工厂电气节能设计

摘 要：目前,我国电能的浪费非常严重,存在着巨大的节能潜力.文章分析探讨工厂电气节能设计的几种方法.

关 键 词：工厂电气电能损耗节能减排

能源短缺已经成为当前制约经济社会可持续发展的突出问题和矛盾.节约能源、提高能效是解决能源问题的有效途径.电能是国民经济发展最主要的能源,但目前我国电能的浪费却很严重.无论是工厂供配电系统或用电设备,都存在着节能的巨大潜力.笔者认为,在工厂电气节能设计中,减少变压器的有功功率电能损耗、减少线路上的损耗和提高系统的功率因数切实可行,具有良好的节能效果.

1.减少变压器的有功功率电能损耗

变压器的有功电能损耗如下表示：△WT等于△POT+△PKβ2r

式中：

△WT-变压器有功电能损耗（KW）

△PO-变压器空载有功损耗（KW）

△PK-变压器负载有功损耗（KW）

β-变压器的负载率

T-全年投入运行小时数,r-最大负荷年损耗小时数

△PO部分为空载损耗又称铁损,它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成,是固定不变的部分,大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定.所以,变压器应选用节能型的,如S9、S10等油浸变压器,它们都是采用优质冷轧取向矽钢片,由于“取向”处理,使矽钢片的磁畴方向接近一致,以减少铁芯的涡流损耗.

△PK是负载有功损耗,即变压器的线损,决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小,即负载率β的平方成正比.因此,应选用阻值较小的绕组,可采用铜芯变压器.变压器的负载率应在75%～85%为宜.这样也可以做到物尽其用,因为变压器绝缘的使用年限满负荷计为20年,20年后可能有更好的变压器问世,这样就可以有机会更换新的设备,才能使工厂总趋技术领先地位.

2.减少线路上的损耗

由于线路上存在电阻,有电流流过时,就会产生有功功率损耗.其公式△P等于3I2R×10-3（KW）

式中：

I-相电流（A）

R-线路电阻（Ω）

例如,车间设备容量为110KW,COSФ等于0.85,供电距离L等于120m.采用VV-3×95+1×50的电缆,其有功损耗量,可由以下步骤求得：

I等于110×0.577/0.38×0.85等于197A

芯线温度70℃的95mm2铜芯线每公里电阻R等于0.214,则R等于0.12×0.214等于0.026（Ω）

△P等于3×1972×0.026×10-3等于3.0KW

从以上可看到,线路上的功率损耗相当于每6m的线路上安一个150W的灯泡.要减少线路损耗,只有减少线路电阻.线路电阻R等于P×L/s,即线路电阻与电导P成正比,与线路截面S成反比,与线路长度L成正比,因此减少线路的损耗应从以下几方面入手.

第一,应选用电导率较小的材质做导线,铜芯最佳.

第二,减少导线长度.首先,线路尽可能走直线,少走弯路,以减少导线长度；其次,低压线路应不走或少走回头线,以减少来回线路上的电能损失；变压器尽量接近负荷中心,以减少供电距离,低压线路的供电半径一般不宜超过200m.

第三,增大导线截面.首先,对于比较长的线路,除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面,再加大一级导线截面.

3.提高系统的功率因数

配变低压无功补偿能有效降低配电变电及输配电网的损耗.以1000KVA变压器为例,通过简单计算,说明无功补偿具有巨大的直接和间接效益.

设补偿前变压器满载运行,视在功率S1等于1000KVA,功率因数COSФ1等于0.76（tgФ1等于0.855）,T年实际工作小时数（一班制可取2300小时）：

上面仅仅是无功补偿提高功率因数角度计算的效益；如累计降低输配电网损耗、功率因数凋整电费,以及节约建设投资、改善电压质量等方面因素,其经济效益更加可观.

4.结论

综上所述,工业电气的节能潜力很大,应在设计中精心考虑.但是在选用节能的新设备上,应具体了解其原理、性能、效果,从技术、经济上进行比较后,再选定节能设备,以达到真正节能的目的.