工廠電氣設(shè)計中的節(jié)能方案及實現(xiàn)分析

合肥水泥研究設(shè)計院　包山先

我國為世界上最大的發(fā)展中國家，能源消耗量極大，隨著時間的推移，可再生資源日益枯竭，節(jié)約資源與維護生態(tài)環(huán)境是我國的一項重要基本國策?！澳茉垂?jié)約型”社會以及“能源節(jié)約型”體系的構(gòu)建，能夠為我國社會經(jīng)濟穩(wěn)步發(fā)展提供支撐?，F(xiàn)代企業(yè)可持續(xù)發(fā)展目的的達成，確保產(chǎn)品質(zhì)量是基礎(chǔ)，同時也要最大限度的壓縮產(chǎn)品生產(chǎn)過程中資金投入量。在這樣的情景中，工廠電氣節(jié)能方案設(shè)計就顯得尤為重要了，本文以此文論點，現(xiàn)做出如下論述內(nèi)容。

1.電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)眾多工廠電氣在運轉(zhuǎn)的過程中，電能耗損量逐漸增加。多數(shù)工廠電網(wǎng)界限方式為放射式或干線式，若在線路較長的情景下，線路尾端的電壓相對較低，就會致使抽油機的運行電壓與額定電壓之間存在較大懸殊性，電動機轉(zhuǎn)差相應(yīng)增加，繞組溫度上升，絕緣老化進程加快，對電動機性能與使用壽命均造成不同程度的影響，工廠也無法獲得最佳運轉(zhuǎn)效率，電網(wǎng)功率損耗量也會相應(yīng)上升[1]。另外，電氣在上述運行場景中，工廠電網(wǎng)的負(fù)荷還要從運轉(zhuǎn)系統(tǒng)中獲得能量?？偨Y(jié)長期的實踐經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段國內(nèi)多數(shù)工廠區(qū)采用的是節(jié)能電動機設(shè)備，對注水泵供電大體應(yīng)用了變頻器，壓縮機供電部分應(yīng)用變頻器，為了有效的節(jié)能與限制啟動電流，局部位置應(yīng)用了軟起動方式。綜合上述內(nèi)容，可以判斷，工廠電氣的節(jié)能技術(shù)擁有很大的發(fā)展空間。

2.工廠供配電系統(tǒng)的節(jié)能減排

2.1　科學(xué)設(shè)計工廠內(nèi)部電力系統(tǒng)

工廠內(nèi)部電力系統(tǒng)要實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，就務(wù)必從設(shè)計時段著手，而這一內(nèi)容通常不會引起現(xiàn)代企業(yè)的重視。在工廠電力系統(tǒng)設(shè)計初期，應(yīng)派遣專職人員開展實地調(diào)查研究工作，依照企業(yè)的用電負(fù)荷容量及其排布、用電設(shè)施特點等情況，對干擾因素進行整體分析，理論與實際密切結(jié)合，科學(xué)設(shè)計工廠內(nèi)部電力系統(tǒng)，從而確保電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟性與高效性。工廠接線系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)則主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）盡可能簡單可靠；（2）應(yīng)具備一定的靈活性，能在多變的環(huán)境下規(guī)范運轉(zhuǎn)；（3）務(wù)必要確保操作人員與設(shè)備運行的安全性；（4）滿足經(jīng)濟性標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)布設(shè)供電網(wǎng)絡(luò)，盡可能的降低電能損失量，盡量符合投入與年運行費用少的標(biāo)準(zhǔn)；（5）應(yīng)具備發(fā)展與拓展的便捷性，規(guī)避多次投資行為。

2.2　應(yīng)用新型節(jié)能變壓器

變壓器為工廠電力系統(tǒng)運行中極為重要電力設(shè)備。因為變壓器在運轉(zhuǎn)過程中，會形成空載損耗、負(fù)載損耗和熱損耗，但是在一般情況中，變壓器使用時間都相對較久，因此變壓器應(yīng)該被視為工廠電力系統(tǒng)的“耗能大戶”去看待。具相關(guān)資料記載，在工廠電力系統(tǒng)中，變壓器的損耗在系統(tǒng)電力總損耗量總所占比例高達10%，若損耗量每年可降低2%，那么每年工廠節(jié)省下的電能是極多的[2]。目前，國家應(yīng)推行相關(guān)政策體制，鼓勵工廠在運行中應(yīng)用干式變壓器，干式變壓器的應(yīng)用，一方面能夠有效壓縮變壓器在數(shù)個方面電能的損耗量，另一方面能大幅度減縮空載電流量與噪音污染程度，與油浸變壓器維修相比較，體現(xiàn)出經(jīng)濟性與便捷性。故此在條件允許的情況下，我們應(yīng)該逐步對高能耗變壓器的結(jié)構(gòu)與性能進行整改。同時應(yīng)科學(xué)選用變壓器容量和級數(shù)。變壓器的負(fù)載率以0.7～0.85為佳，若負(fù)載率太高，就加大了變壓器過載問題出現(xiàn)的概率；若過低則會使資源浪費的現(xiàn)象出現(xiàn)。故此，在實踐中應(yīng)最大限度的使變壓器處于最佳工作態(tài)勢中。

針對目前工廠電網(wǎng)異常電壓這一現(xiàn)象，應(yīng)對波動狀況做出相應(yīng)整改，具體措施體現(xiàn)在以下兩個方面上：（1）調(diào)整發(fā)電動機、變壓器等的輸出電壓；（2）調(diào)整無功功率排布、線路參數(shù)等。第一類措施的適用條件有一定局限性，只有在電力系統(tǒng)無功電源足夠的情景下應(yīng)用，在無功電源不充足的情況下，為了達到降低發(fā)電機無功功率負(fù)荷這一目標(biāo)，通常需要降低整個電網(wǎng)的電壓，即便是應(yīng)用調(diào)節(jié)變壓器分接頭等辦法，但是只能提高系統(tǒng)局部位置的電壓水平，無功功率的消耗量有增無減，只有實施二次降低電壓水平的方法，整個電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性與有效性得到一定保障。故此在無功電源不充足的情景下，務(wù)必要在恰當(dāng)?shù)姆轿话苍O(shè)無功補償裝備。通常情況下，無功補償裝備的安置，能夠大幅度降低線路輸出的無功功率，減少整個電路系統(tǒng)的電能消耗量。

2.3　正確選用低阻電纜與導(dǎo)線截面

輸電線路中電能的損耗，是配電系統(tǒng)內(nèi)電氣損耗的不可少的構(gòu)成成分。根據(jù)安培定律可知電線、電纜的阻值越大，能量耗損量就越多，尤其是在遠(yuǎn)程輸送進程中，線纜的電阻磨損程度是極大的。工廠電力系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)是一個循序漸進的過程，在電力設(shè)備建設(shè)和安裝進程中，企業(yè)應(yīng)采購正規(guī)廠家的電線、電纜，這主要是因為正規(guī)廠家生產(chǎn)的電纜，截面面積規(guī)范，金屬材質(zhì)有一定擔(dān)保，故此該類型電纜設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中，在降低輸電線路能量損耗量方面體現(xiàn)的價值是巨大的[3]。此外，技術(shù)人員應(yīng)科學(xué)選用導(dǎo)線的界面，對其運轉(zhuǎn)環(huán)境條件進行全面分析，尤其是在高負(fù)荷、高溫度、高濕度的場景中，最好選用系數(shù)相對較大的導(dǎo)線，借此方式達到降低危險事故發(fā)生的概率。另外，在電力系統(tǒng)運行需要得到滿足的情況下，應(yīng)以安全運轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)，最好選用橫截面積相對較小的電纜，以降低資金投入量。

2.4　合理利用無功補償

無功功率補償，簡稱為無功補償，在工廠電力系統(tǒng)運行過程中發(fā)揮提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，壓縮供電變壓器與輸送線路能量損耗量，使供電效率有所提升，此時供電環(huán)境也被優(yōu)化。故此無功功率補償裝置在電力供電系統(tǒng)中的安設(shè)發(fā)揮的作用是不可取代的。合理選用補償裝置，能夠最大限度減縮電力系統(tǒng)能量損耗量，電網(wǎng)運轉(zhuǎn)效率相應(yīng)提升，提高電網(wǎng)質(zhì)量。

3.電氣照明的配電

3.1　選擇合理的照明光源

針對工廠中操作封閉的廠房，其對照明照度與亮度提出較高標(biāo)準(zhǔn)，可以選用混合照明模式進行照明，例如應(yīng)用普通光源與新型強光源相整合的方法，安設(shè)于方便檢修與光度能充分照射空間的位置，借此途徑使照明的亮度與光源被有效應(yīng)用[4]。對于工廠中普通廠房，普通的光源照明就可以滿足其運行需求，光源安置的方位依然要選擇在能夠充分利用其亮度的位置，借此途徑實現(xiàn)節(jié)約電能的目標(biāo)，以達到盡可能的節(jié)能。

3.2　電氣照明的節(jié)能設(shè)計選擇

電氣照明原理可以做出如下概述：即借助能量的轉(zhuǎn)化途徑，把電能轉(zhuǎn)化為光能，從而實現(xiàn)照明目的。故此在照明的過程中最好選用效率相對較高的光源進行照明，最好在能耗等同的情景下，可以把更多的能量轉(zhuǎn)化為有效能量；這其中涵蓋一些新興的電氣照明設(shè)備與光源，比如三基色熒光燈，三基色熒光燈接通電源以后，燈中形成可以照明的電離子，電離子和燈管內(nèi)中的汞相互作用構(gòu)成電路回路，汞原子在和惰性氣體接觸后釋放一定量的紫外線，在三基色作用下，借助三基色吸收轉(zhuǎn)化，進而演變成個體可見的光源，發(fā)出更多的有效光，提升了照明設(shè)備運行的有效性。

3.3　可再生能源的應(yīng)用

當(dāng)下，國內(nèi)科學(xué)技術(shù)處于不斷發(fā)展進步的態(tài)勢中，新興資源應(yīng)用規(guī)模不斷拓展，風(fēng)能與太陽能是最為常見[5]。風(fēng)能的有效應(yīng)用，對設(shè)備所處環(huán)境的風(fēng)力提出較高標(biāo)準(zhǔn)，故此在工廠中難以普及應(yīng)用。而太陽能的使用，不受環(huán)境條件的制約，在工廠電氣照明配電過程中的應(yīng)用，能夠有效彌補單純電力使用過程中存在的缺陷，協(xié)助配電系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

4.結(jié)束語

綜合全文論述的內(nèi)容，認(rèn)識到節(jié)能是工廠電氣設(shè)備未來發(fā)展的必然趨勢這一事實，以及電氣照明的配電的一些基礎(chǔ)方法，即選擇合理的照明光源，電氣照明的節(jié)能設(shè)計選擇辦法以及有效應(yīng)用太陽能、風(fēng)能等新型資源。在實踐中還應(yīng)編制并推行管理機制，從而確保各項節(jié)能措施落實的真切性，為企業(yè)發(fā)展注入能量。

[1]周名嘉,董智,孫雪景.建筑電氣節(jié)能技術(shù)與方案若干問題的探討[J].電氣應(yīng)用,2014,33(22):12-15.

[2]史海疆.建筑電氣節(jié)能技術(shù)與方案若干問題的探討工程師與制造商伙伴們的觀點[J].電氣應(yīng)用,2014,33(06):12.

[3]楊成.對現(xiàn)代住宅用電容量及用電安全的探討[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2014,(04):108.

[4]郝紅兵,強典臣.疊壓無負(fù)壓給水設(shè)備在高層建筑中的應(yīng)用現(xiàn)狀、存在問題及電氣節(jié)能解決方案[J].電氣時代,2014,(08):50-52.

[5]張廣明,申紅山,魏立明.建筑電氣節(jié)能技術(shù)與方案若干問題的探討[J].電氣應(yīng)用,2014,33(14):16-19.