火力發(fā)電廠幾種電氣節(jié)能降耗的方法

張　猛

摘要:火電廠是一次能源消耗大戶,一次能源是不可再生的資源,節(jié)約是國(guó)家的基本國(guó)策,節(jié)能降耗是國(guó)家的長(zhǎng)遠(yuǎn)方針。文章針對(duì)幾種火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗的方法進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞:火力發(fā)電廠;技能降耗;電氣設(shè)備

節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境,是我國(guó)長(zhǎng)期的重大方針,也是全世界所關(guān)注的重要課題?；痣姀S作為能源消耗的大戶,更應(yīng)該從降低廠用電率的全局出發(fā),采取相應(yīng)措施來(lái)達(dá)到節(jié)能降耗的目的。但同時(shí)也必須以保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行為前提,不能片面追求降低廠用輔機(jī)耗電量,從而影響機(jī)組運(yùn)行的安全。筆者根據(jù)自己實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),針對(duì)發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗的幾種方法進(jìn)行闡述,供同行探討。

1 根據(jù)電廠實(shí)際,采用高效電動(dòng)機(jī)

發(fā)電廠的生產(chǎn)輔助機(jī)械通常是由三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)做功的。電源、控制裝置、電動(dòng)機(jī)、傳遞機(jī)構(gòu)及工作機(jī)械構(gòu)成一個(gè)完整的電力拖動(dòng)系統(tǒng)。電力拖動(dòng)的任務(wù)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)由電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換,完成工作機(jī)械的啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)速及制動(dòng)等作業(yè)要求。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn),是建立在電磁理論基礎(chǔ)上的。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)既消耗有功功率,把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,又消耗無(wú)功功率,用來(lái)建立必要的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。所以降低電動(dòng)機(jī)耗電量,一方面要提高它的運(yùn)行效率,減少有功消耗,另一方面要提高它的運(yùn)行功率因數(shù),減少無(wú)功消耗。

長(zhǎng)期以來(lái),采用高效電動(dòng)機(jī)替代相對(duì)低效的電動(dòng)機(jī),是通行的一個(gè)主要節(jié)電措施,它是提高運(yùn)行效率和功率因數(shù)的基礎(chǔ)。高效電動(dòng)機(jī)是指總損耗比標(biāo)準(zhǔn)系列電動(dòng)機(jī)降低20%以上的電動(dòng)機(jī)。高效電動(dòng)機(jī)由于定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯均采用高導(dǎo)磁、低損耗的優(yōu)質(zhì)電工硅鋼片構(gòu)成,且制造工藝較先進(jìn),所以電機(jī)在運(yùn)行中各種損耗較低,功率因數(shù)高,運(yùn)行熱穩(wěn)定好,使用壽命長(zhǎng)。

但同時(shí)我們也應(yīng)該意識(shí)到,同等情況下,高效電動(dòng)機(jī)比標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)效率提高3%,但制造成本卻比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)高出30%。對(duì)火力發(fā)電廠不需要進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)的輔助機(jī)械而言,把拖動(dòng)電機(jī)更換為高效電動(dòng)機(jī)是一種行之有效的方法。而對(duì)需要進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)的輔助機(jī)械,采用高效電動(dòng)機(jī)則是不現(xiàn)實(shí)的,因高效電動(dòng)機(jī)的制造成本高,價(jià)格昂貴,不但增加維修成本,而且只能定速運(yùn)行,同樣不能滿足電力生產(chǎn)對(duì)流量的調(diào)節(jié)需求,因此,采用高效電動(dòng)機(jī)則是不現(xiàn)實(shí)的。所以應(yīng)根據(jù)電廠實(shí)際,在資金允許的條件下,采用高效電動(dòng)機(jī)能從根本上實(shí)現(xiàn)廠用電率、降低發(fā)電成本,從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2 減少空載運(yùn)行變壓器數(shù)量

火力發(fā)電廠一般都設(shè)置大容量的高壓?jiǎn)?dòng)備用變壓器,作為高壓廠用變壓器的備用兼作電廠啟動(dòng)電源,其容量一般都與最大的高壓廠用變壓器相同,容量很大,空載損耗也很大。如果能將啟/備變?cè)O(shè)計(jì)為“冷備用”(處于備用狀態(tài)時(shí)不帶電),則可節(jié)約大量電能和開(kāi)支。當(dāng)然,是否采用冷備用還得聽(tīng)從大區(qū)電網(wǎng)的具體規(guī)定和聽(tīng)取業(yè)主的運(yùn)行意見(jiàn)。要使啟備變可為“冷備用”運(yùn)行方式,廠用電方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使啟備變正常不帶公用負(fù)荷,公用負(fù)荷設(shè)計(jì)為1號(hào)機(jī)組高壓廠用變壓器全帶,或合理分配至l號(hào)和2號(hào)機(jī)組的高壓廠用變壓器上。但應(yīng)注意廠用電的可靠性應(yīng)滿足規(guī)程規(guī)范的要求。在滿足廠用電可靠性的前提下,低壓廠用電接線盡量采用暗備用動(dòng)力中心方式接線。在暗備用動(dòng)力中心接線方式下,正常運(yùn)行時(shí),兩臺(tái)互為備用的變壓器各帶一半負(fù)荷運(yùn)行,每臺(tái)變壓器的負(fù)載損耗降為帶全部負(fù)荷時(shí)1/4,節(jié)能效果明顯。采用明備用動(dòng)力中心接線雖然可以節(jié)約變壓器投資,但增加了電纜和電纜通道的投資,經(jīng)濟(jì)上優(yōu)勢(shì)不大,從長(zhǎng)期運(yùn)行角度看,暗備用動(dòng)力中心接線方式經(jīng)濟(jì)上更具有優(yōu)勢(shì)。

3 減少輸電過(guò)程中的鐵磁性損耗

要減少鐵磁性損耗,應(yīng)從減少交變磁場(chǎng)中鋼材料的使用、增加屏蔽、避免形成閉合回路、改善鋼材料與載流導(dǎo)體空間關(guān)系等方面入手。具體措施如下:導(dǎo)體金具應(yīng)采用設(shè)計(jì)更為先進(jìn)的型號(hào)及盡量采用非導(dǎo)磁性材料制造的金具,這樣既降低了損耗,也意味著溫升降低,延長(zhǎng)了金具安全使用壽命。在電抗器周?chē)鷳?yīng)嚴(yán)格按照制造廠給出的空間尺寸來(lái)限制鋼結(jié)構(gòu)使用的空間范圍。同時(shí)也要注意盡量減少電抗器周?chē)摬牧系氖褂?在合理的范圍內(nèi)盡量加大鋼結(jié)構(gòu)與電抗器的距離。在有強(qiáng)交變磁場(chǎng)(如電抗器周?chē)?、大電流敞露?dǎo)體周?chē)?的空間內(nèi),在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,不應(yīng)使用單相導(dǎo)體支持鋼構(gòu)及導(dǎo)體支持夾板的零件構(gòu)成閉合磁路。合理加大鋼構(gòu)與母線的距離,一般母線中心至橫越鋼構(gòu)中心的距離(mm)為母線電流(A)的0.7倍或以上,可以不采取其它設(shè)施。合理選擇鋼構(gòu)與母線的相對(duì)位置,使鋼構(gòu)盡量與導(dǎo)體垂直,以使不產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和環(huán)流。避免較長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)與母線平行。大面積鋼筋混凝土中的鋼筋結(jié)構(gòu),應(yīng)將鋼筋結(jié)構(gòu)割成不連續(xù)的小尺寸或在縱橫鋼筋交叉點(diǎn)用包扎絕緣的方法,以減少環(huán)流。斷開(kāi)閉合回路。設(shè)計(jì)中應(yīng)避免大電流母線附近的鋼構(gòu)件形成包圍一相或兩相的閉合回路,如不可避免時(shí)可采用黃銅焊縫或絕緣板隔離磁路的方式。在大電流敞開(kāi)式母線與鋼構(gòu)之間加裝電阻率低的非導(dǎo)磁率材料制作的屏蔽板(或屏蔽柵),可明顯減少鋼構(gòu)的鐵磁性損耗。在大電流敞開(kāi)式母線支持鋼結(jié)構(gòu)上加裝電阻率低的非導(dǎo)磁率材料制作屏蔽環(huán),可明顯減少鋼構(gòu)的鐵磁性損耗。

4 對(duì)不需進(jìn)行調(diào)節(jié)操作的輔機(jī),應(yīng)采取節(jié)電措施

如安裝輕載節(jié)電器等,在空載或低負(fù)載運(yùn)行時(shí),降低電動(dòng)機(jī)的端電壓,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。而對(duì)輕、重載交替工作的電機(jī),可采用γ-△裝置自動(dòng)切換定子繞組接線方式,輕載時(shí),采用γ接線,重載時(shí),采用△接線。

當(dāng)然,這些節(jié)電技術(shù)的實(shí)施需要增加一些輔助回路,這將增大輔機(jī)故障機(jī)率。因此,在選用時(shí)應(yīng)結(jié)合設(shè)備運(yùn)行情況,在保證機(jī)組運(yùn)行安全的情況下合理選用。

5 降低照明損耗

5.1 采用節(jié)能型燈具。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,節(jié)能型燈具的壽命逐步提高,價(jià)格不斷下降,其綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已具有明顯優(yōu)勢(shì)。因此發(fā)電廠的照明設(shè)計(jì)應(yīng)緊跟照明技術(shù)的發(fā)展,積極推廣使用新型節(jié)能燈具,以節(jié)約電能。

5.2 采用照明調(diào)壓器。

對(duì)于電廠來(lái)說(shuō),由于動(dòng)力負(fù)荷要比照明更為重要,實(shí)際運(yùn)行時(shí)照明燈具電源電壓就遷就于動(dòng)力電電壓(400/230V)。照明燈具屬于電阻性負(fù)荷,功率近似正比于電壓的平方。因此采用400/230V供電的照明燈具將比采用380/220V供電時(shí)浪費(fèi)電能約10%,浪費(fèi)很?chē)?yán)重。照明調(diào)壓器可以穩(wěn)定保持供電電壓為380/220V節(jié)約了電能。另外,由于降低了工作電壓,也解決了發(fā)電廠燈具壽命短,更換頻繁的頑疾,可謂一舉多得。

6 規(guī)范運(yùn)行管理制度

發(fā)電廠用電率是影響火力發(fā)電廠效益的主要因素,應(yīng)把電能管理規(guī)范化、制度化,從各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行對(duì)比分析,查找出管理中存在的漏洞,使發(fā)電廠用電率更能真實(shí)地反應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際。對(duì)火力發(fā)電廠的靜電除塵設(shè)備,當(dāng)電場(chǎng)內(nèi)部確實(shí)存在短路時(shí),應(yīng)及時(shí)停用相關(guān)電場(chǎng),采取措施改善好電場(chǎng)環(huán)境后再投運(yùn),因?yàn)榇藭r(shí)設(shè)備即使投運(yùn),也沒(méi)有除塵效果,反而會(huì)增加廠用電量。對(duì)一些通風(fēng)、冷卻設(shè)備,應(yīng)投入自動(dòng)啟停裝置,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能需求。

從提高煤質(zhì)上下功夫,保證煤源充足,確保機(jī)組有能力帶滿負(fù)荷運(yùn)行。這樣發(fā)電量大,輔機(jī)運(yùn)行效率較高。因此,規(guī)范運(yùn)行管理制度,采取行之有效的措施,也能降低發(fā)電廠用電率。

此外,還應(yīng)考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì),節(jié)省無(wú)謂的能材消耗。作為電氣設(shè)計(jì)人員,要在工程設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)工程自身的特點(diǎn)及要求,電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)有高、中、低檔等之分,正確理解規(guī)范條文,設(shè)計(jì)時(shí)不能千篇一律地采用高標(biāo)準(zhǔn),取規(guī)范的上限值,應(yīng)重視經(jīng)濟(jì)指標(biāo),避免設(shè)備材料選型過(guò)大,節(jié)省無(wú)謂的能材消耗。同時(shí),應(yīng)要求運(yùn)行人員增加節(jié)能意識(shí),規(guī)范操作,進(jìn)一步提高系統(tǒng)分析能力。