摘要：“十二五”期間，國(guó)家會(huì)深入貫徹和落實(shí)節(jié)能減排的基本國(guó)策，高耗能工礦企業(yè)將繼續(xù)面臨拉閘限電的困境。為了探索走出困境的方法，本文對(duì)南方電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的某鐵合金企業(yè)進(jìn)行了節(jié)能改造分析。攜帶便攜式電能質(zhì)量分析儀FLUKE435對(duì)該廠(chǎng)的電氣設(shè)備進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)測(cè)量，結(jié)合工業(yè)用戶(hù)節(jié)能改造的基本理論，并基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)該廠(chǎng)的變壓器、礦熱爐、風(fēng)機(jī)泵類(lèi)、照明及空調(diào)系統(tǒng)等進(jìn)行了科學(xué)的節(jié)能改造分析。該節(jié)能思路與方法具有一定的參考意義和推廣價(jià)值。

　　關(guān)鍵詞：實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);電氣設(shè)備;節(jié)能改造分析

　　0引言

　　我國(guó)是能源消耗大國(guó)，節(jié)能減排和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是我國(guó)當(dāng)前的重要國(guó)策和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展的重要保證。2010年中國(guó)已取代美國(guó)成為全球最大的二氧化碳排放國(guó)，我國(guó)環(huán)境污染嚴(yán)重，環(huán)境約束凸顯，節(jié)能減排已經(jīng)成為我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)十分重要而緊迫的任務(wù)j。而據(jù)國(guó)家能源局公布的數(shù)據(jù)顯示：2011年上半年中國(guó)全社會(huì)用電量累計(jì)22515億kWh，其中，工業(yè)用電占全社會(huì)用電量的比重超過(guò)74%，同比增長(zhǎng)11.7%。所以，我國(guó)“十二五”期間節(jié)能減排工作的重中之重就是對(duì)工業(yè)用戶(hù)進(jìn)行節(jié)能改造。本文對(duì)南方電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)某鐵合金廠(chǎng)的電氣節(jié)能減排改造的方案進(jìn)行探討，研究工礦企業(yè)節(jié)能改造的新方法與新途徑。

　　1工業(yè)用戶(hù)節(jié)能改造基本途徑

　　1.1變壓器節(jié)能

　　變壓器是電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的電力設(shè)備。由于變壓器范圍分布廣、應(yīng)用頻繁，其有功損耗占到整個(gè)電網(wǎng)總損耗的30%之多，故變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的節(jié)能降耗有著重大的意義2]。變壓器的損耗主要分為空載損耗和負(fù)載損耗，變壓器的空載損耗是不隨負(fù)荷波動(dòng)而變化的，變壓器損耗的分析計(jì)算工作主要是變壓器的負(fù)載損耗]。變壓器的損耗計(jì)算方法如式(1)所示。由于變壓器的空載損耗主要與電壓有關(guān)，是不隨負(fù)荷波動(dòng)而變化的，因此，變壓器損耗的分析計(jì)算工作主要是變壓器的負(fù)載損耗。

　　1.2無(wú)功補(bǔ)償

　　在電力系統(tǒng)中，異步電動(dòng)機(jī)和變壓器消耗了大量的無(wú)功功率。因此，眾多工礦用戶(hù)需要自己配備無(wú)功補(bǔ)償裝置。通常并聯(lián)電容器因?yàn)槠浜?jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、方便靈活，受到了用戶(hù)的普遍歡迎。并聯(lián)電容器按安裝位置的不同，通常分為集中補(bǔ)償、分組補(bǔ)償、就地補(bǔ)償三種方式。

　　1.3礦熱爐節(jié)能

　　礦熱爐是一種用途廣泛、式樣眾多的電爐，在冶金工業(yè)中用于冶煉鐵合金、冰銅等。對(duì)礦熱爐的節(jié)能，重點(diǎn)考慮兩個(gè)方面。一是礦熱爐的短網(wǎng)。雖然長(zhǎng)度不大，但因短網(wǎng)上流過(guò)的電流高達(dá)幾萬(wàn)甚至10幾萬(wàn)安培，其電抗對(duì)礦熱爐裝置會(huì)產(chǎn)生很大的影響。短網(wǎng)電抗對(duì)礦熱爐影響如此重要，但因短網(wǎng)外形復(fù)雜，電抗計(jì)算繁雜未能引起大家足夠的重視5J。二是功率因素。電弧冶煉礦熱爐是一種低電壓、大電流的高耗能設(shè)備，功率因數(shù)普遍較低，一般不超過(guò)0.86J。因此需要對(duì)供電線(xiàn)路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，將功率因數(shù)提高到國(guó)家規(guī)定的0.9以上，以補(bǔ)充爐內(nèi)無(wú)功消耗和短網(wǎng)的部分損耗，提高系統(tǒng)有功功率的利用率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

　　1.4電動(dòng)機(jī)節(jié)能

　　電動(dòng)機(jī)作為將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種轉(zhuǎn)換裝置J，廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，是電力系統(tǒng)中的主要負(fù)荷。對(duì)于多數(shù)處于輕載、低效、高耗能的運(yùn)行狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造意義重大。電動(dòng)機(jī)的節(jié)能改造一般可分為更換新型號(hào)的節(jié)能型電機(jī)和在傳統(tǒng)的電機(jī)上加裝先進(jìn)的變頻調(diào)速裝置兩種。加裝變頻調(diào)速裝置后對(duì)于電機(jī)幾乎沒(méi)有任何負(fù)面影響，因此，采用目前性能最佳的變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，可以說(shuō)是最常用的選擇。

　　1.5照明及空調(diào)

　　節(jié)能照明及空調(diào)系統(tǒng)屬于廠(chǎng)用電部分，其用電量絕對(duì)值占工廠(chǎng)的總比例很小，在通常的節(jié)能方案中經(jīng)常被忽略。但是從節(jié)能的角度來(lái)說(shuō)，照明及空調(diào)系統(tǒng)雖然絕對(duì)值很小，但是節(jié)能潛力巨大。特別是對(duì)于照明系統(tǒng)，在相同照度下，T5系列的節(jié)能燈比普通白熾燈節(jié)約能源量在50%以上。

　　2企業(yè)改造實(shí)例

　　2.1企業(yè)電氣特點(diǎn)

　　企業(yè)用電來(lái)自地方電網(wǎng)(如圖2)，由110kVI、Ⅱ段進(jìn)線(xiàn)經(jīng)兩臺(tái)雙繞組變壓器降壓為35kV，后又經(jīng)配電變壓器降為6kV直接對(duì)電爐等設(shè)備供電(或者又經(jīng)配變降為0.4kV對(duì)電機(jī)供電)，企業(yè)在6kV的母線(xiàn)上設(shè)置了電容集中補(bǔ)償。相對(duì)于其他工礦企業(yè)，鐵合金企業(yè)電爐變、除塵風(fēng)機(jī)數(shù)量明顯較多，其耗電量巨大，是節(jié)能改造的重點(diǎn)對(duì)象。由于該鐵合金廠(chǎng)動(dòng)力變和電爐變數(shù)量眾多，無(wú)法一一羅列在主接線(xiàn)圖上，故只選擇了幾個(gè)有代表性的動(dòng)力變、電爐變、風(fēng)機(jī)泵類(lèi)來(lái)進(jìn)行節(jié)能分析，其他原理類(lèi)似，不在贅述。

　　2.2動(dòng)力變的節(jié)能改造

　　經(jīng)調(diào)研，1#動(dòng)力變和3#動(dòng)力變均屬于s9型變壓器。利用電能質(zhì)量分析儀FLUKE435分別測(cè)量的1#動(dòng)力變和3}}動(dòng)力變當(dāng)天負(fù)荷運(yùn)行的數(shù)據(jù)，最后運(yùn)用方均根負(fù)載系數(shù)法計(jì)算動(dòng)力變的負(fù)載率。接著我們考慮將企業(yè)的s9型變壓器換成現(xiàn)在市場(chǎng)上技術(shù)成熟、節(jié)能效果良好的等容量S15型變壓器，相關(guān)計(jì)算公式參照文獻(xiàn)[1]。當(dāng)變壓器從S15—1250更換成S15—400后，一方面得益于變壓器的負(fù)載率上升致使“大馬拉小車(chē)”的狀態(tài)消失，另一方面是得益于變壓器價(jià)格的下降使回收期更短，性?xún)r(jià)比更高。所以在更換新型變壓器進(jìn)行節(jié)能改造的過(guò)程中，如果能合理的選擇變壓器的容量，就可以體現(xiàn)出卓越的經(jīng)濟(jì)性。

　　2.3礦熱爐的節(jié)能改造

　　我們重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的電爐變共有3臺(tái)，分別是2#爐變、4#爐變、7#爐變(即圖2中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)2、3、5)，前兩臺(tái)型號(hào)均為HKSSP20—6300/35，另有一臺(tái)為HTSSR20—3500/35。與動(dòng)力變類(lèi)似，我們用方均根法測(cè)得其負(fù)載率分別為：189.66%、191.22%、73.6l%。明顯可以看到兩臺(tái)HKSSP20—6300/35爐變其平均負(fù)載率均接近200%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了爐變的最優(yōu)負(fù)載率，這對(duì)于爐變的電氣損耗是相當(dāng)巨大的。

　　需要同時(shí)指出的是，爐變過(guò)負(fù)載情況在工業(yè)用戶(hù)特別是在中小工礦企業(yè)中相當(dāng)普遍，值得我們引起注意。采用更大容量的爐變能夠使得變壓器在更經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運(yùn)行，這對(duì)于節(jié)能降耗而言是很有必要的。結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)于7擇爐變，暫不考慮更換，主要考慮2#和4舟爐變的更新。類(lèi)似的，我們可以計(jì)算出其節(jié)能潛力。

　　2.4照明及空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造建議將廠(chǎng)區(qū)內(nèi)所有辦公室、車(chē)間、配電房的普通白熾燈更換為T(mén)5系列高效節(jié)能燈。20w的T5節(jié)能燈幾乎與100W普通白熾燈的照度相同。按200只燈泡，每天僅開(kāi)5個(gè)小時(shí)計(jì)算，一年就能節(jié)省電費(fèi)11680元。而購(gòu)買(mǎi)200只T5系列節(jié)能燈僅需4000元，僅4個(gè)月就能收回全部投資。對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)，需定期對(duì)過(guò)濾網(wǎng)清洗。夏天設(shè)定溫度在26℃左右即可。

　　3結(jié)論

　　“十二五”期間，國(guó)家將繼續(xù)深入貫徹和落實(shí)“節(jié)能減排”的基本國(guó)策。以鐵合金、電解鋁等為代表的高能耗工礦企業(yè)將會(huì)持續(xù)面臨拉閘限電的困境。企業(yè)管理者應(yīng)站在戰(zhàn)略的高度，帶領(lǐng)企業(yè)走出拉閘限電的困境。而基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的鐵合金企業(yè)電氣節(jié)能改造的可行性研究正是結(jié)合當(dāng)前社會(huì)節(jié)能減排大背景，科學(xué)的合理的指導(dǎo)企業(yè)節(jié)能改造，其節(jié)能方法與思路具有一定的參考意義和推廣價(jià)值。

　　參考文獻(xiàn)

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　　電氣工程師論文投稿刊物：電氣應(yīng)用由機(jī)械工業(yè)信息研究院主辦，為電工技術(shù)類(lèi)綜合性技術(shù)期刊。立足電氣技術(shù)與應(yīng)用，全面報(bào)道電力、建筑、交通、制造業(yè)等行業(yè)技術(shù)專(zhuān)題，與市場(chǎng)中的技術(shù)、應(yīng)用相結(jié)合，突出電氣技術(shù)的行業(yè)性、技術(shù)性、和應(yīng)用性。《電氣應(yīng)用》為月刊，中文核心期刊、中國(guó)科技核心期刊。國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)：CN11-5249/TM，國(guó)外發(fā)行代號(hào)：1409M。