供配电系统综合节能解决方案之探索.doc

关键词：综合节能 供配电系统 中式箱变 综合能消费用法
　　
　　1. 前言：
　　
　　目前我国能源供应与社会经济发展的矛盾十分突出，节约能源降低能耗的问题，已经成为关系到我国整治，经济发展的重要战略问题。“节能降耗：已成为我国的基本国策之一。
　　
　　供配电系统如何降低能耗，节约能源也越来越引起人们的关注，节能产品不断涌现，但受传统配电理念的影响，目前常常采用集中设置变配电所的方式，八十年代以前，住宅面积小，楼层低，每户用电量很小，再加当时配电网络管理水平有限，变配电所均采用集中设置的方式。随着社会经济水平的高速发展，人们生活水平的不断提高，住宅面积不断扩大，用电水平有了较大提高，小区面积越来越大，高层建筑比比皆是，因此对供配电系统也提出了更高的要求。
　　
　　随着用电量的增加，如果仍采用传统集中供配电的方式，势必配出大量的低压电缆，造成大量的低压线路损耗，增加有色金属的使用量，线路成本显著增加，同时室外土建施工量也猛然增长，由于近几年国内、国际铜资源紧缺，价格不断提高，电缆成本也越来越因其投资方的关注，降低线路损耗，减少电缆成本成为大家共同关注的焦点。
　　 　2. 当前常规解决措施及比较
　　
　　由于铜价的不断提高，人们在试图降低线路成本方面做了大量的努力，常用的有以下几种。
　　
　　2.1以铝带铜
　　
　　随着铜价的攀升，业内“以铝带铜“的呼声也与有所提高。尽管铝的资源丰富，重量轻，导电率较高，价格低廉，但其致命的弱点是强度低，容易蠕变、耐腐蚀性差、表面极易形成坚固的氧化膜，接触电阻大增，所以铝电缆的应用受到了极大的限制，在很多重要场所都不应用铝制电缆。
　　
　　2.2铜包铝电缆
　　
　　铜包铝电缆就是在铝芯线上均匀而连续的包覆铜层，使两种接触面上的铜与铝原子形成冶金结合，构成了一种铜层与铝杆合成一个整体的双金属层状复合材料。其充分发挥了铜的优良导电性能和铝的重量轻的特点，同时克服了铝的一些缺点。
　　
　　铜包铝比铜轻了很多，约为铜的40%左右，但电阻率与铝相差不多，约为铜的1.4-1.5倍。铜包铝虽然减少了铜的用量，减轻了电缆重量，价格也有相应的降低。但其抗拉强度比铜要差，再加铜层很薄，制造和施工工艺要求相应提高，并且废旧电缆的回收也将成为问题，
　　
　　2.3铝合金电缆
　　
　　为了减少电缆成本，目前市场还有一种替代品就是铝合金导体，铝合金导体是专为建筑应用而研发的，这改变了铝电缆的某些缺点，抗蠕性能提高，也更加柔软不易折断了，防腐性能更好了，是铜电缆的一种较好的替代品，在工程实践中得到了广泛的应用，但由于铝合金的电气特性如电阻率仍与铝相近，载流量接近铝电缆，所以相同载流量的电缆截面仍比铜要大1.6倍左右，既要放大一、二级使用，由于热膨胀系数的不同与铜连接时仍需配置专用的连接端子。
　　
　　2.4结论
　　
　　不同形式电缆主要电气性能是下列表一所示：
　　
　　表一

特性 铜包铝 铜 铝 铝合金
10% 15%
密度g/cm3 3.32 3.63 8.89 2.70
电阻率Ω.mm2/m 0.026 0.024 0.017 0.027 0.028
与铜的比值 1.53 1.41 1 1.59 1.64

　　
　　从表一可以看出，铜包铝，铝合金电缆尽管降低了电缆成本，但其电气性能（电阻率）均无太大的改进，同等截面时，线路损耗仍然比铜电缆要大1.4-1.5倍。因此，要从根本上解决线路损耗问题，就是要让高压深入到用电负荷的中心位置，减少低压电缆的配置，统筹规划配电系统。
　　 　　表二、

原方案 新方案
高压环网柜 XGN 台 4 电缆分接箱 C2SC 台 6
干式变压器 SCB-1000kVA 套 2 中式变电站 C3S-D 400kVA 套 2
低压配电柜 GCS 套 13 中式变电站 C3S-D 315kVA 套 3
高压电缆 YJV22-10kV-3*95 米 360 中式变电站 C3S-D 250kVA 套 2
低压电缆 YJV22-1kV-4*150 米 1480 中式变电站 C3S-D 200kVA 套 2
低压电缆 YJV22-1kV-4*120 米 2380 高压电缆 YJV22-10kV-3*95 米 1180
低压电缆 YJV22-1kV-4*50（主） 米 1230 低压电缆 YJV22-1kV-4*50 米 770
低压电缆 YJV22-1kV-4*50（备） 米 1230
主要电气设备比较




4.3中压一体划节能方案计算比较
　　
　　采用综合能效费用法即TOC法则对原方案和新方案的主材费CI和五年内损耗费CJ及总费用CT进行详细的计算，为了计算方便又不影响计算结果有大的偏差，计算时电缆长度测到楼的入口处，备用回路只计算主材费，不计损耗，主材费用中不包括室外电缆沟及变电所的土建费用。城市生活用电的最大负荷年利用小时数Tmax=2500小时，最大负荷年损耗小时数=1860小时，变压器全年运行时间按t=8760小时计算，电缆损耗按回路计算电流计算，设备价格均采用当前常用的公开价，计算结果如下表三所示：
　　
　　表三

项目
类型 设备费（万元）
A 电缆费（万元）
B 总设备费（万元）
CI 电缆损耗（万元）
E 变压器损耗（万元）
F 总损耗费（万元）
CJ 总费用（万元）
CT
原方案 157.90 166.30 324.20 87.24 12.07 99.31 423.51
新方案 191.83 31.31 223.14 6.35 23.86 30.21 253.35
新方案/原方案*100% 121% 19% 69% 7% 198% 30% 60%

　　
　　注：表中CI=A+B CJ=E+F CT=CI+CJ
　　
　　从上表可以看出，采用综合节能方案以后，尽管由于使10kV深入负荷中心后变压器的设备费和损耗略有增加，但由于大大减少了低压电缆的使用量，其成本费及损耗费大幅度下降，致使五年内总支出费用，减少了40%左右，系统损耗也明显降低，约为原方案的30%左右，初始投资也减少了30%左右，如果考虑室外电缆沟的土建费用，占用公共用地建变电站的费用等因素，初始投资减少的比例还会加大。
　　
　　5. 总结
　　
　　随着节能减排政策的深入实施，如何在供电配电系统中得以实现应引起广大设计师的关注，从而在工程实践中采用更合理，更节能的配电方案。减少系统能耗，充分响应国家节能政策，增加社会责任感，同时减少系统的初始投资和施工费用，占用较少的公共用地，为投资商节省大量投资，可以认为中压一体划节能解决方案是与社会共赢，与用户共赢的“双赢”解决方法。
　　
　　参考文献
　　
　　1.《工业与民用配电设计手册》第三版 中国电力出版社
　　
　　2.戴雅康 谢洪善 铜包铝线的特性及其建筑布线的开发《建筑电气》 2008.3 p9-13