1．4 66
2000 2490 l5Oo0 0．2 50 3320 21250 1．2 66 3735 l9080 1．2 66
2500 300o l7460 0．2 50 4000 24735 1．2 7l 45O0 23400 1．2 7l
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=30000)，一年節(jié)約變壓器初裝費(fèi)360000元，同時(shí)
還減少了一臺(tái)變壓器的空載損耗。又如深圳某小區(qū)，
原采用6臺(tái)IO00KVA變壓器，整改后為4臺(tái)IO00KVA
變壓器。6臺(tái)變壓器的損耗為6×13KW=78KW，減少
2臺(tái)后為52KW，減少有功損耗26KW，經(jīng)過計(jì)算，年節(jié)
約費(fèi)用為150000元，同時(shí)還節(jié)省了兩臺(tái)變壓器的投
資費(fèi)用。上述兩個(gè)案例，整改前變壓器的負(fù)荷率均小
于60％，整改后變壓器的負(fù)荷率均約85％。除選用節(jié)
能變壓器外，在變配電所設(shè)計(jì)時(shí)選用兩臺(tái)及以上變壓
器，中間增加聯(lián)絡(luò)柜，這樣既提高了供電的可靠性，又
可以根據(jù)電氣設(shè)備的負(fù)荷情況及非空調(diào)季節(jié)情況，投
入變壓器的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。上述設(shè)計(jì)理念，降低了變壓器
的電能損耗。
二、減少線路損耗
1、盡量減少導(dǎo)線長(zhǎng)度。在設(shè)計(jì)及施工中，低
壓柜出線回路及配電箱出線回路，盡量走直線，少
走彎路，不走或少走回頭線。變配電所應(yīng)盡可能靠
近負(fù)荷中心。低壓線路的供電半徑一般不宜超過200
米；負(fù)荷密集地區(qū)不宜超過100米；負(fù)荷中等密集地
區(qū)不宜超過150米；少負(fù)荷地區(qū)不宜超過250米。這
樣可以減少電纜(線)長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)供電距離最短。例如，
某工程為政府投資的大型工程，該工程為空調(diào)冷凍站
專門設(shè)置了10／0．4KV變電所，內(nèi)裝3×2000KVA+2
×1600KVA變壓器，變壓器負(fù)荷率為80％ ，由4000A、
3200A銅質(zhì)密閉母線饋電。某外資設(shè)計(jì)公司出初設(shè)時(shí)，
變電所低壓配電室距冷凍站的控制室55米，為節(jié)約
電能，對(duì)初步設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)整， 把變電所和空調(diào)控
制室合并設(shè)置，使低壓饋電距離縮短了55米。經(jīng)計(jì)
算，可節(jié)省在密閉母線上線路損耗達(dá)45KW。以每天
冷凍站運(yùn)行10小時(shí)，年運(yùn)行100天計(jì)算，總耗電量
為45000度，以0．68元／度計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)3萬
余元。以該工程按70年使用期計(jì)算，總節(jié)約電費(fèi)210
萬元。這是一個(gè)多么驚人的數(shù)字。
2、增大導(dǎo)線截面積，對(duì)于較長(zhǎng)的線路，在滿足
載流量熱穩(wěn)定，保護(hù)配合及電壓降要求的前提下，加
大一級(jí)導(dǎo)線截面。盡管增加了線路費(fèi)用，由于節(jié)約了
電能，從而減少了年運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)估算，在2～3年
內(nèi)即可回收因增加導(dǎo)線截面而增加的費(fèi)用。為此，加
大導(dǎo)線截面的投資是值得的。
3、在高層建筑中，變配電室應(yīng)靠近電氣豎
井，以便減少主干線(電纜或插接母線)的長(zhǎng)度。對(duì)
于面積大的高層建筑物，應(yīng)將電氣豎井盡可能設(shè)在
中部(或兩端)，以便減少水平電纜敷設(shè)長(zhǎng)度。
4、要將負(fù)荷進(jìn)行歸類。除對(duì)計(jì)費(fèi)有要求的負(fù)
荷及消防負(fù)荷外，普通負(fù)荷如：空調(diào)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤
管、照明、新風(fēng)機(jī)、電熱水器等改由一條主干電纜
供電，這樣既便于消防切除非消防電源，又可在非
空調(diào)季節(jié)，使同樣大的干線截面?zhèn)鬏斴^小的電流，
從而減少線路的損耗。
三、提高功率因數(shù)
提高供配電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)，實(shí)行無功補(bǔ)償是
建筑電氣領(lǐng)域中又一節(jié)能課題，正在受到人們?cè)絹?
越多的關(guān)注。無功功率既影響供配電網(wǎng)絡(luò)的電壓質(zhì)
量， 也限制了變配電系統(tǒng)的供電容量，更增加了供
配電網(wǎng)絡(luò)的線損。對(duì)供配電網(wǎng)絡(luò)實(shí)行無功功率補(bǔ)
償，既可改善電壓質(zhì)量，提高供電能力，更能節(jié)電
降耗。
在供配電系統(tǒng)中許多用電設(shè)備，如電動(dòng)機(jī)、變
壓器、燈具的鎮(zhèn)流器以及很多家用電器等均為電感
性負(fù)荷，會(huì)產(chǎn)生滯后的無功電流，它要從系統(tǒng)中經(jīng)
過高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備末端， 尤形中又增加
了線路的功率損耗。為此，必須要在供配電系統(tǒng)中安
裝電容器柜(箱)。通過用電容器柜(箱)內(nèi)靜電容器進(jìn)
行無功補(bǔ)償，電容器可產(chǎn)生超前無功電流抵消用電設(shè)
備的滯后無功電流，從而達(dá)到減少整體無功電流，同
時(shí)又提高功率因數(shù)的目的。當(dāng)功率因數(shù)由0．7提高到
0．9時(shí)，線路損耗約可減少40％ 。功率因數(shù)值大小應(yīng)
滿足當(dāng)?shù)毓╇娋忠蟆．?dāng)無明確要求時(shí)，建議功率因
數(shù)值為：高壓用戶0．9以上，低壓用戶0．85以上。
無功功率補(bǔ)償有兩種方法：
1、集中補(bǔ)償。將電容器柜設(shè)置在變配電所低
壓側(cè)集中補(bǔ)償。集中補(bǔ)償時(shí)，宜采用自動(dòng)調(diào)節(jié)式補(bǔ)
償裝置，這樣可以防止過補(bǔ)償時(shí)使無功負(fù)荷倒送。
同時(shí)電容器組宜采用自動(dòng)循環(huán)投切的方式。
2、就地補(bǔ)償。容量較大，負(fù)荷平穩(wěn)， 其經(jīng)
常使用的用電設(shè)備的無功負(fù)荷宜單獨(dú)就地補(bǔ)償。同
時(shí)，在設(shè)計(jì)中盡可能采用功率因數(shù)高的用電設(shè)備。
如同步電動(dòng)機(jī)及配有電子式或節(jié)能電感鎮(zhèn)流器的熒光
燈等。
在具體工程設(shè)計(jì)中有采用高低柜集中補(bǔ)償及采用
就地補(bǔ)償?shù)葍煞N方式。究竟采用何種補(bǔ)償方式較為
合理， 可根據(jù)工程的具體情況來確定。
四、平衡三相負(fù)荷
低壓線路中， 由于存在單相以及高次諧波的影
響，使三相負(fù)荷不平衡。三相電壓或三相電流不平
衡會(huì)對(duì)供配電網(wǎng)絡(luò)造成一系列危害。主要有：
1、影響變壓器、電機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；
2、引起供配電網(wǎng)絡(luò)相線及零線電能損耗加
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大；
3、影響計(jì)算機(jī)正常工作。引起照明燈壽命縮
短(電壓過高)或照度偏低(電壓過低)以及電視機(jī)的損
壞等；
4、對(duì)于通信系統(tǒng)，會(huì)增大干擾，影響正常通
信質(zhì)量。
為了減少三相負(fù)荷不平衡造成的能耗，應(yīng)及時(shí)調(diào)
整三相負(fù)荷，使三相負(fù)荷不平衡度符合下述規(guī)程規(guī)
定：“要求配電變壓器出口處的電流不平衡度不大于
10％，干線及支線首端的不平衡度不大于20％，中性
線的電流不超過額定電流的25％”以及“三相配電干
線的各項(xiàng)負(fù)荷宜分配平衡，最大相負(fù)荷不宜超過三相
負(fù)荷平均值的l15％ ，最小相負(fù)荷不宜小于三相負(fù)荷
平均值的85％”。
要解決三相電壓或三相電流的不平衡度， 首
先，設(shè)計(jì)時(shí)盡量使三相負(fù)荷平衡。同時(shí)可以采用調(diào)
節(jié)單相電壓及采用濾波器抑制諧波的方法。最好的
方法是采用省電裝置來平衡三相電壓或三相電流。
該省電裝置能使線電壓或線電流的不平衡度小于2
％，零線上電流極小，使三相電壓或三相電流基本
平衡，從而大大減少了相線及零線上的電能損耗。
五、諧波的危害及抑制
供配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量是指電壓頻率和波形的
質(zhì)量。電壓波形是衡量電能質(zhì)量的三個(gè)主要指標(biāo)之
一
。隨著各類電力電子設(shè)備在工業(yè)與民用建筑中日
益廣泛應(yīng)用， 由此產(chǎn)生的諧波電流對(duì)供配電系統(tǒng)的
巨大影響， 引起了人們的高度關(guān)注及重視。諧波電
流的存在不僅增加了供配電系統(tǒng)的電能損耗，而且
對(duì)供配電線路及電氣設(shè)備產(chǎn)生危害。諧波的危害表
現(xiàn)為：
1、諧波能使電網(wǎng)的電壓及電流波形產(chǎn)生畸變，
不僅降低了供配電網(wǎng)的電壓，產(chǎn)生無功損耗，而且
嚴(yán)重影響了電子設(shè)備及電器控制設(shè)備的穩(wěn)定與安全運(yùn)
行。
2、諧波電流會(huì)導(dǎo)致變壓器銅耗、鐵耗、噪聲
增大、溫度升高，迫使變壓器基波負(fù)載容量下降。
3、電容器與配電系統(tǒng)中的感性負(fù)載構(gòu)成并聯(lián)或
串連回路，這很有可能發(fā)生共振，放大諧波電流或
電壓，使電容器端電壓增大，通過電容器的電流增
大，功率損耗增加。在諧波嚴(yán)重情況下，會(huì)使電容
器擊穿，甚至爆炸。
4、隨著諧波次數(shù)高頻率上升，集膚效應(yīng)越明
顯，從而導(dǎo)致電纜的交流電阻增大，使得電纜的允
許通過電流減少，電纜的介質(zhì)損耗增加。從而加速
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電纜絕緣老化，發(fā)生單相接地故障的次數(shù)明顯增
加。
5、諧波電流會(huì)增加異步電動(dòng)機(jī)的附加損耗，
降低效率， 嚴(yán)重時(shí)使電機(jī)過熱。
6、諧波電流會(huì)使斷路器的額定電流降低，可
能使斷路器異常發(fā)熱，出現(xiàn)誤動(dòng)作或不動(dòng)作。同時(shí)
諧波電流會(huì)影響電力測(cè)量的準(zhǔn)確性。
諧波的產(chǎn)生給供配電系統(tǒng)帶來危害，讓人們意
識(shí)到抑制諧波的重要性及迫切性。為了抑制諧波，
通常在變壓器低壓測(cè)或用電設(shè)備處設(shè)置有源濾波器、
無源濾波器，或?qū)⒂性礊V波器及無源濾波器混合使
用，或采用節(jié)電裝置。通過上述措施有效濾除中性
線和相線的諧波電流，這樣不僅凈化了電路，而且
降低了電能損耗，提高了供電質(zhì)量，保證了系統(tǒng)的
安全可靠運(yùn)行。
案例(1)：
深圳某公司采用ABB公司生產(chǎn)的三次諧波濾波器
進(jìn)行技術(shù)改造后，相電流由1063A減少到637A。零
線中的三次諧波由1O00A減少到50A。
案例(2)：
上述公司老化實(shí)驗(yàn)室采用三次諧波過濾器技術(shù)
后，在l1個(gè)月的時(shí)間內(nèi)累計(jì)節(jié)電142032KWh，節(jié)約
電費(fèi)1．072萬元(按平均工業(yè)用電電價(jià)0．83元／KWh計(jì)
算)。每年節(jié)電量為15．5萬KWh，節(jié)約電費(fèi)12．685
萬元。
上述兩個(gè)案例，大幅度的減少了線路損耗，節(jié)
電顯著，同時(shí)凈化了電路，保證了設(shè)備安全可靠的
運(yùn)行。
六、高效節(jié)電的省電裝置
在供配電系統(tǒng)中， 電壓不穩(wěn)定、三相電壓不平
衡、電動(dòng)機(jī)沖擊電流過大和高次諧波干擾等所產(chǎn)生
的隱形殺手， 不僅造成了電能的較大損耗， 而且縮
短了電氣設(shè)備的使用壽命。日本生產(chǎn)的省電裝置就
是針對(duì)上述問題而推出的節(jié)電先進(jìn)科技產(chǎn)品。
該裝置采用一種特殊的電磁結(jié)構(gòu)，它的內(nèi)部是
一個(gè)串聯(lián)電抗器并聯(lián)接入自耦調(diào)壓器和外加獨(dú)立相位
調(diào)整兼消除高次諧波線圈，一起固定在一個(gè)三柱式
鐵芯上的混合體節(jié)電裝置。它是綜合型的節(jié)電裝
置。具有如下獨(dú)特的功能和特點(diǎn)。
1、調(diào)整電壓幅值及穩(wěn)壓
有些用電單位供電電壓偏高，這樣導(dǎo)致了電氣
設(shè)備用電量的增加，使用壽命的縮短，同時(shí)加大了
線路損耗。由于該裝置采用了最新的電磁平衡原理
來調(diào)整用電設(shè)備上的電壓的平衡度和穩(wěn)定性，即是
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在它內(nèi)部并聯(lián)了一個(gè)自耦固定式調(diào)壓器。該調(diào)壓器
具有調(diào)節(jié)電壓幅值的功能，可以將較高的電壓值調(diào)
整到合理的電壓值。
2、平衡三相電壓
該裝置以電磁平衡作為基本原理，通過調(diào)節(jié)該
裝置的相序電感量，使磁電交換、磁勢(shì)再分配來大量
減少三相電壓的不平衡度，能使線電壓、線電流的不
平衡度小于2％，從而使三相電壓基本平衡。
由于市電三相電壓不平衡，配電系統(tǒng)三相負(fù)荷
分配不均等，高次諧波的影響，致使三相電流不對(duì)稱，
三相電壓不平衡。在這種情況下，會(huì)使變壓器內(nèi)產(chǎn)生
環(huán)流，線圈過熱，并可使電動(dòng)機(jī)的效率降低而加大用
電量(如三相電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電壓和零序電壓分
量，這時(shí)電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生附加相反的制動(dòng)力矩使電動(dòng)機(jī)
反轉(zhuǎn)，如果電動(dòng)機(jī)要克服相反方向的制動(dòng)力矩維持正
方向保持原速度運(yùn)行，就要額外增加相當(dāng)于一倍負(fù)序
分量的正序能量；由于三相電壓不平衡產(chǎn)生電壓中心
點(diǎn)偏移導(dǎo)致的零序電壓及電流分量，它使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生
振蕩力矩和增大線圈漏磁通損耗)。由于該裝置能平
衡三相電壓，同時(shí)又可將電網(wǎng)過高的電壓值調(diào)整到合
理的電壓值。這樣不僅給動(dòng)力設(shè)備，而且給三相照明
系統(tǒng)帶來了顯著的節(jié)電效果。
3、減少電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流
通過磁力作用及節(jié)電裝置內(nèi)部串聯(lián)電抗器，可
對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流起到一定的抑制作用，一般可將啟
動(dòng)電流減少到2～3倍的額定電流。如果有很多臺(tái)小型
電機(jī)或群控多臺(tái)小型電機(jī)，節(jié)電效果更明顯。同時(shí)可
減少電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的沖擊電流對(duì)其它電氣設(shè)備的
影響。
4、抑制高次諧波
電源中的高次諧波一部分是由市電送過來的，
另一部分是低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的。上述諧波
不僅造成電能的浪費(fèi)，而且不僅造成變壓器因渦流
及損耗的加大而過熱、電動(dòng)機(jī)過熱及轉(zhuǎn)矩下降，而
且低壓電容器柜中電容器過熱， 中性線電流增大
等。為抑制高次諧波，該裝置內(nèi)部并聯(lián)了一個(gè)消除
線圈，它可以阻止市電送來的高次諧波，同時(shí)能抑
制低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流。通?？梢?
制30--~50％或以上的高次諧波值，上述措施也獲得
了一定程度的節(jié)電效果。
5、降低了線路，變壓器及電機(jī)繞組的銅耗
隨著諧波高頻率上升，高頻電流的增大，而導(dǎo)
致交流電阻的增大，線損增加。由于該裝置平衡了
三相電壓，抑止了高次諧波，為此降低了線路，變
壓器及電機(jī)繞組等的銅耗。按銅耗公式P=I 2R來看，
減少電流值及電阻值對(duì)銅耗有明顯的減少。特別是
長(zhǎng)線路及電流值較大的線路，節(jié)電效果更為理想。
6、改善功率因數(shù)
該裝置依靠線圈移相的方式提高用電設(shè)備的功率
因數(shù)，采用了調(diào)整組別結(jié)線的方式來調(diào)整各相輸出
電流與電壓相位，從而提高了功率因數(shù)，降低了用
戶的線路損耗。
7、平衡電流或電壓的瞬間變動(dòng)
由于該裝置采用了較理想的磁性材料和特殊的結(jié)
線來平穩(wěn)電流或電壓的瞬間變動(dòng)，為此對(duì)用電設(shè)備
起到了保護(hù)作用，使用電設(shè)備免受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的
侵害，確保了機(jī)電設(shè)備及電子設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。同
時(shí)保證了工廠產(chǎn)品的合格率， 延長(zhǎng)了用電設(shè)備的使
用壽命(使用省電裝置比沒有省電裝置用電設(shè)備的
使用壽命延長(zhǎng)了2～3倍)。
該裝置是一套綜合性的節(jié)能設(shè)備。綜合上述各部
分的節(jié)電功能，總體可節(jié)電10--~20％或以上，同時(shí)改
善了用電環(huán)境，凈化了電路，提高了用電設(shè)備的使用
壽命。該節(jié)電裝置已在我國(guó)許多單位安裝并投入運(yùn)
行，效果良好。節(jié)電情況詳見表2。
日本生產(chǎn)的節(jié)電裝置已安裝的單位及省電率 表2
單位名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 安裝時(shí)間 省電率
深圳 日立信電電纜廠 2000安培 1臺(tái) 2003年 12 省電
380伏 月 12．4％
上海市靜安區(qū)中心醫(yī) 1500安培 2002年12 省電
院 380伏 1臺(tái) 月31日 13
．91％
北京廣州大廈 2650安培 1臺(tái) 2000年 10 省電
380伏 月2O日 13．2％
佛山雷冊(cè)達(dá)制衣有限 300安培 2001焦4 省電
公司 380伏 1臺(tái) 月24日 17
．9％
臺(tái)灣上運(yùn)電機(jī)工程有 150安培 2000年10 省電
限公司 380伏 1臺(tái) 月25日 14_35％
武漢鋼鐵集團(tuán)軋板廠 150安培 1臺(tái) 2001焦 8 省電
380伏 月2日 21．O5％
東莞謝崗金輝塑料五 600安培 1臺(tái) 2OO2年1 省電
金電鍍廠 380伏 月31日 10．2％
肇慶市廣東風(fēng)華高新 1500安培 2001年12 省電
科技(電路)集團(tuán)有 380伏 2臺(tái) 月8日 13．9％
限公司 I900安培 2001年 12 省電
380伏 月31日 13．5％
湖南金德管業(yè)團(tuán)宏工 1900安培 1臺(tái) 2003年7 省電
業(yè)園 380伏 月 10．3％
參考文獻(xiàn)
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[3]《諧波的危害與抑制》(《電氣與智能建筑》2 0 0 5年7
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