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(shù)水平也在不斷提升, 然而在能源的高效利用方面, 國內(nèi)與國外高超的冶金技術(shù)水平相比,還存在一定的差距。我國是個(gè)能源消耗大國,且能源相對短缺,但能源浪費(fèi)卻很嚴(yán)重。無論是配電系統(tǒng)還是用電設(shè)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(shè)計(jì)人員必須認(rèn)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(diǎn)對冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)與措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞冶金企業(yè) 供配電系統(tǒng) 節(jié)能設(shè)計(jì) 節(jié)能措施

供配電系統(tǒng)節(jié)能問題,不僅關(guān)系著冶金企業(yè)的發(fā)展,而且還關(guān)系著可持續(xù)發(fā)展及當(dāng)前生態(tài)社會(huì)的建設(shè),因此在當(dāng)前的形勢下,加強(qiáng)對冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)與實(shí)施措施的研究,具有非常重大的現(xiàn)實(shí)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(diǎn)是：建立和健全節(jié)能管理機(jī)制,正確設(shè)計(jì)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(shè)備,通過科學(xué)管理和合理組織生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)供配電及用電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能的總方針是要堅(jiān)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(jì)必須長期堅(jiān)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(dòng),可促進(jìn)有限的電力資源得到更加高效的利用,為社會(huì)創(chuàng)造更多的財(cái)富。

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

2 冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

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(shù)經(jīng)濟(jì)前提下進(jìn)行。在設(shè)計(jì)冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)總體方案時(shí),根據(jù)對負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、負(fù)荷分布、用電設(shè)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(shè)計(jì)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(dāng)冶金企業(yè)處于連續(xù)生產(chǎn)時(shí)期時(shí),安排的生產(chǎn)任務(wù)比較多,此時(shí)產(chǎn)品的提高冶金產(chǎn)品的產(chǎn)量是本時(shí)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(jìn)而形成剛性較強(qiáng)的用電負(fù)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(shí)期不再成為主要矛盾。此時(shí),可根據(jù)冶金企業(yè)的現(xiàn)有設(shè)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(fù)荷特點(diǎn)

通常情況下,對于用電負(fù)荷來說,當(dāng)持續(xù)地滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí),負(fù)荷曲線相對較高,而因?yàn)槭沁B續(xù)組織冶金產(chǎn)品的生產(chǎn),與之相對應(yīng)地負(fù)荷曲線相對平穩(wěn)。但是與間斷生產(chǎn)相對應(yīng)的負(fù)荷曲線波動(dòng)大且位置較低,大幅度的負(fù)荷曲線波動(dòng)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(shè)計(jì)與措施

冶金系統(tǒng)供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的要點(diǎn)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(shè)備,配電線路優(yōu)化,供配電設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,提高用電平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比,提高系統(tǒng)功率因數(shù)。

4.1 根據(jù)用電性質(zhì)、用電容量選擇合理供電電壓和供電方式

進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)根據(jù)負(fù)荷容量、供電距離及負(fù)荷分布、用電設(shè)備特點(diǎn)等因素,合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)和供電電壓。確定負(fù)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(fù)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(shè)計(jì)時(shí)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(fù)載損耗。在選擇變壓器容量和臺數(shù)時(shí),應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況,綜合考慮投資和年運(yùn)行費(fèi)用,對負(fù)荷合理分配,選取容量和電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器,提高變壓器負(fù)載率,使變壓器在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)運(yùn)行,最好在最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)運(yùn)行。選擇負(fù)荷性質(zhì)類似和重要程度等級相同的負(fù)荷由同一臺變壓器供電,對車間內(nèi)停產(chǎn)后仍不能停電的負(fù)荷,設(shè)置專用變壓器,大型廠房及非三班制車間宜設(shè)置專用照明變壓器。

合理選擇線路導(dǎo)線截面。對于較長的固定線路,可以考慮在滿足載流量、動(dòng)熱穩(wěn)定、保護(hù)配合及電壓降要求的前提下,設(shè)計(jì)選定導(dǎo)線截面時(shí)綜合考慮節(jié)能效果,盡量選用電阻率較小的導(dǎo)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(shè)備,提高系統(tǒng)功率因數(shù)

設(shè)計(jì)優(yōu)先選擇高效節(jié)能、高功率因數(shù)的電氣設(shè)備,對于新建的直流傳動(dòng)設(shè)備,均采用晶閘管變流裝置供電,從本質(zhì)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(shè)備的能力,節(jié)約設(shè)備投資。

提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù),首先提高用電設(shè)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(diào)整工藝流程,改善電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),使電能得到最充分的利用,合理使用異步電動(dòng)機(jī)及變壓器,變壓器要做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,正確設(shè)計(jì)和選用變流裝置,對直流設(shè)備,應(yīng)采用硅整流或晶閘管整流裝置,取代變流機(jī)組、汞弧整理器等直流電源設(shè)備,限制電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī)的空載運(yùn)轉(zhuǎn),設(shè)計(jì)中對空載率大于50%的電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī),可安裝空載斷電裝置,對大、中型連續(xù)運(yùn)行的膠帶運(yùn)輸系統(tǒng),可采用空載自停控制裝置,條件允許時(shí),用同等容量的同步電動(dòng)機(jī)代替異步電動(dòng)機(jī),在經(jīng)濟(jì)合算的前提下,也可采用異步電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行。

當(dāng)自然功率因數(shù)仍達(dá)不到規(guī)范要求時(shí),需采取人工補(bǔ)償措施。企業(yè)在提高自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)在負(fù)荷側(cè)合理裝設(shè)集中與就地?zé)o功補(bǔ)償裝置,在企業(yè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)應(yīng)不低于0.90,低負(fù)荷時(shí),應(yīng)調(diào)整無功補(bǔ)償裝置的容量,不得過補(bǔ)償,對車間內(nèi)供電系統(tǒng),根據(jù)負(fù)荷性質(zhì),應(yīng)分別采取以下措施進(jìn)行無功補(bǔ)償：在車間負(fù)荷變動(dòng)大的變電所母線上,應(yīng)采用集中功率因數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償和SC無功自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)墓?jié)電措施,當(dāng)工藝調(diào)節(jié)適當(dāng),證明工藝設(shè)備采用同步電動(dòng)機(jī)合理時(shí),可利用同步電動(dòng)機(jī)過勵(lì)磁超前運(yùn)行,以補(bǔ)償系統(tǒng)的感性無功功率,當(dāng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確認(rèn)采用同步電動(dòng)機(jī)作為無功補(bǔ)償裝置合理時(shí),可采用同步電動(dòng)機(jī)作為無功補(bǔ)償裝置。

4.4 優(yōu)化配電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

根據(jù)用電負(fù)荷的特性及變化規(guī)律,通過運(yùn)行方式的擇優(yōu),合理調(diào)整負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 一是提高配電網(wǎng)負(fù)荷率節(jié)電降損。負(fù)荷率低標(biāo)志負(fù)荷曲線波動(dòng)大,負(fù)荷率越高表明負(fù)荷波動(dòng)越接近平均值,即負(fù)荷曲線趨于平直。資料表明,負(fù)荷率提高10%,線損可降低2%。二是調(diào)整企業(yè)用電設(shè)備的工作狀態(tài),合理分配與平衡負(fù)荷,使企業(yè)用電均衡化,提高企業(yè)負(fù)荷率。根據(jù)不同的用電情況,企業(yè)日負(fù)荷率應(yīng)不低于以下指標(biāo)：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(shè)備能力,也是緩解電力供需矛盾、實(shí)現(xiàn)均衡用電的重要手段之一,同時(shí)還能夠減少電力線路、電力變壓器等供電設(shè)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(fù)荷。低壓電網(wǎng)如果在運(yùn)行中三相負(fù)荷不平衡,會(huì)在線路、變壓器上增加損耗,三相不平衡負(fù)荷電流愈大,損耗增加愈大。

4.5 電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)

4.5.1 根據(jù)電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原則合理選用電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)類型應(yīng)在滿足電動(dòng)機(jī)安全、起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速等方面要求的情況下,以節(jié)能的原則來選擇,電動(dòng)機(jī)功率的選擇,應(yīng)根據(jù)負(fù)載特性和運(yùn)行要求合理選擇,使電動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍內(nèi)。

4.5.2 采用高效率電動(dòng)機(jī),減少電動(dòng)機(jī)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(dòng)轉(zhuǎn)矩提高等特點(diǎn)的高效電動(dòng)機(jī),其能效指標(biāo)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及節(jié)能評價(jià)值》GB18613—2006節(jié)能平均值的規(guī)定。

4.5.3 輕載電動(dòng)機(jī)采取降壓運(yùn)行方式

對輕載電動(dòng)機(jī)采取降壓運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能,異步電動(dòng)機(jī)采取調(diào)壓節(jié)電措施,經(jīng)綜合功率損耗與節(jié)約功率計(jì)算及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、過載能力的校驗(yàn)后,在滿足機(jī)械負(fù)載要求的條件下,使調(diào)壓的電動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行范圍內(nèi)。

4.5.4 電動(dòng)機(jī)無功功率就地補(bǔ)償

在安全、經(jīng)濟(jì)合理的條件下,對異步電動(dòng)機(jī)采取就地補(bǔ)償無功功率,提高功率因數(shù),降低線損,達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

5 結(jié)語

我國工業(yè)化強(qiáng)國目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要強(qiáng)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(shù),不僅是保持冶金工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要, 也是保護(hù)環(huán)境、建設(shè)和諧社會(huì)的要求。因此我們應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)對冶金新技術(shù)重要性的認(rèn)識,加強(qiáng)對冶金企業(yè)供配電系統(tǒng)新型設(shè)計(jì)的跟蹤和研究,為建設(shè)生態(tài)型、環(huán)境友好型的冶金工業(yè)而努力。

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