纯碱厂电气设计中的节能措施

、摘要：文章从变压器容量选择、减少线路损耗，功率因数补偿、照明系统设计及光源选择等方面，论

述电气设计中的几种节能方法。

关键词：电气节能；变压器损耗；线路损耗；功率因数；照明节能；变频调速

合理、有效的使用能源，直接关系着经济社会的可持续发展。工业部门作为我国最大的用能部门，是节能的重点领域，节能潜力巨大。为了提高市场竞争力，联碱装置不断扩容改造，需要的用电设备容量在不断地增加，电能消耗增长快速。目前能源短缺Et益严重，能源价格在不断攀升，正确设计供配电系统，选用节电产品，降低电能损耗，提高供配电设备的利用率，是电气设计中的重要课题。

1 供配电系统的节能设计

联碱装置工艺生产连续性强，突然停电将引起生产过程的中断，并造成较大的经济损失。它的用电负荷等级为二级，供配电系统采用双回路进线，单母线分段的接线方式。根据工艺生产装置及辅助生产装置的用电设备特点、负荷容量、供电距离及负荷分布等因素，合理地选择供电电压，在负荷比较集中

循环油和喷射时，换油周期的长短与油的循环快慢及油是否经过冷却有关，一般通过试验运转及定期检查油的状况而定。油雾和油气时，油仅通过轴承一的装置区设置集中变配电所及各车间10／0．4 kV车间变配电所，10 kV高压电机及各车间10／0．4 kV车间变配电所由集中变配电所供电。

2 变压器的节能措施

变压器节能的实质就是降低其损耗、提高其运行效率。变压器的有功损耗有铁损和铜损，铁损又

称空载损耗，其值与铁芯材质等有关，而与负荷大小无关，是基本不变的，丽铜损与负荷电流平方成正

比，负载电流为额定值时的铜损又称短路损失，亦即负载损耗，可用下式计算：

P = P0+ PK

式中： P― ―有功功率损耗；

Pn―― 变压器空载损耗；

PK―― 变压器短路损耗；

― ― 变压器负载率。

次而不循环使用。

2．1 变压器的选型

设计中要选用节能变压器。节能变压器是空载损耗，负载损耗相对比较低的变压器。如s9、SL9、SC8等型变压器，s9系列与s7系列相比空载损耗平均下降了10％ ，负载损耗平均下降了21％。从1999年1月开始，国家明确规定，禁止生产和销售s7系列变压器产品，推荐使用S9系列节能变压器。随着市场的需求及技术的进步，目前又出现了S11系列变压器，与目前常用的s9型变压器相比S11型变压器的空载损耗下降30％，空载励磁电流下降70％，噪声下降1O dB。sl1变压器打破了传统的叠片式铁芯结构，采用高导磁取向的冷轧硅钢片卷绕成封闭形，使空载损耗和励磁电流大幅下降。变压器采用全密封结构，运行的可靠性和使用寿命大大提高。是s9型变压器的升级换代产品。

2．2 负荷率的确定

通过计算，只有在变压器的铜损等于铁损时，变压器的能耗最低。此时P0=9 P ，一般变压器的P0／PK=1／4―1／3，故变压器的最低能耗发生在负荷率 =50％ 60％左右，但按照 ：50％选择变

压器，会使变压器选择过大，给运输、占地、投资等均带来麻烦，综合考虑初装费，变压器、高低压开关柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最经济节能的负荷率一般在75 ％ 一85 ％ 。

3 减少线路损耗

三相线路的有功损耗为：

P：3，Js R X 10一。kW

式中：Ijs― ― 计算相电流；

R―― 每相线路电阻。

在一个工程中电线、电缆的需要量非常大，少则几千米，多则上万米，有效的减少配电线路的电能损

耗，节省的电能是相当可观的。导体的电阻与其电阻率，线路的长度成正比，与线路的截面积成反比，

因此减少线路的损耗应从这几方面人手。

1)选用电阻率较小的材质做导体，铜材的电阻率小于铝材，再加上联碱装置多为腐蚀性环境，因此

电线、电缆选用铜材。

2)电线、电缆敷设时应尽量少走弯路，减少线缆长度。变压器尽可能地靠近负荷中心，减少低压电

缆的长度。

3)合理选择线缆的截面积。电线，电缆的截面通常按照线缆的载流量大于线路的工作电流来选

择，再按照电压损失和机械强度来校验。这种方法选择的线缆截面积通常较小，投资较小，但线路的电能损耗较大。从合理的控制投资与重视运行成本的节约角度考虑，现在推广采用经济电流法选择线缆截面。经济电流法就是初始投资和经济寿命期内线路损耗费用之和最少。通常按经济电流法选择的截面积比用载流量选择的截面积大1―2级，但也有按载流量选择的截面积大的情况，因此应该同时满足技术条件和经济条件，取二者截面积较大者。为简化设计，通常按允许载流量所选的截面放大2级，基本上能接近按经济条件所选择的结果。按经济电流选择的电缆，增加的成本，根据计算一般2―4年即

可从节约的电费中收回投资。

4 提高系统的功率因数

供配电系统中，存在大量的感性负载如变压器，电动机等，电源除供给有功功率外，尚需供给无功功

率。提高功率因数可以减少无功电流，减少配电线路及变压器的电流，从而减少线路损耗，减少变压器的铜损，增加了相同容量的变压器的供电能力，减少线路及变压器的电压损失，节能了电能。

提高功率因数的措施有两类：

1)提高用电设备的自然功率因数。

合理使用异步电动机及变压器，变压器要作到经济运行。限制电动机和电焊机的空载运转。条件

允许时，用同等容量的同步电动机代替异步电动机。

2)采用静电电容器进行无功功率补偿。

静电电容器产生超前的无功功率，感性负载产生滞后的无功功率，静电电容器正好能够补偿感性负载的无功功率。通常采用高、低压电容器补偿相结合，即变压器和高压用电设备的无功功率由高压电容器来补偿，低压用电设备的无功功率由低压电容器来补偿；分散与集中补偿相结合，对距供电点较远且无功功率较大的采用就地补偿，对用电设备集中的地方采用成组补偿，其他的无功功率则在变电

所内集中补偿；固定与自动补偿相结合，即最小运行方式下的无功功率采用固定补偿，经常变动的负荷采用自动补偿。

5 电动机的节能

减少电动机的电能损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。

其一可以对电动机采取无功就地补偿。对距供电点较远的大、中容量连续运行工作制的电动机，应采取电动机的无功功率就地补偿装置。电动机无功功率就地补偿，对改变远距离送电的电动机低功率因数运行状态，减少线路损失，提高变压器负载率有着明显的效果。

其二对工艺专业需要调速的电机采用变频器调速，能起到节能的效果。当负载变化时，采用变频的

方式，自动调节转速，使其与负载的变化相适应。采用这种方式，可提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。风机、水泵类调速节能效果比较明显。风机、泵类具有以下特点：即流量与转速成正比，而功率与流量的3次方成比例。由于风机、水泵一般用不调速的笼型电动机传动，当流量需要改变时，用改变风门或阀门的开度进行控制，效率很低。若采用转速控制，当流量减小时，所需功率近似按流量的3次方大幅度下降。

6 照明的节能设计

照明节能设计是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中

光能的损失，最大限度地利用电能、太阳能。常用的节能措施有如下几点。

1)GB50034―2004{建筑照明设计标准》规定了各种场所的照度标准值，视觉要求，照明功率密度等

等，设计中不可随意提高或降低要求。

2)合理选择照明方式。根据厂房内不同部位对照度的不同要求，采用一般照明与局部照明相结合

的混合照明方式。一般照明只满足最基本的照度要求，在有特殊要求的场所设置局部照明，既能够节约电能，又能够达到较高的照度要求。

3)应根据不同的使用场合选择合适的照明光源，在满足照明质量的前提下，尽可能地选择高光效

光源。办公室，控制室，操作室，配电室等处，应选用细管径直管荧光灯(即 型或T5型)。高度较高的工业厂房应采用金属卤化物灯或高压钠灯。

4)应采用高效节能镇流器。荧光灯应采用电子镇流器或节能型电感镇流器；金属卤化物灯、高压钠灯应采用节能型电感镇流器。荧光灯单灯功率因数不应小于0．9，气体放电灯的单灯功率因数不应小于0．85。

5)照明电源线路应优先采用三相四线制方式供电，可以减少电能损耗。三相照明负荷应尽量平衡，

以免影响光源的发光效率。

6)应采用合理的照明控制方式，在厂区内按车间、工段或工序分组实行照明分区、分组控制；走廊、

楼梯间，门厅等处公共场所宜集中控制；厂区道路照明应采用光控，时控等功能的智能照明控制装置。

参考文献

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编委会编．注册电气工程师执业资格考试专业考试复

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[2] 中国航空工业规划设计研究院等编．工业与民用配电

设计手册(第三版)[M]．北京：中国电力出版社，2005__