电气节能技术优化方法探究

凌旺

[摘要]节电的出路在于坚持科学管理。依靠技术进步，走合理用电、节约用电、提高电能利用率的道路，大幅度地降低单位产品电耗，以最少的电能创造最大的财富。改革开放之后电力工业体制不断改革，在实行多家办电、积极合理利用外资和多渠道资金运用多种电价和鼓励竞争等有效政策的激励下，电力工业实行“政企分开省为实体联合电网统一调度集资办电”的方针，大大地调动了地方办电的积极性，使电力建设在发展规模、速度和技术水平上不断刷新纪录、跨上新的台阶。电厂作为煤炭的消费大户，对于社会环境的改革和优化有着非常重要的作用。对于电厂而言，如何更好地贯彻《节能法》、落实《节能条例》，提高能效具有十分重要的现实意义。因此，要想做好电厂节能减排，提高发电效率必须优化电气节能技术。

[关键词]电气；节能技术；优化方法

[DOI]1013939/jcnkizgsc201535205

国家对能源工业和节能、节电非常重视，在“十一五”规划中明确提出了单位国内生产总值能耗比“十五”要降低20%。电力在各项能源消耗领域所占的比重较大，强化在用电、配电、供电方面的节能降耗势在必行，本文主要从技术优化、可再生能源发电、降低综合线损等方面提出了节能技术优化的几点措施。

1优化电厂供配电系统设计

11合理估算电容量

在电厂节能环节，合理的供配电系统设计是电气节能的重要前提。对工程用电容量的合理估计，能够确保供电方案的合理性。从设计角度来看，一方面，要加强对电容量的调查研究，而不是根据指导书闭门照册，通过实际调研获取一手数据；另一方面，要进行技术的优化，设计出估算电容量的技术和产品，做到真正意义上的节能。

12优化变配电站的选址

变配电站地址的选择是一项综合、复杂的工程，也是电力基本建设的重要部分。从一定意义上讲，变配电站地址的选择是否合理，对于电厂建设速度、建设投资、运行的安全性和经济性都起着至关重要的作用。在变配电站地址选择的时候应该根据电力系统的布局和规划要求，尽最大可能接近主要用户，这样能够减少电能的中途消耗、减少输配电线路的投资，同时能够更好地减少电气设备发生故障的概率。

13合理设计电力需求方内部配电系统

电力的输送对象是多种多样的，但是都存在内部需求方配电合理性的问题。所以说，在电力需求方内部配电的过程中，应该减少配电级数，根据需求方的特点合理设计配电路径。设计中在允许的场合可以采取隔离开关的形式，从而更好地减少配电级数，确保电力的合理利用。

2优化电厂节能技术的推广

21合理选择变压器

在电厂变压器的选择中，应该从变压器容量、电压、环境、电流等方面进行考虑，电厂人员应该根据用户的基本情况选择变压器的容量。通常情况下，在正常运行过程中，应该把变压器的效率定在95%左右，如果发现额度低于90%，那么应该及时更换变压器。与此同时，在变压器的选择过程中，根据线路电源决定变压器的一次绕组电压值，确保电力的合理使用。

22降低发电能耗

国家发改委明确提出：要求在发电调度中要考虑可再生能源和低耗能机组发电。所以说，电力公司应该根据发改委的要求制定新的规划，以经济、节能、环保为基础，优化调度能耗机组发电，缩减高能耗机组的使用，加大低能耗发电。同时，要加大可再生能源的发电力度。要充分利用太阳能、风能、生物能、海洋能等，不断优化电力技能的技术，积极发展太阳能光伏发电，不断优化分布式供能系统，降低能源消耗。

23优化监控技术

随着当前智能化和网络技术的发展，各种监控系统开始深入到电力节能领域。通过优化电力监控系统，不仅可以确保各环节电力的稳定、安全运行，同时还能够使整个电气系统的节能运行成为一种可能。例如，在走廊灯的设计过程中，完全可以采用声控灯，克服长明灯，同时还可以不断引入新的技术，如光控、声控灯，通过编程控制达到节约电能的作用。

3优化电厂运行中的综合线损技术

31优化电网规划

以城市电网运行为例，合理规划电网能够起到降低线损的作用。例如，在建设电网的过程中，要充分考虑到远期、近期地区的电力负荷密度、区外电源受电通道以及节能降损等情况，因地制宜，从各个电压级别协调发展的角度出发，建设高压配电网。同时，还应该采取积极的措施，采用低噪声、低能耗设备，提高电力的利用效率。

32做好电力变压器节能

首先，要积极做好变压器降耗改造技术。电厂相关方面应该采用非晶合金铁芯变压器，这种变压器具有低能耗、低噪声的特点，并且运行的费用也相对较低，所以说，要通过不断优化技术使用低损耗变压器；其次，要确保变压器的经济运行。要想确保变压器的经济运行，就要强化用电管理、加强供电，最终可以达到提供功率和节能的最终目的；最后，优化电网无功配置。大量无功电流在电网中会导致线路损耗增大，变压器利用率降低，用户电压跌落。无功补偿是利用技术措施降低线损的重要措施之一，在有功功率合理分配的同时，做到无功功率的合理分布。

33加强电厂用电侧管理技术

在电厂用电管理中，强化侧管理技术能够给电厂带来直接的经济效益，研究掌握负荷管理技术，采用先进的技术终端提升用电效率，对实现电力需求侧管理的目标意义重大。首先，要注意改变用户的用电方式。通过改变用户的用电方式，减少季节性的电网峰荷，提高电力系统运行的经济性和可靠性，节约电力建设投资，优化供电成本；其次，要不断提升终端用电的效率。通过选用高效的用电设备、采用能源替代方法等提高电力高效运行，改变消费行为，最终降低能耗，提高终端的用电效率；最后，电气布置及接线优化。从电气设备布置而言，尽量将需要散热的设备放在通风良好的场所，保证电气各环节布置的合理性，以最大限度地减少机械通风，确保电力的技能。

4提高功率因素的意义

41减少线路功率损耗，提高电网输电效率

（1）降低发电机有功功率的输出。

（2）降低输、变电设备的供电能力。

（3）造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。

（4）造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。

供配电线路的有功损耗为：

42提高功率因数，可减少电压损失

正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，还需要取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。

供配电线路的有功损耗为：

采用补偿电容提高功率因数后，电压损失△U减小，改善了电压质量。

43提高电力网的传输能力，提高设备利用率

由公式cos=PS=PP2+Q2=P3UI可知，在传送一定有功功率P的条件下，cos越高，输出电流就越小，传输能力越大。

44降低设备容量

以变压器为例，04kV线路功率因数提高后，线路电流减小，视在功率也减小，变压器传输能力是用视在功率衡量，因此也降低了变压器的负载率。因此，改善功率因数是充分发挥设备潜力，提高设备能力的有效方法。

5供配电系统节电——电动机节电

51电动机的无功就地补偿

将就地补偿装置安装在电动机附近，并直接与电动机连接在一起的补偿方式。笼式电动机通常采用并联电容器就地补偿方式。无功就地补偿的优点及注意事项如下表所示。

无功就地补偿的优点及注意事项

优点[]注意事项

1有利于降低电力系统线损，提高无功补偿经济当量值。

2有利于挖掘供电设备的潜力，减小配电线路导线的截面和配电变压器的容量。

3实施电动机无功就地补偿的投资，按现行电价计算，半年左右即可回收[]1对经常停用的电动机、年利用小时数很低的电动机，不宜采用就地补偿的方式。

2为了减少技术上的复杂性，对多速电动机，经常反复开停、点动或堵转的电动机（如电梯或吊车上的电动机），双向转动或反接制动的电动机也都不宜采用就地补偿[BG）F][HT]

52电动机的合理选型和节能改造

521电动机的合理选型

（1）选用节能型电动机，淘汰高能耗的老式电动机。

（2）合理选择电动机的型号。选择电机除了满足拖动功能外还应考虑其经济运行性能。

（3）合理选择电动机的额定容量。当负载率β在70%～100%时为经济运行区；当40%≤β≤70%时，为一般运行区；当β≤40%时为非经济运行区。

522合理设计电动机起动和运行方案

（1）对于大中型电动机的起动方案设计也有节能潜力可挖，若采用全压直接起动方式，则要求电力系统有足够大的容量，而实际运行时，电力系统负载率很低，影响供电效率，并且用直接起动方式易烧电机或影响电网其他设备运行。对于这类电机可采用降压等起动方式，既可以改善电机起动性能，又可以降低电机起动对电网容量的要求；既节约能源，又节约一次性投资。

（2）对于大型风机、短时满载运行而

长期处于轻载运行的电机，选择时应考虑调速运行方案，节能效果相对调节风门方式显著。

523老式电动机的节能改造

（1）更换电动机的外风扇，将电动机的外风扇更换为节能型的。对于不同型号的电动机，有对应型号的节能型风扇产品可供选用。主要用于单方向运转的2极和4极电动机，改后可提高效率135%～255%。

（2）采用磁性槽泥代替原来的槽楔，用磁性槽泥进行电动机节能改造后，可降低电动机的铁心损耗和附加损耗，提高效率，但起动转矩会下降10%～20%，因此仅适用于空载或轻载起动的电动机。

53电动机的调速节能

三相异步电动机转速公式为n=[SX（]60f[]p[SX）]（1-s），由此可见，改变供电频率、电动机的极对数及转差率s均可达到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转速两种。在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力耦合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速以及无换向器电动机调速等。

从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指调速时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力耦合器调速，能量损耗在液力耦合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。

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