张玉涛
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摘要：介绍了大垣集团有限公司在冶金工程实施过程中﹐对节能技术的应用与研究，阐述了几类重点节能措施。
关键词：供配电系统﹔冶金工程；节电技术
引言
中国是一个电力短缺的国家，节电是当前的一项重要技术政策。目前中国电工产品耗电约占全国发电量的70%，而冶金系统年耗电量约占全国发电量的10%左右，因此节约电能对促进钢铁工业的发展有着重要意义。
1节电措施与前提
1.1节电措施
供配电系统设计应采取有效的节能措施，进行合理的负荷计算，按照电源条件﹑负荷特点合理确定变电所的位置、电压等级﹐以及系统的接线方式，按需要配置无功功率补偿及谐波抑制装置，合理选择节能型设备。
1.2节电前提
(1)确保供配电系统安全可靠。
(2)不影响产品的质量﹑性能和产量。
(3)不造成环境的恶化。要避免环境的恶化，例如在减少采暖或空调设备时候，必须考虑对工作人员的健康的影响及对设备使用寿命的影响。
(4)能在短期内回收投资费用。节能设计中为节电而增加的投资能在5年以内收回，这才是经济合理的。
(5)不引起其它费用的提高和增加额外工作量。
2节电技术的应用
2.1供配电系统
根据用电性质及用电容量选择合理供电电压和供电方式，变电站的位置应该接近负荷中心，减小变压级数，缩短供电半径，避免多次降压，简化电压等级是有力的降损措施。
2.2变压器
变压器的损耗主要有空载损耗和负载损耗两大部分﹐其次还有介质损耗和杂散负荷损耗，由于介质损耗和杂散负荷损耗很小，可以不计。
降低空载损耗和负载损耗的途径有：1)采用优质硅钢片，改进铁心结构，降低空载损耗。2)改进绝缘结构，适当减小电流密度，降低负载损耗。
以上两点可通过在设计时选用能效等级较高的变压器实现。另外，很多车间现在都按二级负荷进行设计，往往采用两台变压器供电，以确保供电的可靠性，因此可以将负载平均分配到两段母线上，正常生产时变压器分段运行，如果一台变压器出现故障或者需要检修时，再合上联络柜，则另一台变压器承担所有负荷。根据变压器的损耗计算公式，可得出分段运行时两台变压器负载损耗之和是单台变压器承担全部负荷时负载损耗的一半，计算过程如下：
APr =△P。+APR(S./s.)2
△QT=△Q。+△Qx(S./s，)2
式中△Pr为变压器中的有功功率损耗(kW)，AP。为变压器中的空载有功损耗(kW)，△Px为变压器短路有功损耗(kW)；△Qr为变压器中的无功功率损耗(kVar) ； △Q。为变压器中的空载无功损耗(kVar)；△Q为变压器短路无功损耗(kVar)；S。为变压器计算负荷(kVa)；S，为变压器额定容量(kVa)。
除了S。跟负载水平有关系外，其他参数均为变压器产品样品中的固定参数，一但变压器选定，均为已知固定值。
若将全部负荷集中在某一台变压器上，另外一台变压器空载，则系统总的负载损耗为△Px (S./S.)2+△Qx(S。/S.)2。
若将全部负荷平均分布在两台变压器上，即每台变压器计算负荷变为0.5S。，则系统总的负载损耗为
2×△Px(0.5S。/S.)2＋2×△Qx(0.5S。/S，)2=
0.5×[△Px(S./S，)2+△Qx(S。/S.)2]
可见系统的变压器负载损耗变为原来的一半。
2.3电动机
减少电动机电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数﹐电动机的节电方法大致有以下几种：
(1)采用高效率电动机。
(2)根据负荷特性合理地选择电动机的功率。选择电动机功率时，要充分考虑负载的转矩特性、运行特性﹑性能、控制要求及使用场合，要避免“大马拉小车”的情况，以提高电动机的效率和功率因数。
(3)对于风机、水泵类负载可通过调节电动机的转速实现节电效果。钢铁企业内的许多风机、水泵的流量不是要求恒定的；根据风机、水泵的压力、流量特性曲线，按照工艺要求的流量，实现变速流量控制，是节电的有效方法。理论上讲，风机、水泵类设备具有以下特点：
Q/Q=N / N1H， /H，=(N /N)2P2 /P1=(N /N)3】3
式中Q，Q。为流量( m3/ s)；N，N：为转速(r/min)；P，P：为功率(kW)； H，H。为扬程(m)。
当流量需要改变时，用改变风门或者阀门开度进行控制效率很低﹔若采用转速控制﹐当流量减小时，所需电功率近似按照流量的3次方大幅下降。
(4)功率特别大的电机，可考虑就地设无功补偿装置，以降低定子绕阻的电流，减小线损和电动机的铜损。
2.4照明系统
(1)加强管理：车间或办公室无人时，应及时关灯，走道、门厅处可设红外感应控制开关，可有效避免长期亮灯的情况。
(2)增设照明的开关：每个开关控制的灯具数量不要太多，以便管理和有利节能。大型车间、厂房的照明设计，采用分区控制方式，这样可增加照明分支回路控制的灵活性，使不需要照明的地方不亮灯，有利节电。
(3)为防止室外照明系统白天亮灯，采用光电控制器代替照明开关。
(4)照明电源线路尽量采用三相四线制供电，以减少电压损失，在设计时，尽量使三相负荷平衡﹐以免影响灯源的发光效率和光通量。
(5)采用高效节能灯具。
(6)合理利用天然光，天然光取之不尽，用之不竭，应尽可能积极利用天然光，以节约电能。提高房间的采光系数或采光窗的面积比，以及调高室内各表面的反射比，都是提高光的利用率的很好办法。
2.5无功补偿装置
供配电系统运行时，感性负载居多，这些感性负载会吸收电网的无功功率，当无功功率较大时，既影响了电网和供配电系统的带负荷能力，也增加了电网损耗，同时也会造成电网的电压偏差。此时可以通过增加无功补偿装置，来达到改善供电性能和提高功率因数的目的。而提高系统的功率因数起到的节电效果如下：减少线路损耗；减小变压器铜损﹔减小变压器及线路的电压损失，降低线损的同时间接缓解了系统线缆的投资；增加系统的供电能力，相当于节约供配电系统的投资。
3供配电系统的节能措施
供配电系统实施节能措施，在我国各大企业贯彻落实势在必行，我国一些大型的建筑企业每天的用电量相当大，如果每一个企业都能实施节能技术和措施，不仅给国家和企业节约了能源，还给企业节省了资金的投入。下面就从采用高效的省电装置和控制谐波的危害两方面做出具体阐述。
3.1采用高效的省电装置
在供电系统中，电压不稳定、三相电压不平衡，电动机冲击电流过大或者过小都会影响供电系统的质量。采用高效的省电装置对上述的电压不稳定、三相电压不平衡，电动机冲击电流过大或者过小等问题，都会得到有效地解决，同时，还会延长省电装置的寿命，实现电压的平衡度和稳定性，从而实现省电节能的目的。
3.2控制谐波的危害
谐波电流对供配电系统的有很大的影响，谐波电流的产生不但会增加供配电系统的电能损耗，同时还对供配电线路以及电器设备产生严重的危害，因此，为了抑制谐波降低谐波对供配电系统的危害，通常会在变压器低压测或用电设备处设置有源滤波器、无源滤波器或者也可以把有源滤波器和无源滤波器混合使用，或者采用节电装置，这样不仅净化了电路，还有效的降低了电能的损耗。
4结束语
工程设计人员应该高度重视节能设计，勿以进步小而不为，节电应考虑积少成多。一个小的节电技术的应用，经过常年累月的累加，其节电量便可能是很可观的数据。考虑到新技术、新材料、新产品的不断更新，需要从业人员不断学习，熟悉和掌握各种节电﹑节能技术，并积极应用到工程实践中去。
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