摘 要 中國冶金業(yè)在近年來處于高速發(fā)展階段,冶金工業(yè)的技術水平也在不斷提升, 然而在能源的高效利用方面, 國內與國外高超的冶金技術水平相比,還存在一定的差距。我國是個能源消耗大國,且能源相對短缺,但能源浪費卻很嚴重。無論是配電系統(tǒng)還是用電設備選型都存在著節(jié)能的巨大潛力,節(jié)約電能已成為每位電氣設計人員必須認真考慮的問題。本文綜述了冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能的重要意義和總體規(guī)劃,并重點對冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能設計與措施進行了分析。

關鍵詞冶金企業(yè) 供配電系統(tǒng) 節(jié)能設計 節(jié)能措施

供配電系統(tǒng)節(jié)能問題,不僅關系著冶金企業(yè)的發(fā)展,而且還關系著可持續(xù)發(fā)展及當前生態(tài)社會的建設,因此在當前的形勢下,加強對冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能設計與實施措施的研究,具有非常重大的現(xiàn)實意義。

1 冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能

冶金企業(yè)為高耗能企業(yè),節(jié)能的重點是：建立和健全節(jié)能管理機制,正確設計供配電系統(tǒng),改革高耗能工藝,選用節(jié)能產(chǎn)品,更換改造低效設備,通過科學管理和合理組織生產(chǎn),實現(xiàn)供配電及用電設備的經(jīng)濟運行。冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能的總方針是要堅持電力資源開發(fā)與節(jié)約并重,把節(jié)約電力資源擺在優(yōu)先位置。

節(jié)約電能是我國發(fā)展經(jīng)濟必須長期堅持的重要方針。對于冶金企業(yè)來說,其意義主要體現(xiàn)如下：

第一,緩解冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)中的電力供需矛盾。全國冶金企業(yè)普遍開展節(jié)約電能活動,可促進有限的電力資源得到更加高效的利用,為社會創(chuàng)造更多的財富。

第二,提高冶金企業(yè)的經(jīng)濟效益。節(jié)約用電,既降低冶金企業(yè)的電費開銷,減少生產(chǎn)產(chǎn)品的成本,同時為冶金企業(yè)積累更多資金,有利于繼續(xù)擴大生產(chǎn)。

2 冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)整體設計

冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能的主要方向是減少供配電系統(tǒng)電能的損失,對冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)的總體規(guī)劃必須在技術經(jīng)濟前提下進行。在設計冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)總體方案時,根據(jù)對負荷性質、用電容量、負荷分布、用電設備特性、供電距離等因素的綜合考慮,選擇合理的電壓等級,通過減少配變電級數(shù)來確定設計方案

3 冶金企業(yè)多變的生產(chǎn)方式對企業(yè)供配電系統(tǒng)的要求

3.1 冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)中生產(chǎn)靈活性與供電可靠性的要求不同

當冶金企業(yè)處于連續(xù)生產(chǎn)時期時,安排的生產(chǎn)任務比較多,此時產(chǎn)品的提高冶金產(chǎn)品的產(chǎn)量是本時期的主要目的,從而決定了在連續(xù)生產(chǎn)的情況下,生產(chǎn)方式的安排相對比較固定,進而形成剛性較強的用電負荷曲線,而從冶金企業(yè)供配電的角度來說,持續(xù)的生產(chǎn)對供電可靠性、穩(wěn)定性、連續(xù)性要求較高。但是對于產(chǎn)品的產(chǎn)量而言,其在間斷生產(chǎn)時期不再成為主要矛盾。此時,可根據(jù)冶金企業(yè)的現(xiàn)有設備、庫存以及人員情況或供能的條件來組織生產(chǎn),通常生產(chǎn)方式的選擇范圍更大一些。

3.2 冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)的用電負荷特點

通常情況下,對于用電負荷來說,當持續(xù)地滿負荷生產(chǎn)時,負荷曲線相對較高,而因為是連續(xù)組織冶金產(chǎn)品的生產(chǎn),與之相對應地負荷曲線相對平穩(wěn)。但是與間斷生產(chǎn)相對應的負荷曲線波動大且位置較低,大幅度的負荷曲線波動主要由于企業(yè)生產(chǎn)安排的影響。

4 冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能設計與措施

冶金系統(tǒng)供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的要點是：降低變壓器損耗,降低輸配電線路損耗,采用高效節(jié)能、高功率因數(shù)電氣設備,配電線路優(yōu)化,供配電設備經(jīng)濟運行,提高用電平均負荷與最大負荷之比,提高系統(tǒng)功率因數(shù)。

4.1 根據(jù)用電性質、用電容量選擇合理供電電壓和供電方式

進行供配電系統(tǒng)設計時,首先應根據(jù)負荷容量、供電距離及負荷分布、用電設備特點等因素,合理設計供配電系統(tǒng)和供電電壓。確定負荷中心的最佳位置,減少或避免超供電半徑供電現(xiàn)象。減少變壓器級數(shù),縮短供電半徑,減少線路損失。避免重復降壓,簡化電壓等級。

4.2 降低變壓器與輸變電線路損耗

配電變壓器損失在配電系統(tǒng)電能損失中占有很大比重, 減少配電變壓器損失,對降低綜合損失具有重要的作用,設計時需優(yōu)先選擇新型節(jié)能變壓器,盡量選擇第四代非晶合金鐵心變壓器,鐵磁損耗極小,降低變壓器空載損耗和負載損耗。在選擇變壓器容量和臺數(shù)時,應根據(jù)負荷情況,綜合考慮投資和年運行費用,對負荷合理分配,選取容量和電力負荷相適應的變壓器,提高變壓器負載率,使變壓器在經(jīng)濟運行區(qū)運行,最好在最佳經(jīng)濟運行區(qū)運行。選擇負荷性質類似和重要程度等級相同的負荷由同一臺變壓器供電,對車間內停產(chǎn)后仍不能停電的負荷,設置專用變壓器,大型廠房及非三班制車間宜設置專用照明變壓器。

合理選擇線路導線截面。對于較長的固定線路,可以考慮在滿足載流量、動熱穩(wěn)定、保護配合及電壓降要求的前提下,設計選定導線截面時綜合考慮節(jié)能效果,盡量選用電阻率較小的導線,盡可能減少線纜長度,并建立線損管理體系,制定線損管理制度。

4.3 采用高效節(jié)能、高功率因數(shù)電氣設備,提高系統(tǒng)功率因數(shù)

設計優(yōu)先選擇高效節(jié)能、高功率因數(shù)的電氣設備,對于新建的直流傳動設備,均采用晶閘管變流裝置供電,從本質上降低供配電系統(tǒng)的能耗。

提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù),可以減少變壓器的銅損,提高變壓器的效率,減少線路和變壓器的電壓損失,可以增加發(fā)、配電設備的能力,節(jié)約設備投資。

提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù),首先提高用電設備的自然功率因數(shù),改善提高自然功率因數(shù)可采取以下主要措施：合理安排和調整工藝流程,改善電氣設備的運行狀態(tài),使電能得到最充分的利用,合理使用異步電動機及變壓器,變壓器要做到經(jīng)濟運行,正確設計和選用變流裝置,對直流設備,應采用硅整流或晶閘管整流裝置,取代變流機組、汞弧整理器等直流電源設備,限制電動機和電焊機的空載運轉,設計中對空載率大于50%的電動機和電焊機,可安裝空載斷電裝置,對大、中型連續(xù)運行的膠帶運輸系統(tǒng),可采用空載自停控制裝置,條件允許時,用同等容量的同步電動機代替異步電動機,在經(jīng)濟合算的前提下,也可采用異步電動機同步化運行。

當自然功率因數(shù)仍達不到規(guī)范要求時,需采取人工補償措施。企業(yè)在提高自然功率因數(shù)的基礎上,應在負荷側合理裝設集中與就地無功補償裝置,在企業(yè)最大負荷時的功率因數(shù)應不低于0.90,低負荷時,應調整無功補償裝置的容量,不得過補償,對車間內供電系統(tǒng),根據(jù)負荷性質,應分別采取以下措施進行無功補償：在車間負荷變動大的變電所母線上,應采用集中功率因數(shù)自動調節(jié)補償和SC無功自動調節(jié)補償?shù)墓?jié)電措施,當工藝調節(jié)適當,證明工藝設備采用同步電動機合理時,可利用同步電動機過勵磁超前運行,以補償系統(tǒng)的感性無功功率,當經(jīng)技術經(jīng)濟比較,確認采用同步電動機作為無功補償裝置合理時,可采用同步電動機作為無功補償裝置。

4.4 優(yōu)化配電網(wǎng),實現(xiàn)配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行

根據(jù)用電負荷的特性及變化規(guī)律,通過運行方式的擇優(yōu),合理調整負荷,實現(xiàn)配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。 一是提高配電網(wǎng)負荷率節(jié)電降損。負荷率低標志負荷曲線波動大,負荷率越高表明負荷波動越接近平均值,即負荷曲線趨于平直。資料表明,負荷率提高10%,線損可降低2%。二是調整企業(yè)用電設備的工作狀態(tài),合理分配與平衡負荷,使企業(yè)用電均衡化,提高企業(yè)負荷率。根據(jù)不同的用電情況,企業(yè)日負荷率應不低于以下指標：連續(xù)性生產(chǎn)95%,三班制生產(chǎn)85%,二班制生產(chǎn)60%,一班制生產(chǎn)30%。三是削峰填谷節(jié)電降損。削峰填谷的主要作用是合理利用國家資源,充分利用發(fā)、供電設備能力,也是緩解電力供需矛盾、實現(xiàn)均衡用電的重要手段之一,同時還能夠減少電力線路、電力變壓器等供電設備的有功損耗和無功消耗,具有節(jié)電的作用。四是平衡三相負荷。低壓電網(wǎng)如果在運行中三相負荷不平衡,會在線路、變壓器上增加損耗,三相不平衡負荷電流愈大,損耗增加愈大。

4.5 電動機節(jié)能設計

4.5.1 根據(jù)電動機經(jīng)濟運行的原則合理選用電動機

電動機類型應在滿足電動機安全、起動、制動、調速等方面要求的情況下,以節(jié)能的原則來選擇,電動機功率的選擇,應根據(jù)負載特性和運行要求合理選擇,使電動機工作在經(jīng)濟運行范圍內。

4.5.2 采用高效率電動機,減少電動機損耗

選用Y系列、YX系列、Y2-E系列等具有耗能低、效率高、效率曲線平坦、功率因數(shù)提高、起動轉矩提高等特點的高效電動機,其能效指標符合現(xiàn)行國家標準《中小型三相異步電動機能效限定值及節(jié)能評價值》GB18613—2006節(jié)能平均值的規(guī)定。

4.5.3 輕載電動機采取降壓運行方式

對輕載電動機采取降壓運行方式實現(xiàn)節(jié)能,異步電動機采取調壓節(jié)電措施,經(jīng)綜合功率損耗與節(jié)約功率計算及起動轉矩、過載能力的校驗后,在滿足機械負載要求的條件下,使調壓的電動機工作在經(jīng)濟運行范圍內。

4.5.4 電動機無功功率就地補償

在安全、經(jīng)濟合理的條件下,對異步電動機采取就地補償無功功率,提高功率因數(shù),降低線損,達到經(jīng)濟運行。

5 結語

我國工業(yè)化強國目標的實現(xiàn)需要強大的冶金工業(yè)作為支撐, 大力發(fā)展冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)的的節(jié)能生產(chǎn)技術,不僅是保持冶金工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要, 也是保護環(huán)境、建設和諧社會的要求。因此我們應進一步增強對冶金新技術重要性的認識,加強對冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)新型設計的跟蹤和研究,為建設生態(tài)型、環(huán)境友好型的冶金工業(yè)而努力。

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