焦化企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

于連春

（中冶焦耐（大連）工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116085）

近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源環(huán)境也出現(xiàn)了各種各樣的問(wèn)題，溫室氣體排放引起全球變暖，節(jié)能減排工作需要進(jìn)一步加強(qiáng)。焦化企業(yè)作為高能耗行業(yè)，節(jié)能減排更是應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù)。如何有效、合理地利用電能，減少焦化廠內(nèi)電能損耗，節(jié)約電能，對(duì)于節(jié)能減排至關(guān)重要。

一、合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)方案

（一）根據(jù)負(fù)荷計(jì)算以及上級(jí)變配電站的供電距離合理的選擇電源電壓，供電線路電壓損失不應(yīng)超過(guò)額定電壓10%。提高負(fù)荷計(jì)算精度，如采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，要合理的選擇需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)。

（二）焦化廠負(fù)荷大多數(shù)用電負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷，同時(shí)也有一級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷。由雙重電源供電，兩路電源供電時(shí)，兩路電源同時(shí)運(yùn)行并且平均布置每一路電源的負(fù)荷，這樣可以有效減少電源線路損耗。

（三）變配電所的位置應(yīng)根據(jù)根據(jù)負(fù)荷分布情況進(jìn)行設(shè)置，盡可能接近負(fù)荷中心，合理設(shè)計(jì)線路敷設(shè)路由，盡量縮短供電距離，以減少線路電能損耗。此外在導(dǎo)體滿足載流量和線路電壓降等技術(shù)條件下，適當(dāng)增大導(dǎo)體截面積，減小線路阻抗，也可以降低線路造成的損耗，此時(shí)線路的投資費(fèi)用會(huì)增加，因此需要綜合考慮，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理。

（四）提高供配電系統(tǒng)功率因數(shù)。

1.提高功率因數(shù)可以減少了線路中無(wú)功功率的傳輸，從而減少線路中電流，減少線路損耗。在有功功率不變的前提下，通過(guò)相關(guān)計(jì)算可得出當(dāng)系統(tǒng)功率因數(shù)由0.7 提高到0.9 時(shí)，可以減少約40%的線路損耗。提高變壓器二次側(cè)的功率因數(shù)，可使變壓器二次側(cè)無(wú)功電流減少，減少變壓器銅損。此外功率因數(shù)提高后，變壓器配電能力可以提升，對(duì)于某一負(fù)荷來(lái)說(shuō)，有功功率不變的前提下，提高了功率因數(shù)后該負(fù)荷所需的視在功率及電流都相應(yīng)減少，變壓器可以提供更多視在功率給其它負(fù)荷，相對(duì)來(lái)說(shuō)可以減小變壓器容量。

2.當(dāng)供配電系統(tǒng)自然功率因數(shù)不足時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。在變配電所高壓側(cè)集中補(bǔ)償，用以提高高壓側(cè)功率因數(shù)。在變壓器低壓側(cè)采用并聯(lián)電容器進(jìn)行集中補(bǔ)償，可以避免經(jīng)長(zhǎng)距離線路或多級(jí)變壓器傳送無(wú)功功率，以減少由于無(wú)功功率的傳送而引起的電網(wǎng)有功損耗。鈉燈、金鹵燈、熒光燈等氣體放電燈配電感鎮(zhèn)流器時(shí)，通常功率因數(shù)很低，如果在照明設(shè)計(jì)中選用氣體放電燈時(shí)，可選擇內(nèi)置電容補(bǔ)償?shù)臒艟?，提高功率因?shù)，從而減小照明線路電流，降低線路能耗和電壓損失。

3.合理分配單相負(fù)荷。在低壓配電系統(tǒng)中，存在很多單相負(fù)荷，如果系統(tǒng)單相負(fù)荷在配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在各相上的分配不均衡，或者存在不同時(shí)間段使用現(xiàn)象，就會(huì)造成三相負(fù)荷的不對(duì)稱，嚴(yán)重時(shí)使中性導(dǎo)體電流增大，帶來(lái)大的電能損耗。同時(shí)會(huì)產(chǎn)生零序電流，零序電流會(huì)導(dǎo)致變壓器中性點(diǎn)的偏移，從而造成各相相電壓不平衡，降低了電能質(zhì)量。

二、變壓器節(jié)能

在供配電系統(tǒng)中，變壓器的損耗是不可忽視的。變壓器損耗主要有空載損耗和負(fù)載損耗?？蛰d損耗主要為變壓器鐵芯損耗，與變壓器鐵芯的磁通密度、材質(zhì)等有關(guān)。負(fù)載損耗為負(fù)載電流在變壓器繞組上產(chǎn)生的功率損耗。選用空載損耗和負(fù)載損耗能效等級(jí)為2 級(jí)或1 級(jí)的變壓器可以起到很好的節(jié)能效果。非晶合金鐵芯材料具有優(yōu)異的磁特性，較一般材料易于磁化和消磁，同時(shí)具有高電阻率和高強(qiáng)度、渦流損耗小[1]等特點(diǎn)，采用高效節(jié)能型非晶合金鐵芯變壓器，可以減少變壓器的損耗。選擇變壓器容量時(shí)要考慮變壓器負(fù)荷率，負(fù)荷率宜在75%～85%較為經(jīng)濟(jì)合理，也可以為將來(lái)發(fā)展負(fù)荷增加預(yù)留一部分容量。

三、電動(dòng)機(jī)節(jié)能

焦化廠內(nèi)電動(dòng)機(jī)為主要用電設(shè)備，電動(dòng)機(jī)節(jié)能對(duì)于焦化廠的供配電系統(tǒng)節(jié)能舉足輕重。

（一）根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定功率和焦化廠內(nèi)配電電壓等級(jí)確定電動(dòng)機(jī)的額定電壓。

1.對(duì)于大容量電動(dòng)機(jī)采用10kV 供電，以減少線路壓降和損耗。對(duì)于200～300kW 額定容量的電動(dòng)機(jī)，其額定電壓采用低壓或高壓，應(yīng)考慮設(shè)備、配電線路初始投資成本以及使用過(guò)程中產(chǎn)生的電能損耗費(fèi)用等因素，綜合比較后確定。

2.對(duì)于部分功率較大電動(dòng)機(jī)，如果焦化廠內(nèi)電壓等級(jí)有660V，也可以選擇660V 的額定電壓。電動(dòng)機(jī)采用660V 供電與采用的380V 相比可以降低電能損耗，供電電壓升高到660V 后，同功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流和工作電流都將會(huì)相應(yīng)減小，能有效降低電動(dòng)機(jī)線路壓降，減少電動(dòng)機(jī)輸電線路上功率損耗。電動(dòng)機(jī)電流減小后，電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷保護(hù)電流減小，輸電線路導(dǎo)線截面積可相應(yīng)減小，節(jié)約金屬材料。此外660V 供電系統(tǒng)與380V 供電系統(tǒng)部分電纜和開關(guān)設(shè)備等通用，總體來(lái)說(shuō)可以有效節(jié)能、降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（二）選用高效節(jié)能型電動(dòng)機(jī)，如YE3、YX3 系列高效電機(jī)，電動(dòng)機(jī)能效不宜低于2 級(jí)。

（三）提高電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)在空載和輕載時(shí)，效率和功率因數(shù)都很低，而接近滿載時(shí)，效率和功率因數(shù)都很高。因此要合理地選擇電動(dòng)機(jī)容量，應(yīng)使其盡可能的接近滿負(fù)荷運(yùn)行，這樣可以提高其功率因數(shù)和效率，不應(yīng)使其長(zhǎng)期工作于輕載狀態(tài)，平均負(fù)荷率不應(yīng)低于40%。對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵等可根據(jù)負(fù)載變化，利用變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載所需功率下降時(shí)，合理利用變頻調(diào)速使電動(dòng)機(jī)處于低能耗狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能目的。大型風(fēng)機(jī)、水泵等負(fù)載，可以考慮選用同步電動(dòng)機(jī)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使同步電動(dòng)機(jī)的電流相位超前于電壓，即此時(shí)同步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)容性負(fù)載，改善電網(wǎng)功率因數(shù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

焦化企業(yè)供配電系統(tǒng)的節(jié)能減排潛力較大，通過(guò)合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)方案、照明系統(tǒng)方案、無(wú)功功率補(bǔ)償方案以及選用高效節(jié)能設(shè)備等措施可以有效地減少電能損耗，更高效地利用電能，為焦化企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)節(jié)能減排可以減少對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，為打造綠色焦化企業(yè)提供了技術(shù)支持。