工厂供配电系统中节能技术研究

发表时间:2020/6/17   来源:《科学与技术》2020年2月第4期   作者: 江波
[导读] 不论是经济发展和工业生产中的能源消耗,还是日常生活中的能源消耗
        摘要:不论是经济发展和工业生产中的能源消耗,还是日常生活中的能源消耗,我国都居世界首位,成为了世界上能源消耗的大国之一。而电力能源作为最主要和最关键的能源之一,成为了我国使用量最大的能源,为此,要想节约我国的能耗,从电能抓起将会产生巨大的效果。这就要求我们在供配电系统中,尽可能的多设计一些节能环节,从配电线路、配电设施抓起,逐步实现全方位的节能。这样才能促进资源节约,提高资源的利用效率,对社会发展产生重要的推动作用。
         关键词:工厂;供配电系统;节能技术;措施
         1 工厂供配电系统节电的必要性分析
         1 提高经济效益,保护生态环境
         当前,随着经济的高速发展,人们的生活与生产对电能的需求与依赖日益明显。工业用电更是占据着用电总量的60%-70%,对工厂实行节电措施,可以在确保工厂正常运转的情况下,在减少对资源消耗,提高电力的使用效率,降低工厂的生产制造成本,倒逼工厂生产管理以及能源使用管理上的制度漏洞,缓解我国的电力矛盾,保护我国的生态环境,实现生态和经济的可持续发展。
         1.2 从企业角度分析实施节能措施的必要性
         工厂供配电系统的节能能够提高企业的运行经济效益,使企业能够具有更好的经济收益空间。我国很多企业在用电的过程中粗放浪费,电力资源在使用中带有相当大的随意性。另外,如果在工厂中使用的设备比较陈旧,导致工厂的电力消耗成本在总成本中的占比提高,也会降低工厂的利润。在企业自身内部加强用电的管理,使用电更加科学化、合理化,同时也是提高企业竞争力,另外,从工厂的生产成本角度去管理工厂的成本开支,能够提高产品的竞争力。
         2 工厂供配电系统的电气节能技术研究的国内现状
         我国北京、上海、广州等一线特大城市已经将供配电系统的电气节能技术广泛地应用于工厂当中,并取得了显著的成效,但是也依然存在一些技术上的问题和难题有待解决。除此之外,还会有工厂生产当中的技术设计、生产管理和运行维护等都需要有一定的规划和设计。众所周知,在城市化的进程中,工厂供配电系统的电气节能技术被提出更高层次的要求,并全方位、多领域的应用到工厂的生产当中,保证各个系统的正常运作和各个系统的整体协调程度。但是要想将这种技术应用得相当广泛,就要加大对这种技术的投入力度,给工厂带来巨大的经济效益,这才是其最终的目的和归宿。
         3 工厂供配电系统中的节能措施
         3.1 提高工厂供配电相关设备的功率因数
         (1)合理选用电动机,电动机在工厂用电设备中占的比重最大,用电量占总供电量的约百分之六十以上,合理选用电动机能够从根本上促进节能,并提高生产率。GB/T12497—90对三相异步电动机的3个运行区域是这样进行规定的:当负载率β在40%以下时是非经济运行区;当负载率β在40%~70%之间时是一般运行区;当负载率β在70%~100%之间时是经济运行区。由此可以看出,能反映电动机经济运行水平的主要指标是电动机的效率η与功率因数cosΦ,二者皆与负载率β有关。当电动机在经济运行区运行时,相应的功率因数较高,大概在0.85左右。因此,合理选择电动机能有效提高设备自然功率因数。
         (2)提高变压器的自然功率因数,当变压器的负荷率小于0.5时,功率因数就能明显下降,一般情况下,变压器的负荷率保持在0.8左右就可以了。


         3.2 供配电网线损的控制技术分析
         通过分析研究发现在工厂配电网线路当中的损耗能够达到3%,如果情况严重甚至可以达到10%,不单单会导致电能的大量浪费。在长时间运行的过程中还会大量的发热,产生严重的危害,所以需要适当的让导线的横截面积增大,通过相关数据分析,在扩大截面面积的过程中,需要符合最小截面积的具体要求,否则就有可能导致面积所增加效益比理论上计算值要少,在横截面积增大的条件下,电能传输过程中出现的温升会进一步下降,这样可以节约大量的电能,特别是在进行长距离电力运输的过程中,将导线的横截面积扩大,可以让供配电网的线损情况得到有效的控制。
         3.3 减少线路输电的损失
         首先可以减少导线长度。在设计输电线路的过程中,低压箱和配电箱输出线要呈现出直线,控制低压线路供电半径在200m范围内,中等密集地区线路供电半径要控制在150m以内,少负荷地区的线路供电半径要控制在250m范围内。为了优化供电输电线路,需要根据供电半径不断调整输电线路的实际长度,使导线长度尽量减少。其次需要增大导线的截面积。如果输电线路比较长,而且荷流量比较稳定,可以在电网设计过程中增加导线的截面积。虽然这样可能会增加工厂的经济投入,但是在长远角度出发,通过增加导线的横截面积,有利于节省工厂电能,这种节电方式比较科学。需要分类用电负荷。划分热水器和冰箱等为普通负荷,利用一条线路对于这些常规设备进行供电。利用另一条线路负责工厂较大机器的供电。以工厂实际用电情况为基础,确定电线的长度和导线的截面积,保障工厂用电的安全性。
         3.4 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。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。
         4 结语
         供配电系统是工业生产运营的重要组成部分,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。
         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]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.
         [3]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.
         [4]赵晓涛.简析工厂供配电节能要点[J].江西建材,2015(12):256,257.
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