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在工厂供电系统中节能优化措施的实际运用

作者:原创论文网 时间:2018-09-13 09:49 加入收藏

  摘要:工厂内负荷分布、无功配量的技术性运行方式、用电构成、电压等级、一次网络结构、二次设备因素是造成工厂配电系统发生电能损耗的主要原因。因此, 理论上工厂配电网的电能损耗包括三个部分, 即线路导线电阻的电能损失、配电变压器高低压绕组电阻上的电能损失及配电变压器铁芯上的电能损失。尽管电能消耗无可避免, 但是进一步提高电能的利用率是降低工厂运营成本的重要措施, 而供配电系统的电能损耗率是评价工厂电气综合技术水平的一项重要经济指标, 因此研究工厂供配电系统中的节能措施具有重要的现实意义。

  关键词:工厂供配电系统; 节能措施; 无功补偿;
 

供电系统

  1 工厂供配电系统电气节能技术设计原则

  在实际工厂供配电系统设计中, 要遵循以下原则进行设计, 以达到节能效果:首先, 经济适用性原则。工厂供配电系统节能设计的根本目的就是降低供配电系统的运行成本, 提高用电效率及用电效益, 因此节能技术要遵循经济适用性原则。常用的人工无功补偿具有灵活性能好的优势, 提高系统的功率因数可降低人工损耗, 在减少工厂电能成本的基础上提高工厂的经济效益及社会效益。其次, 实事求是原则。工厂企业经营的最终目的是实现利润最大化, 工厂要在市场竞争中取得更大的优势, 就必须寻找科学、合理的发展机遇。在环境问题日益突出、国家对环境保护要求越来越高的大背景下, 作为能源消耗大户的各类工厂也要本着实事求是的原则降低环境污染, 缓解国家供电压力, 全面落实工厂供配电系统的节能, 以实现国民经济发展与工厂自身持续经营的双赢局面。最后, 优化原则。随着“生态文明建设”“绿色可持续发展”理念的不断深入, 我国越来越多的工厂供配电系统设计施工将节能降耗放在首位, 采用先进的科学技术、施工工艺, 广泛引进新型的环保材料, 比如应用永磁接触器来借助于永磁力进行合闸保持, 该技术可以实现合闸状态下电流降为零, 因此大大降低了电能消耗量。

  2 工厂供配电系统电气节能措施

  2.1 无功补偿技术

  无功补偿技术是工厂供配电系统中最常用的节能措施, 不过多数工厂会采用集中补偿的方法进行无功功率补偿, 却忽略了各个车间变电站、用户端的无功补偿, 这种集中补偿的方法无法保证有效的补偿功率, 甚至很多系统还保持在自然功率因数的范围。由于国家相关标准规定工厂的功率因数至少在0.9及以上, 工厂只有通过设置大量高压补偿装置来提高功率因素, 以达到国家标准。工厂内部有大量的无功环流, 由于工厂变电站、用户端功率因数较低, 这些无功环流会持续循环, 加大了输电线路、变压器所通过的电流, 损耗的增加必然会降低末端的供电质量, 最终降低工厂电动机的转矩而提高能耗。变压器、电动机是工厂供配电系统中产生无功损耗的主要设备, 变压器产生的无功总耗高达20%, 异步电动机则会产生近60%的无功总耗, 由此可见, 电网由于要向变压器、电动机提供大量的无功负荷而直接影响了自身的供电能力, 因此要采取措施提高工厂供配电系统的功率因数[1]。

  首先, 可以利用移相电容器产生超前电网电压容性电流特性与电动机变压器所产生的滞后电网电压感性电流互相补偿, 即从源头上开始补偿无功损耗, 补偿设备采用移相电容器, 将其尽量安装在靠近用电设备的各车间变电所低压母线侧。如果异步电动机容量较大、运行稳定, 可就地安装无功补偿装置, 针对供电入口处功率因数的调整, 各总降适量补充高压集中补偿装置即可达到相关标准要求。其次, 可以将车间变电所低压母线侧移相电容器适当分组, 并采用投切的方式以提高其适应性, 即使在不同的情况下, 工厂也可以使得功率因数控制在符合国家标准的范围。最后, 有些工厂会使用无需进行调速的大型机械, 这种情况下可以使用同步电机获得无功补偿[2]。

  2.2 提高变压器运行的经济性

  工厂变压器通常会选择性能良好的变压器并列运行, 组合起来可以改善变压器运行的经济性。在选择变压器时要根据工厂的实际生产情况选择合理的容量, 尽量用最少数量的变压器满足工厂运行的最大负荷量, 以保证负荷、保证设备自然功率因数的前提下降低无功补偿设备的容量, 降低无功补偿的成本。在选择变压器时以非晶体铁心变压器等节能型变压器为首选, 相比同系列的工程配电系统, 前者可以降低30%的空载损失。

  2.3 减少线路输电损失

  厂区变配电室在条件允许的情况下, 尽量深入接近供电负荷中心。线路导线电阻的电能损失是工厂供配电系统损耗的重要来源, 因此要采取措施减少线路输电损失。首先, 在合理的情况下缩短导线长度, 根据实际的供电半径对输电线路的长度进行合理调整, 以优化输电线路。输电线路施工设计中配电箱、低压箱的输出线铺设尽量采用直线距离, 低压线路的供电半径控制在200m, 如负荷密集则供电半径要控制在100m以内, 即使中等密集地区也要控制在150m。其次, 增加导线的有效截面积。如果载流量稳定、输电线路的长度无法改变, 则可以通过增加导线有效截面积来减少线路的输电损失。虽然增加导线有效截面积会在短期内增加供配电系统的投资成本, 但是基于长期运行的角度而言, 增加导线有效截面积而产生的那部分成本在3~5年内即可收回[3]。再次, 用电负荷进行分类管理。相比其它企业用电, 工厂企业的用电具有一定的特殊性, 因此可以通过对用电负荷进行分类管理减少供配电系统的线路输电损失。设置专用的变压器, 为特定负荷供电。可将普通负荷采用一条线路供电, 比如空调、照明、电热水器等常规设备, 再另外设置一条线路专门负荷较大的机器用电, 在选择导线截面积、电线长度时也要充分考虑负荷的实际情况, 对输送电量进行合理控制, 以达到节约用电、降低损耗的目标。最后, 改善导线的连接方法。导线的连接尽量采用炮接、有张力时钳接、无张力时设备线夹连接等, 尽量避免采用缠绕连接。不同的导线在耐张杆的引流或设备上完成, 要用铝铜过渡线夹, 在安装前就要处理好导线或设备线夹, 避免存在锈蚀现象, 安装时保证其紧固性[4]。

  2.4 普及节能照明系统

  除从上述三个方面降低工厂供配电系统损耗外, 还可以大力推广节能照明系统节约用电, 节能降耗。在照明系统中, 在充分利用天然光的前提下采用高效节能的照明灯具及附件, 如在厂区办公楼, 员工宿舍和车间厂房里采用高光效的LED灯具。采用智能照明控制来实现集中统一管理与监控的功能[5]。比如采用带旁路、有全夜灯及半夜灯的控制方案, 可以通过智能控制技术统筹兼顾现代电子技术与维修处理技术之间的关系, 以实现手控、光控之间的动态平衡。加强节能灯附件运转的维护工作, 以优质节能的电子镇流器为首选, 改变以往用电效率低、电能损耗大的不足。

  2.5 系统中动力设备的节能要求

  工厂中存在大量的泵类, 风机类用电负荷, 宜选用普通笼型高效的节能电动机。根据负载特性和运行要求, 选用合理的负荷率使之处于经济运行范围内。合理的选择电动机的电压等级, 启动方式和控制方式也是非常必要的。

  3 降低工厂供配电系统损耗的管理措施

  除上述技术措施外, 还要利用科学、有效的管理措施将各项规章制度落到实处, 在工厂内部形成节能降耗的企业文化, 使得工厂内每个员工均树立较强的节能意识, 具体而言包括以下几个方面:

  首先, 强化管理手段。虽然我国工厂节能配电系统中, 电能的浪耗消耗很大一部分来自于生产一线, 但是工厂组织是一个复杂的、涉及面广泛的运营系统, 即使办公室、管理部门、后勤部门其在运营过程中也会产生相当大的电力消耗, 因此不仅要在车间线路、变压器等供配电系统中采取措施降低损耗, 还要对整个工厂运行过程中所产生的电能消耗做一个细分, 通过细化管理降低电能损耗。工厂管理者、管理部门要对整个工程的耗电情况做出准确估计及预判, 针对各个员工的实际运行操作做出明确规定。其次, 采取有效的激励机制。激励机制是一种有效的管理方法, 通过精神或物质激励可以使员工更好的遵守各项规章制度, 充分调动其积极性。当然, 激励机制的应用还要以惩罚机制为辅助手段, 通过公平、有效的处罚手段增强管理制度的约束力, 比如为企业造成重大电能损失的员工就要进行相应的处罚, 处罚的方式尽量避免经济手段, 可以扣除个人绩效, 或者进行岗位调动, 严重者可以视情况办理辞退等等。最后, 及时更新硬件设备。基于电力学的角度而言, 输电过程中电器元件的阻力越大, 在运行过程中消耗的电能就越多, 电能转化成热能散发至空气中, 不仅会造成电能的浪费, 而且会影响到车间环境, 因此要及时更换供配电系统的硬件设备, 选择更加环保、节能的电气元件[6]。

  4 结束语

  总之, 随着经济的飞速发展, 电力消耗逐渐增加, 电能供求关系矛盾日益突出, 成为制约工业发展的一个重要因素, 工厂企业想进行生存与发展, 必须建立比较完善的节能机构和措施。节约能源、降低损耗是企业实现可持续发展的前提和关键, 也是企业不可推卸的社会责任。节能降耗可有效的减少生产成本, 降低相关电力部门的工作压力, 减少环境的污染, 在发展企业经济的同时提高了环境的生态效益, 环境及工厂企业自身的可持续发展都有重要的意义。

  参考文献
  [1]张华.工厂配电系统中的节能措施分析[J].中国设备工程, 2017 (10) :49-50.
  [2]魏小新.工厂供配电系统设计中提高功率因素补偿措施的确定[J].智能建筑与城市信息, 2003 (8) :39-41.
  [3]曾庆武, 郑少伟.功率因数和工厂供配电系统中的无功功率补偿[J].机电工程技术, 2002 (S1) :175-181.
  [4]张华.工厂配电系统中的节能措施分析[J].中国设备工程, 2017 (10) :49-50.
  [5]易卫乔.浅谈工厂供配电系统中的节能措施[J].通信电源技术, 2016, 33 (4) :262-263.
  [6]杨振杰.配电网电力工程中的技术问题分析[J].南方农机, 2015 (1) :85-86+88.

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