摘 要 中国冶金业在近年来处于高速发展阶段,冶金工业的技术水平也在不断提升, 然而在能源的高效利用方面, 国内与国外高超的冶金技术水平相比,还存在一定的差距。我国是个能源消耗大国,且能源相对短缺,但能源浪费却很严重。无论是配电系统还是用电设备选型都存在着节能的巨大潜力,节约电能已成为每位电气设计人员必须认真考虑的问题。本文综述了冶金企业供配电系统节能的重要意义和总体规划,并重点对冶金企业供配电系统节能设计与措施进行了分析。
关键词冶金企业 供配电系统 节能设计 节能措施
供配电系统节能问题,不仅关系着冶金企业的发展,而且还关系着可持续发展及当前生态社会的建设,因此在当前的形势下,加强对冶金企业供配电系统节能设计与实施措施的研究,具有非常重大的现实意义。
1 冶金企业供配电系统节能
冶金企业为高耗能企业,节能的重点是：建立和健全节能管理机制,正确设计供配电系统,改革高耗能工艺,选用节能产品,更换改造低效设备,通过科学管理和合理组织生产,实现供配电及用电设备的经济运行。冶金企业供配电系统节能的总方针是要坚持电力资源开发与节约并重,把节约电力资源摆在优先位置。
节约电能是我国发展经济必须长期坚持的重要方针。对于冶金企业来说,其意义主要体现如下：
第一,缓解冶金企业供配电系统中的电力供需矛盾。全国冶金企业普遍开展节约电能活动,可促进有限的电力资源得到更加高效的利用,为社会创造更多的财富。
第二,提高冶金企业的经济效益。节约用电,既降低冶金企业的电费开销,减少生产产品的成本,同时为冶金企业积累更多资金,有利于继续扩大生产。
2 冶金企业供配电系统整体设计
冶金企业供配电系统节能的主要方向是减少供配电系统电能的损失,对冶金企业供配电系统的总体规划必须在技术经济前提下进行。在设计冶金企业供配电系统总体方案时,根据对负荷性质、用电容量、负荷分布、用电设备特性、供电距离等因素的综合考虑,选择合理的电压等级,通过减少配变电级数来确定设计方案
3 冶金企业多变的生产方式对企业供配电系统的要求
3.1 冶金企业供配电系统中生产灵活性与供电可靠性的要求不同
当冶金企业处于连续生产时期时,安排的生产任务比较多,此时产品的提高冶金产品的产量是本时期的主要目的,从而决定了在连续生产的情况下,生产方式的安排相对比较固定,进而形成刚性较强的用电负荷曲线,而从冶金企业供配电的角度来说,持续的生产对供电可靠性、稳定性、连续性要求较高。但是对于产品的产量而言,其在间断生产时期不再成为主要矛盾。此时,可根据冶金企业的现有设备、库存以及人员情况或供能的条件来组织生产,通常生产方式的选择范围更大一些。
3.2 冶金企业供配电系统的用电负荷特点
通常情况下,对于用电负荷来说,当持续地满负荷生产时,负荷曲线相对较高,而因为是连续组织冶金产品的生产,与之相对应地负荷曲线相对平稳。但是与间断生产相对应的负荷曲线波动大且位置较低,大幅度的负荷曲线波动主要由于企业生产安排的影响。
4 冶金企业供配电系统节能设计与措施
冶金系统供配电系统节能设计的要点是：降低变压器损耗,降低输配电线路损耗,采用高效节能、高功率因数电气设备,配电线路优化,供配电设备经济运行,提高用电平均负荷与最大负荷之比,提高系统功率因数。
4.1 根据用电性质、用电容量选择合理供电电压和供电方式
进行供配电系统设计时,首先应根据负荷容量、供电距离及负荷分布、用电设备特点等因素,合理设计供配电系统和供电电压。确定负荷中心的最佳位置,减少或避免超供电半径供电现象。减少变压器级数,缩短供电半径,减少线路损失。避免重复降压,简化电压等级。
4.2 降低变压器与输变电线路损耗
配电变压器损失在配电系统电能损失中占有很大比重, 减少配电变压器损失,对降低综合损失具有重要的作用,设计时需优先选择新型节能变压器,尽量选择第四代非晶合金铁心变压器,铁磁损耗极小,降低变压器空载损耗和负载损耗。在选择变压器容量和台数时,应根据负荷情况,综合考虑投资和年运行费用,对负荷合理分配,选取容量和电力负荷相适应的变压器,提高变压器负载率,使变压器在经济运行区运行,最好在最佳经济运行区运行。选择负荷性质类似和重要程度等级相同的负荷由同一台变压器供电,对车间内停产后仍不能停电的负荷,设置专用变压器,大型厂房及非三班制车间宜设置专用照明变压器。
合理选择线路导线截面。对于较长的固定线路,可以考虑在满足载流量、动热稳定、保护配合及电压降要求的前提下,设计选定导线截面时综合考虑节能效果,尽量选用电阻率较小的导线,尽可能减少线缆长度,并建立线损管理体系,制定线损管理制度。
4.3 采用高效节能、高功率因数电气设备,提高系统功率因数
设计优先选择高效节能、高功率因数的电气设备,对于新建的直流传动设备,均采用晶闸管变流装置供电,从本质上降低供配电系统的能耗。
提高供配电系统的功率因数,可以减少变压器的铜损,提高变压器的效率,减少线路和變压器的电压损失,可以增加发、配电设备的能力,节约设备投资。
提高供配电系统的功率因数,首先提高用电设备的自然功率因数,改善提高自然功率因数可采取以下主要措施：合理安排和调整工艺流程,改善电气设备的运行状态,使电能得到最充分的利用,合理使用异步电动机及变压器,变压器要做到经济运行,正确设计和选用变流装置,对直流设备,应采用硅整流或晶闸管整流装置,取代变流机组、汞弧整理器等直流电源设备,限制电动机和电焊机的空载运转,设计中对空载率大于50%的电动机和电焊机,可安装空载断电装置,对大、中型连续运行的胶带运输系统,可采用空载自停控制装置,条件允许时,用同等容量的同步电动机代替异步电动机,在经济合算的前提下,也可采用异步电动机同步化运行。
当自然功率因数仍达不到规范要求时,需采取人工补偿措施。企业在提高自然功率因数的基础上,应在负荷侧合理装设集中与就地无功补偿装置,在企业最大负荷时的功率因数应不低于0.90,低负荷时,应调整无功补偿装置的容量,不得过补偿,对车间内供电系统,根据负荷性质,应分别采取以下措施进行无功补偿：在车间负荷变动大的变电所母线上,应采用集中功率因数自动调节补偿和SC无功自动调节补偿的节电措施,当工艺调节适当,证明工艺设备采用同步电动机合理时,可利用同步电动机过励磁超前运行,以补偿系统的感性无功功率,当经技术经济比较,确认采用同步电动机作为无功补偿装置合理时,可采用同步电动机作为无功补偿装置。
4.4 优化配电网,实现配电网的经济运行
根据用电负荷的特性及变化规律,通过运行方式的择优,合理调整负荷,实现配电网的经济运行。 一是提高配电网负荷率节电降损。负荷率低标志负荷曲线波动大,负荷率越高表明负荷波动越接近平均值,即负荷曲线趋于平直。资料表明,负荷率提高10%,线损可降低2%。二是调整企业用电设备的工作状态,合理分配与平衡负荷,使企业用电均衡化,提高企业负荷率。根据不同的用电情况,企业日负荷率应不低于以下指标：连续性生产95%,三班制生产85%,二班制生产60%,一班制生产30%。三是削峰填谷节电降损。削峰填谷的主要作用是合理利用国家资源,充分利用发、供电设备能力,也是缓解电力供需矛盾、实现均衡用电的重要手段之一,同时还能够减少电力线路、电力变压器等供电设备的有功损耗和无功消耗,具有节电的作用。四是平衡三相负荷。低压电网如果在运行中三相负荷不平衡,会在线路、变压器上增加损耗,三相不平衡负荷电流愈大,损耗增加愈大。
4.5 電动机节能设计
4.5.1 根据电动机经济运行的原则合理选用电动机
电动机类型应在满足电动机安全、起动、制动、调速等方面要求的情况下,以节能的原则来选择,电动机功率的选择,应根据负载特性和运行要求合理选择,使电动机工作在经济运行范围内。
4.5.2 采用高效率电动机,减少电动机损耗
选用Y系列、YX系列、Y2-E系列等具有耗能低、效率高、效率曲线平坦、功率因数提高、起动转矩提高等特点的高效电动机,其能效指标符合现行国家标准《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值》GB18613—2006节能平均值的规定。
4.5.3 轻载电动机采取降压运行方式
对轻载电动机采取降压运行方式实现节能,异步电动机采取调压节电措施,经综合功率损耗与节约功率计算及起动转矩、过载能力的校验后,在满足机械负载要求的条件下,使调压的电动机工作在经济运行范围内。
4.5.4 电动机无功功率就地补偿
在安全、经济合理的条件下,对异步电动机采取就地补偿无功功率,提高功率因数,降低线损,达到经济运行。
5 结语
我国工业化强国目标的实现需要强大的冶金工业作为支撑, 大力发展冶金企业供配电系统的的节能生产技术,不仅是保持冶金工业可持续发展的需要, 也是保护环境、建设和谐社会的要求。因此我们应进一步增强对冶金新技术重要性的认识,加强对冶金企业供配电系统新型设计的跟踪和研究,为建设生态型、环境友好型的冶金工业而努力。
参考文献：
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编辑：中冶有色技术网
来源：甘雪琼
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