工業(yè)設(shè)計(jì)中電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

張鵬

摘要：現(xiàn)如今，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的社會(huì)能源出現(xiàn)了緊缺現(xiàn)象，在這樣的背景下，人們的節(jié)能環(huán)保意識(shí)在不斷增強(qiáng)，在生產(chǎn)生活中的方方面面都運(yùn)用了節(jié)能技術(shù)。而工業(yè)有著耗能較大的特點(diǎn)，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能技術(shù)在電氣設(shè)計(jì)中的有效應(yīng)用，是現(xiàn)階段工業(yè)發(fā)展中的研究熱點(diǎn)，引起了人們的廣泛關(guān)注和重視。文章立足于我國(guó)工業(yè)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，基于工業(yè)設(shè)計(jì)中電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原則，從多個(gè)方面對(duì)其實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)探究，旨在減少工業(yè)生產(chǎn)能耗，落實(shí)節(jié)能減排可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì);電氣節(jié)能;應(yīng)用原則;實(shí)踐應(yīng)用

引言：

能源在推動(dòng)社會(huì)發(fā)展、加快經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但是就當(dāng)前世界各國(guó)實(shí)際情況來(lái)看，不可再生能源日漸減少，能源緊張問題越來(lái)越嚴(yán)峻，節(jié)能減排已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處、推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。在工業(yè)電氣生產(chǎn)中應(yīng)用電力節(jié)能技術(shù)，既是積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排號(hào)召的具體體現(xiàn)，也可以有效解決電力不足問題，對(duì)推動(dòng)工業(yè)發(fā)展及地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，必須落實(shí)到實(shí)際行動(dòng)中去。

一、工程概況

以工業(yè)企業(yè)為例，該企業(yè)主要從事鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)加工作業(yè)，企業(yè)配備包括包括煉鐵、煉鋼、黑色金屬鑄造、鋼壓延加工和鐵合金冶煉。該企業(yè)生活區(qū)、化工區(qū)以及煉鋼區(qū)配備有 20個(gè)6kV配電室以及160個(gè)0.4Kv配電室，各個(gè)配電所均采用單母線分段方式實(shí)現(xiàn)電氣接線，采取放射式負(fù)荷接線結(jié)構(gòu)。整套電力系統(tǒng)共配備有215臺(tái)電力變壓器以及 210臺(tái)各類高壓電機(jī)裝置。統(tǒng)計(jì)2016～2017年企業(yè)整體用電情況可見，該企業(yè)全廠用電量持續(xù)上升，在這一背景下廠內(nèi)電網(wǎng)線損問題進(jìn)一步凸顯，變壓器損耗問題也有所加重，生產(chǎn)設(shè)備不合理、電能管理質(zhì)量不高等一系列因素影響下所存在的竊電、用電過度問題也頻頻發(fā)生。為此，工作人員針對(duì)該企業(yè)廠內(nèi)電能損失的原因進(jìn)行分析，認(rèn)為導(dǎo)致電能損耗問題突出的主要原因是：該企業(yè)低壓配電室功率因數(shù)偏低，無(wú)功損耗問題尤其突出，諧波損耗嚴(yán)重，且對(duì)電容器的安全運(yùn)行產(chǎn)生了不良影響;110kV變電站底層設(shè)備電能測(cè)量、監(jiān)控缺乏專業(yè)性與集成性，難以實(shí)現(xiàn)電能消耗的一體化管理。

二、工業(yè)設(shè)計(jì)中電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原則

在進(jìn)行工業(yè)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循基本應(yīng)用原則，具體包括適用性原則、節(jié)能性原則和經(jīng)濟(jì)性原則。首先，在將電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)設(shè)計(jì)中時(shí)，必須從生產(chǎn)工藝角度進(jìn)行考慮，根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)及運(yùn)行需求加以合理運(yùn)用，保證節(jié)能技術(shù)與電氣設(shè)備之間的適用性，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)規(guī)范，既可以滿足生產(chǎn)工藝需求，又能夠達(dá)到預(yù)期節(jié)能效果;其次，節(jié)約能源、降低電能的損耗，是工業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)的最終目的，所以，應(yīng)堅(jiān)持節(jié)能性原則，減少并消除不必要電能耗費(fèi)，提高電能利用率，以此循環(huán)實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能減損，提高工業(yè)電氣設(shè)備的節(jié)能性能。另外，基于電氣節(jié)能技術(shù)高投入成本特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)確保其經(jīng)濟(jì)性，需要對(duì)工業(yè)項(xiàng)目具體利潤(rùn)進(jìn)行詳細(xì)分析，全方位比對(duì)節(jié)能所要使用的資金和它帶來(lái)的效益間的關(guān)系，在確保所用電氣節(jié)能技術(shù)適用性、節(jié)能性的同時(shí)，選擇經(jīng)濟(jì)效益更高的措施手段。只有從以上三方面分析、考慮，科學(xué)選用電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，才能充分發(fā)揮其在工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值，在緩解社會(huì)能源緊張現(xiàn)象的同時(shí)，促進(jìn)工業(yè)的良好發(fā)展。

三、電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方案

通過對(duì)該企業(yè)廠內(nèi)電能損失原因的分析可見，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)以以下兩個(gè)方面為著眼點(diǎn)：

3.1應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況構(gòu)建廠內(nèi)電氣綜合節(jié)能系統(tǒng)

以該企業(yè)既有電能采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建自動(dòng)化工作平臺(tái)，將廠內(nèi)現(xiàn)有機(jī)械電度表全部更換為智能化數(shù)字電能測(cè)量表，采用現(xiàn)代高速工業(yè)總線通信技術(shù)將所選變電所的詳細(xì)用電量采集傳送至變電站監(jiān)控室，并在監(jiān)控室內(nèi)加設(shè)先進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，研發(fā)并部署電氣能量監(jiān)視與管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)與公司內(nèi)系統(tǒng)的互聯(lián)，使各廠辦能夠在本地查看各變電所的用電情況。

3.2應(yīng)構(gòu)建基于電氣節(jié)能的集成化監(jiān)控與調(diào)度優(yōu)化工作平臺(tái)

為達(dá)到電氣節(jié)能的目標(biāo)，關(guān)鍵在于結(jié)合該企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況，以分布式結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)構(gòu)建集成化監(jiān)控與調(diào)度優(yōu)化工作平臺(tái)，以優(yōu)化企業(yè)供電方案，實(shí)現(xiàn)全方位的電氣節(jié)能。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的基本框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。結(jié)合圖1，該企業(yè)所開發(fā)整套電氣節(jié)能集成化監(jiān)控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)以及內(nèi)部高速計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)這兩個(gè)部分構(gòu)成。前者可面向企業(yè)配電網(wǎng)地層設(shè)備以及輸變電線路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)與聯(lián)動(dòng)控制，也可與廠內(nèi)車間級(jí)監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建良好的通信關(guān)系，以支持自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn);后者可實(shí)現(xiàn)企業(yè)廠內(nèi)變配電站、車間級(jí)監(jiān)控主機(jī)間的信息全面共享，集成監(jiān)控功能，并結(jié)合廠內(nèi)變配電實(shí)際情況，對(duì)企業(yè)電網(wǎng)有功潮流以及無(wú)功潮流進(jìn)行合理優(yōu)化。

3.3靠近負(fù)荷中心設(shè)置變站所

通常情況下，工業(yè)負(fù)載以低壓交流 380V 為主，如果供電距離較遠(yuǎn)，一般會(huì)選用橫截面積較大的電纜輸送電能，以滿足啟動(dòng)壓降等相關(guān)規(guī)定，但是較大橫截面積的電纜，電能損耗也更為嚴(yán)重。因此，當(dāng)廠區(qū)較大、供電距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)確定最佳供電半徑，通過增加變配電裝置數(shù)量來(lái)縮減線路間距，以此來(lái)降低電能輸送過程中的損耗。在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須和總圖比對(duì)，最好是把變電布局在負(fù)載的中心位置。如果實(shí)在沒有辦法按照此舉來(lái)處理，就要布置很多的變電所，盡量保證它們處在負(fù)載的中心位置。假如存在爆炸區(qū)，在確保規(guī)范合理的前提之下，把變電所布局到遠(yuǎn)離爆炸區(qū)的地方，而且把屋內(nèi)外的地坪高度錯(cuò)開，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能目的。

3.4合理使用峰谷電力資源

電力行業(yè)中的峰谷，是指將電負(fù)荷特性的變化值用山峰和山谷的形式形象地表示出來(lái)，一般情況下，高峰用電和低谷用電時(shí)間段，分別為 8：00 ～ 22：00 和 22：00至次日早上 8：00。為達(dá)到工業(yè)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)目的，應(yīng)采用“峰谷電價(jià)”形式加強(qiáng)用電管理，利用低谷電價(jià)所帶來(lái)的優(yōu)惠，鼓勵(lì)居民消耗低谷電力，比如電熱水器、空調(diào)等電器設(shè)備，保證峰谷電力資源使用的合理性。同時(shí)，可以通過高峰用電需求向低谷時(shí)段的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源的優(yōu)化配置，提高低谷時(shí)段電能的利用率，并緩解高峰電力供需缺口，以達(dá)到“削峰填谷”的效果，有效避免電能浪費(fèi)。工廠生產(chǎn)作業(yè)放在低谷時(shí)段進(jìn)行，能夠減少電費(fèi)的支出，還可以達(dá)到節(jié)能目的。大多數(shù)工廠都采用這種方式用電，白天線路負(fù)荷較低，晚上線路負(fù)荷升高，能夠節(jié)約大量電能，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語(yǔ)：

節(jié)能減損始終是工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要話題，不僅關(guān)系到項(xiàng)目成本高低，而且還與可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)有著密切聯(lián)系，所以，在工業(yè)設(shè)計(jì)階段就要樹立節(jié)能意識(shí)，合理、靈活運(yùn)用各種電氣節(jié)能技術(shù)。具體應(yīng)用過程中，應(yīng)從適用性、節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性等多方面進(jìn)行綜合考慮，結(jié)合工業(yè)項(xiàng)目特點(diǎn)及用電需求，根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)定，對(duì)設(shè)備效率進(jìn)行全面、細(xì)致的分析，進(jìn)行全方位的經(jīng)濟(jì)比對(duì)和工藝比對(duì)，制定科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能技術(shù)有效利用，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益供應(yīng)效果。

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（作者單位：黑龍江建龍鋼鐵有限公司）