工厂供配电系统节能技术的设计与改进

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　　【摘 要】电力负荷需求增长与生态环境保护的协调发展引起各级政府和社会各界的高度关注，降低供配电系统线损及配电损失、贯彻落实节能减排目标是现阶段工业企业面临的主要问题。文章分析其节能设计，探讨其改进。
　　【关键词】工厂供配电系统节能技术；设计；改进
　　引言：
　　现代工业生产中，作为重要的能源和动力，电能的广泛应用，推动了现代工业的飞速发展。因此，为了让生产能够安全、顺利地进行，做好工厂的供电设计尤为重要。
　　一、供配电设计的特点
　　供配电设计还具有以下几方面特点，需要提高重视：
　　①低压配电系统。低压配电系统设计作为供配电设计的重要环节，主要有混合式、树干式与放射式几种，实验设计中需根据供配电系统的运行环境合理选择。
　　②断路器。断路器有真空断路器、油断路器、气体绝缘断路器几种，随着组合式变电所的快速发展，在实际设计中需优先选择真空断路器或气体绝缘断路器。
　　③变压器。供配电系统中所应用的变压器有主要有油浸式、环氧树脂浇筑式与干式三种，由于油浸式变压器与环氧树脂浇注式变压器所具有噪音小、防火、防潮、易搬运等优点，值得优先选择。
　　④电力与照明。基于我国电力与照明电价的不同，在供配电系统设计时还需将电力与照明分开配电，又鉴于正常工作与事故情况下的不同要求，所以又将电力与照明配电系统分为正常与事故系统。因此，在实际设计中，需将电力与照明系统划分为正常电力、事故电力、正常照明、事故照明，根据其特点不同分开进行设计，以保证供配电设计的安全性与经济性。
　　二、企业对于配电网在生产中所应用的节能技术
　　（一）照明系统的节能设计。照明系统的用电量在供配电系统中占据较大比例，因此，还需重视照明系统的节能设计
　　①供配电设计时对照明电量进行详细、严谨的计算，根据我国目前的照明使用规范，对照明的功率数、亮度等进行计算与审核，以达到照明系统的节能设计目的。
　　②在照明设计中分派载重时，需严格按照三相载重进行分派，以防止因三相载重分派不均匀，导致电线损耗及变压设备增加等不良现象的发生。
　　③重视照明灯具与光源的选择，例如T5、T8荧光灯，节能效果远远优于普通白炽灯，紧凑荧光灯具比普通灯具的寿命要长，而高压钠灯的节能效果也比高压汞灯的节能效果好，这些在设计中均需充分考虑到，尽可能选择具有节能优势的照明系统。
　　（二）电动机的节能。
　　三相异步电动机是钢铁企业终端负荷的主要动力源，几乎是钢铁生产中最大的耗电设备，统计显示，电机的节能降耗无疑是电网节能的重中之重。可以对电机起动及拖动控制略用一些简单的控制方法或技术，降低电机能耗，达到节能控制效果。比如，为电机配备软起动或变频控制装置为电机设计数字化控制器，监测电机运行状态，动态调节电机能耗，以实现电机节能等等，这些都对电机自身的各项指标提出了更高的要求。目前，处于生产运行中的相当多的异步电动机还处于非经济运行状态，电机的启动方式及容量选取不当是非经济运行的主要原因。
　　（三）无功补偿技术。
　　目前，钢铁厂电力系统采用的无功补偿技术主要分为就地补偿与集中补偿。单独就地补偿是将电容器置于配电箱内，放在电机等电力设备附近。主要适用于负荷稳定，不可逆且容量较大的异步电动机补偿，具有针对性。集中补偿主要针对高低压配电所，一般由一定数量的电容器构成的电容器组和电抗器串联再与主母线连接。它的优点是价格较低、维护简单、工作可靠。缺点是补偿是有级的、定时的，因而补偿精度差，跟随性不强，不能适应负荷变化快的场合。因为它不能及时响应无功功率的波动，所以又被称为静态补偿技术。
　　钢铁厂配电网的主要特征之一是非线性，存在分布广的高次谐波，而谐波对并联电容器运行有很大影响，并联电容器对谐波具有放大作用，严重时甚至产生谐振，对系统及设备的安全运行造成威胁。需要合理配置电容器和串联电抗器，避免发生谐振，控制其谐波电流放大，保证并补装置和整个电网的安全运行。
　　随着电力电子技术的发展，静态无功补偿器以其可连续调节、性能好、响应快等特点，近10年得到了快速发展，并且新型无功补偿技术开始在配电系统中挂网试运行，从静态补偿到动态补偿，从有触点补偿到无触点补偿，逐步取得了运行经验。
　　（3）合理选择设备容量，发挥设备潜力。
　　企业在设备容量的选择过程中要充分考虑企业自身的发展需求，现则最为匹配的设备。如变压器的选择，要让变压器的容量和负荷相匹配，根据需要进行调整，提高变压器运行的经济效益，比如说选择合理容量的变压器，如果变压器的负荷率长期低于30%，则应该选择较小容量的变压器；还要及时检查和更换高损耗的变压器，减少损耗。
　　（4）对耗能大、效率低的供用电设备进行更换和改造。
　　针对那些高能耗设备，引入现代技术，对其进行相应的改造。充分应用新材料、新技术、新工艺。实现供电设备的更新换代，提升其工作效率的同时，也可以节约用电量，提高效益。在改造旧设备、落后工艺的时候，也要注意新材料、新技术、新工艺的推广使用。三、变配电节能设计
　　（一）选用高效节能的电气设备
　　变压器高耗能设备，必须对其进行合理选用。目前，10kV和35kV变压器在工业供配电系统中的应用比较广泛，且数量之大，选择高效节能变压器不仅有利于实现节电目标，还能在一定程度上降低企业运营成本。为此，对于用电量较大的企业，在供配电设计时大可选用S、S10、S11系列的节能型设备；对于建筑企业、化工企业、粮食物流企业等，可选用节能型干式变压器，比如SGB11-R卷铁芯变压器，尽量减少变压器总损耗量。选择节能型变压器时，还应充分考虑回收率、有效损耗值、运行费用、变压器负荷情况等，并将它们作为节能型变压器选型的标准。相较于普通电动机，高效节能型电动机比如Y2系列电动机工作效率更高，损耗下降了20%-30%。一般当满足以下条件时，可选用高效节能型电动机： 　　①每年运行时间在3000h以上；
　　②单机容量较大；
　　③旧电动机损坏或电动机绕组需要进行重绕；
　　④需要长期运行于低负载或过负载状态下。对于那些大功率设备，比如工矿企业的风机、水泵、皮带输送机等，需要长期在工频状态下运行，在运行过程中通常需要频繁的流量操作，这样会损失大量电能，可采用变频器改变电动机转速，调节风量、流量，达到节电目的。照明设备也是工业企业主要的耗能设备，应尽量选择节能型灯具，比如半导体LED灯具等，并通过利用自然光、自动开关、照度可调节、缩小照明分区面积等方法加强节电管理。
　　（二）提高功率因数
　　无功补偿是提高功率因数的主要手段，一般通过并联电容器来实现。无功补偿方式包括高压集中补偿、低压集中补偿和就地补偿，补偿方式不同，补偿效果也不同。
　　对于低压电力电容器，由于其属于干式自愈型，所以可采用就地补偿方式，对于110kW以上的大容量、需长期运转的用电设备，则应采用单机就地补偿的方式。具体到某个工业企业，应根据自身发展需要，对不同补偿方式的特点、运行情况、经济性进行分析，选择集中补偿和就地补偿相结合的方式，按配电方案分级补偿。
　　（三）抑制谐波
　　谐波对供配电系统的正常运行有很大影响，谐波电流的存在不仅会增加系统电能损耗，还会损坏变压器、电动机、计算机、电子通讯等设备。为了抑制谐波，降低谐波危害，在工业供配电系统设计时，应在变压器低压侧或用电设备处设置有源滤波器、无源滤波器或两者混合使用。
　　结语
　　综上所述，结合配电系统自身的工作原理和特点，运用合理的节电技术措施的实施，制定出节约电能的最佳方案，其对于我国现有工厂企业的生产和发展都具有积极的作用，可以帮助其显著降低现有的生产成本，提升自己的市场竞争力和利润。
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