解析大型工业企业的电气节能

2015-04-16陈亦然

建材与装饰 2015年17期

关键词：节电功率因数电能

陈亦然

（福建省华厦能源设计研究院有限公司）

解析大型工业企业的电气节能

陈亦然

（福建省华厦能源设计研究院有限公司）

大型工业企业要实现可持续发展，必然需要提高资源利用率、有效地控制住生产成本。电气节能对于大型工业企业而言极为重要，可以降低成本，提高经济效益。大型工业企业在进行电气节能的时候，应该综合考虑多种因素，不可以只以节能为代价，也不可以为了节能而节能，盲目地去增加投资。本文首先阐述了大型工业企业电气节能的前提，其次，就大型工业企业电气节能的主要方法进行了深入的探讨，提出了笔者的建议和看法，具有一定的参考价值。

大型工业企业；电气节能；方法

1　引言

我国是一个电力短缺的国家，电气节能是当前的一项重要技术政策，又是一种能源开发，对于国民经济的发展具有深远的影响。目前，我国电工产品耗电约占全国总发电量的70％，因此节约电能，对促进大型工业企业的发展具有重要意义。大型工业企业生产耗电高、用电量大，抓好各生产工序的节电，是电气节能的重要环节。要加强电能管理工作，合理组织生产和用电设备的经济运行，改革耗电高的工艺，逐步淘汰低效设备，推广节电新技术，提高电能利用率。通过节电工作，使各种产品耗电指标逐步达到国内和国际先进水平，以提高企业经济效益。

2　大型工业企业电气节能的前提

大型工业企业在进行电气节能的时候，应该综合考虑多种因素，不可以只以节能为代价，也不可以为了节能而节能，盲目地去增加投资。必须要以下列条件为前提：

（1）不影响产品的质量、性能和产量。

（2）不造成环境的恶化。要避免工作环境的恶化，例如，在减少照明器具时，必须考虑对工作人员的影响。排放的物质必须限制在环保部门允许的数值内。

（3）能够在短期内回收投资费用。为节电而花费的投资，能在2～5年内收回。另外，由于实行电气节能措施而使设备寿命缩短时，必须考虑在扣除设备的更新和维护费用后还有足够的效益。

（4）不引起其他费用提高和增加额外工作。最理想的电气节能措施是既节电又增加其他工作量。

3　大型工业企业电气节能的主要方法

3.1变压器的节电

大型工业企业中由于变压器运行时间长，且数量和容量都很大，因此变压器的总损耗也是相当大，降低变压器的电能损耗具有重要意义。

（1）采用优质硅钢片，改进铁芯结构，降低空载损耗。变压器的空载损耗一般约占变压器总损耗的20～30％。由于空载损耗不随负载变化而变化，对于大型工业企业中的中小型长期连续运行电力变压器而言，非常的重要，可以大大降低电能损耗。目前较先进的低损耗电力变压器，就是选用高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片和先进工艺制造的新系列节能变压器，具有损耗低、质量轻、效率高、抗冲击等优点。低损耗电力变压器的应用在节省电能和运行费用方面，已取得显著的经济效果。对旧有变压器的更新淘汰，应采用逐年更换，避免一次性投入费用过大，要用有限的资金达到最大的节电效果。

（2）合理选择变压器的负载率，有效减少变压器的功率损耗。变压器的铜损等于铁损时，变压器的损失率达到最低，此时的负载率称为有功经济负载系数。当固定变压器运行时，可以通过调负载率来降低损耗。大型工业企业在选用变压器的时候，不能够让其经济运行负载率过大或者过小，而应该让其限制在50～60％左右最为适宜。

3.2变配电设备的节电

（1）根据供电距离和负荷容量，合理地设计供电系统和选择电压，以减少电能损耗。

①考虑企业规模和供电距离，采用35～220kV等级电压，深入厂区负荷中心供电。自备电厂应布置在厂区负荷中心，减少配电线路损失。

②负荷集中的大型工业企业，应尽量采用35～220kV等级电压供电。

③根据技术经济比较，可采用相分裂导线，输送大容量负荷，以减少线路的损耗。

④配电系统的设置及供配电设备的选择，既要保证长期运行的技术经济合理，又要考虑建设中分批投产的需要。对分期建设期限较长的企业，宜采用多台变压器方案，避免设备轻载运行，增大损耗。

⑤对具有几个电压等级的供配电系统，在改建或扩建设计中，应减少电压层次，合理地进行升压改造。

（2）提高功率因数减少电能损耗。

①三相输电线路的功率损耗与功率因数的平方成反比，因此提高功率因数可以大大减少线路损耗。

②提高变压器二次侧的功率因数，可使总的负荷电流减少，从而减少铜损。

③提高功率因数，减少了无功电流，因而减少了线路及变压器的电流，从而减少了线路及变压器的电压损失。

④提高功率因数可以增加发配电设备的供电能力。

（3）提高用电设备的自然功率因数。

（4）提高企业的自然功率因数，主要措施有：

①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。

②合理使用异步电动机及变压器，变压器要作到经济运行。

③正确设计和选用变流装置，对直流设备的供电和励磁，应采用硅整流或晶闸管整流装置，取代变流机组、汞弧整流器等直流设备。

④限制电动机和电焊机的空载运转。对空载率大于50％的电动机和电焊机，可安装穿戴断电装置。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。

⑤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。

（5）功率因数的人工补偿。按全国供用电规则规定：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，在当地供电局规定的电网高峰负荷时功率因数应达到0.9以上。当自然功率因数达不到要求时，可采用人工补偿办法：

①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SVC无功自动调节补偿的节电措施。

②在车间负荷变动不大的变电所母线上，也可采用手动控制进行无功补偿。

3.3电动机的节电

（1）采用高效电动机。电动机损耗主要分为：铁损、铜损、杂散损耗和机械损耗。通过深入分析各种损耗，采取针对性的措施，提高效率和功率因数的高效率电动机，其总损耗比普通标准电动机减少20～30％，电动机的效率可以比普通的标准型提高3～ 6％。

（2）根据负荷特性合理地选择电动机。对旧有设备使用的电机，要进行必要的测试与计算，结合电机的工作环境及负载特点，选用适当的电机取代“大马拉小车”的电机，以提高电机运行的效率和功率因数。

（3）改变电动机绕组接法的节电方法。对经常处于轻负荷运行的电动机，应采用三角-星切换装置，将三角形接法的电动机改为星形接法，可以达到良好的节电效果。

（4）电动机的无功功率就地补偿。对距供电点较远的大、中容量连续运行工作制的电动机，应采用电动机的无功功率就地补偿装置，可以明显地提高功率因数，减少线路损失，提高变压器负载率。特别对于下列运行条件的电动机要首先应用：远离电源的水源泵站电动机；距离供电点200m以上的连续运行电动机；轻载或空载运行时间较长的电动机；YZR、YZ系列电动机；高负载率变压器供电的电动机。

（5）电动机节电的其他方法：对于经常轻载的生产机械，也可采用具有起动功能的轻载节电器，以达到“轻载降压运行节电”的目的；对大、中型电动机，宜更换为磁性槽楔，以便减少磁路损耗，提高效率；根据技术经济比较，大型恒速电动机应尽量选用同步机，并能进相运行，以提高自然功率因数。

3.4风机、水泵的节电

（1）调节电动机的转速。根据风机、水泵的压力流量特性曲线，流量与转速成比例，而功率与流量的三次方成比例，采用转速控制时，当流量减小，所需的功率近似按流量的三次方大幅下降，可以达到很好的节电效果。风机、水泵调速的方法主要有：对于小容量的笼型电动机，当流量只需几级调节时，可选用变极调速电动机；对于要求连续无级变流量控制，当为笼型电动机时，可采用变频调速或液力偶合调速，当为绕线型电动机时，可采用晶闸管串级调速。

（2）合理选型。无论是风机或泵类，设计选型要求合理，使风机与水泵的额定流量和压力尽量接近于工艺要求的流量与压力，从而设备运行时的工况，经常保持在高效区。

（3）采用高效设备。新设计的风机装置应选用高效率的新产品，可以明显提高节电效果。

（4）风机水泵其他的节电方法：

①减少空载运行时间。大型工业企业中有些风机水泵不是连续运行的，应严格控制该类设备的空载运转，力争做到间歇停开电动机。

②更换或改造低效设备。在改造设计中，风机效率低于70％时，应予以更换或改造。

3.5照明设备的节电

（1）减少照明设备的用电。加强管理工作，及时关闭无人作业区的照明；大型厂房的照明宜采用分区控制方式，避免浪费；尽量采用调光器，定时开关、节电开关等控制电气照明。

（2）减少照明供电线路的损失。主要方法有：

①照明电源线路应尽量采用三相四线制供电，以减少电压损失。

②除为了安全必须采用36V以下照明灯具外，应尽量采用较高电压的照明灯具。

③使用高功率因数的镇流器，以减少线路损失。

④应当使电气照明的工作电压保持在允许的电压偏移之内。在采用气体放电光源较多的场所，应采用补偿电容提高功率因数。