工厂电气设计中的节能措施

工厂电气设计中的节能措施

冯立东

华晨宝马工厂辽宁省沈阳市110035

摘要：中国是一个能源消耗大国，目前能源的利用率还比较低，而且资源浪费严重。为了实现经济的持续快速发展，在我国必须组织开展节能降耗技术推广工作，尤其是工厂电气设备的设计、管理等更要积极推广使用节能降耗技术。随着经济的发展，电气与人们之间的关系更加密切，甚至严重影响人类社会的进步和发展，下面重点针对工厂电气设备的节能设计技术进行分析。

关键词：工厂；电气设计；节能措施

一、供配电系统的设计

1、变电所位置的选择

在设计工厂电气系统的过程中，设计人员首先应该对变电所进行合理定位。在一般情况下，变电所要尽可能选择离负荷中心比较近的位置，变电所的供电半径通常为小于500米。

2、变压器容量和性能的选择

2.1变压器的容量选择

在配电系统中，变压器作为重要的组成部分，如果运行时间过长，为了确保其正常运行，通常情况下，只能暂时停止其运行，对其进行检修。对于变压器来说，在运行过程中，一方面消耗电量，另一方面还会污染周围环境。在选择变压器的过程中，需要重点关注额定容量。在日常生产过程中，额定容量必须能够承受最大的负荷。为了既符合配电网的运行要求又能够有效的延长变压器的使用寿命，保证电能供应的稳定，在运行的过程中，考虑到节能和留有余量，变压器的负荷率一般取70%-85%。

2.2变压器的性能选择

对于变压器来说，如果性能优良，通常情况下，需要满足以下条件：1）节能效率高，功率损耗小。在使用变压器的过程，一方面可以降低工厂电气系统的有功功率消耗，另一方面可以对资源浪费现象进行有效地控制。2）确保三相电流的平衡性，将变压器损耗控制在最低限度。

3、输电线路的设计

输电线路的设计主要以降低电路的传输损耗为目的。根据物理知识，对于导线来说，其电阻通常情况下与导线的横截面成反比，与导线的电导率、长度等成正比。工厂电气的设计通常都通过采取降低导线电阻的方式来降低电路的传输损耗，实现节能的目标。

4、选择合理的无功补偿设备

所谓无功补偿设备通常情况下就是补偿无功功率的电能设施。对于电力系统来说，无功补偿设备发挥着重要的作用，借助无功补偿设备有效减少供电系统的输电消耗，进而在一定程度上提高功率。在节能和供电质量方面，这种电能设备发挥着积极的作用。不同的工程设计需要的无功补偿方式不同，这个需要依据实际情况而定。

二、电气设计中应采用的主要节能措施

1、确保配电系统电气三相负荷平衡

变压器的三相负荷不平衡时，特别是低压网络，有的相电流较小，有的相电流接近甚至超过额定电流，这是三相电流不平衡，在这种情况下，不仅影响变压器的安全经济运行，而且造成有功功率的损失，在设计时必须进行三相负荷测定和调整，力求变压器三相电流的平衡。在高压系统中，如辊压机系统负荷波动较大，易引起三相电流的不平衡，建议装配无功动态补偿装置。减少空载损耗，对暂不用供电回路，应及时断开电源线路，以减少线路上的空载运行损耗，一般可达3%～5%。合理选择变压器，提高变压器运行效率。变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%～15%，它的空载无功功率约为满载时的1/3，为改善水泥厂的功率因数，应使变压器的负荷率最佳，实现经济调度。

2、采用集成能源管理系统

近年来电力行业各级调度都采用了电网调度自动化系统，它就要求各级变电站具备相应的系统与之配套，在各级调度站能监控企业变电站的运行情况。在这大环境中，新建水泥厂采用电站综合自动化系统，这种系统除前台装有各种形式的综合保护器外，还有后台监控系统，保护定值在后台系统修改，可以方便对水泥厂各个配电站的定值进行修改，另对电机的保护功能大大加强，充分体现系统调度功能的优越性。

3、合理设计，减少线路损耗

（1）优化线路敷设

在工程设计中合理布局配电点，尽量靠近负荷中心。在生料磨、窑尾、窑头、水泥磨等负荷集中的区域设电气室。合理调配变压器的负荷率，使其运行在经济的区间段。低压线路的供电半径不宜超过200m，负荷密集地区不宜超过100m，负荷中等密集地区不宜超过150m，少负荷地区不宜超过250m。根据这个常规，在设计及施工中应优化线路敷设，尽量少走弯路，禁止迂回敷设管线，以缩短电缆路径，降低线路损耗。

（2）加大导线截面积

对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在加大导线截面积时，应结合计算负载电流及电压降两个因素而定，这种措施，虽然增加了线路投资，但却节约了电能。据测算，在2～3年内即可收回因加大导线截面所增加的费用。

三、采用变频拖动技术，降低电耗

变频技术目前得到快速的发展，有取代老式降压启动器的趋势。所谓变频器就是一种电能控制装置，其作用就是借助电力半导体器件将一种工频电源调整为另一种工频电源。其工作原理就是按照一定规律，对脉冲列的脉冲宽度、幅度等进行改变，进一步对输出量、波形等进行调节，进而确保电动机电压、频率变化的平滑性。它可以通过变频降速，自身的V/F调节和自带软启动功能等方式进行节能。对于变频器来说，其作用主要表现为调压、调频、稳定压力，通过应用当前的新技术，可以进一步丰富其功能，在众多领域都有着普遍的应用，所以在未来的发展中，变频器的前景非常宽广。

四、选择电动机

在日常工作生活中，大多数设备的运转都是通过电机来实现的,所以在采购电动机的过程中，需要侧重电动机的高效节能性，进而将能源损耗降到最低。

异步电动机是最为常见的工业用途电动机，其功率因数和效率是衡量电动机运行经济性的主要指标，这两个指标存在密切相关的关系。即异步电动机的功率因数提高，其效率也会提高。对于电动机来说，降低其能耗的重要途径就是从工作效率、功率因数两方面着手。所以，在设计电动机的过程中，为了实现节能目的，应该考虑这两个主要因素，根据负荷特性合理选择电动机，防止出现电动机利用率偏低的状况。在满载的情况下，异步电动机的功率因数一般可以达到0.85～0.89，而空载、轻载时一般只有0.2～0.3，加之异步电动机产生的无功功率是工业企业无功功率的主要来源，所以在设计电动机的过程中，需要对异步电动机的容量进行合理确定，进而最大限度确保其满负荷运行。

结束语

随着经济的不断发展，我国的能源使用量将会进一步增加，同时也会进一步加大对环境的污染，在这种情况下，需要研究工业生产中的节能技术，一方面节约能源，另一方面节约生产成本。对此，我们需要深入研究分析工厂电气设备的节能技术，推动我国电气节能技术的发展。

参考文献

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