工廠電氣節(jié)能設(shè)計初探

摘要：目前，我國電能的浪費非常嚴重，存在著巨大的節(jié)能潛力。文章分析探討工廠電氣節(jié)能設(shè)計的幾種方法。

關(guān)鍵詞：工廠電氣 電能損耗 節(jié)能減排

能源短缺已經(jīng)成為當前制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的突出問題和矛盾。節(jié)約能源、提高能效是解決能源問題的有效途徑。電能是國民經(jīng)濟發(fā)展最主要的能源，但目前我國電能的浪費卻很嚴重。無論是工廠供配電系統(tǒng)或用電設(shè)備，都存在著節(jié)能的巨大潛力。筆者認為，在工廠電氣節(jié)能設(shè)計中，減少變壓器的有功功率電能損耗、減少線路上的損耗和提高系統(tǒng)的功率因數(shù)切實可行， 具有良好的節(jié)能效果。

1.減少變壓器的有功功率電能損耗

變壓器的有功電能損耗如下表示：△WT=△POT+△PKβ2r

式中：

△WT-變壓器有功電能損耗（KW）

△PO-變壓器空載有功損耗（KW）

△PK-變壓器負載有功損耗（KW）

β-變壓器的負載率

T-全年投入運行小時數(shù)，r-最大負荷年損耗小時數(shù)

△PO部分為空載損耗又稱鐵損，它是由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成，是固定不變的部分，大小隨矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝而定。所以，變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的，如S9、S10等油浸變壓器，它們都是采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向矽鋼片，由于“取向”處理，使矽鋼片的磁疇方向接近一致，以減少鐵芯的渦流損耗。

△PK是負載有功損耗，即變壓器的線損，決定于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，即負載率β的平方成正比。因此，應(yīng)選用阻值較小的繞組，可采用銅芯變壓器。變壓器的負載率應(yīng)在75%～85%為宜。這樣也可以做到物盡其用，因為變壓器絕緣的使用年限滿負荷計為20年，20年后可能有更好的變壓器問世，這樣就可以有機會更換新的設(shè)備，才能使工廠總趨技術(shù)領(lǐng)先地位。

2.減少線路上的損耗

由于線路上存在電阻，有電流流過時，就會產(chǎn)生有功功率損耗。其公式△P =3I2R×10-3（KW）

式中：

I-相電流（A）

R-線路電阻（Ω）

例如，車間設(shè)備容量為110KW，COSФ=0.85，供電距離L=120m。采用VV-3×95+1×50的電纜，其有功損耗量，可由以下步驟求得：

I=110×0.577/0.38×0.85=197A

芯線溫度70℃的95mm2銅芯線每公里電阻R =0.214，則R=0.12×0.214=0.026（Ω）

△P=3×1972×0.026×10-3=3.0KW

從以上可看到，線路上的功率損耗相當于每6m的線路上安一個150W的燈泡。要減少線路損耗，只有減少線路電阻。線路電阻R=P×L/s，即線路電阻與電導P成正比，與線路截面S成反比，與線路長度L成正比，因此減少線路的損耗應(yīng)從以下幾方面入手。

第一，應(yīng)選用電導率較小的材質(zhì)做導線，銅芯最佳。

第二，減少導線長度。首先，線路盡可能走直線，少走彎路，以減少導線長度；其次，低壓線路應(yīng)不走或少走回頭線，以減少來回線路上的電能損失；變壓器盡量接近負荷中心，以減少供電距離，低壓線路的供電半徑一般不宜超過200m。

第三，增大導線截面。首先，對于比較長的線路，除滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護的配合及電壓損失所選定的截面，再加大一級導線截面。

3.提高系統(tǒng)的功率因數(shù)

配變低壓無功補償能有效降低配電變電及輸配電網(wǎng)的損耗。以1000KVA變壓器為例，通過簡單計算，說明無功補償具有巨大的直接和間接效益。

設(shè)補償前變壓器滿載運行，視在功率S1=1000KVA，功率因數(shù)COSФ1=0.76（tgФ1=0.855），T年實際工作小時數(shù)（一班制可取2300小時）：

上面僅僅是無功補償提高功率因數(shù)角度計算的效益；如累計降低輸配電網(wǎng)損耗、功率因數(shù)凋整電費，以及節(jié)約建設(shè)投資、改善電壓質(zhì)量等方面因素，其經(jīng)濟效益更加可觀。

4.結(jié)論

綜上所述，工業(yè)電氣的節(jié)能潛力很大，應(yīng)在設(shè)計中精心考慮。但是在選用節(jié)能的新設(shè)備上，應(yīng)具體了解其原理、性能、效果，從技術(shù)、經(jīng)濟上進行比較后，再選定節(jié)能設(shè)備，以達到真正節(jié)能的目的。

參考文獻：

[1]孫凱.建筑電氣節(jié)能設(shè)計[J].建筑節(jié)能，2013（2）.

[2]馬曉斌.純堿廠電氣設(shè)計中的節(jié)能措施[J].純堿工業(yè)，2012（5）.