火力發電廠幾種電氣節能降耗的方法

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,節約是國家的基本國策,節能降耗是國家的長遠方針。文章針對幾種火力發電廠電氣節能降耗的方法進行分析。

關鍵詞:火力發電廠;技能降耗;電氣設備

節約能源,保護環境,是我國長期的重大方針,也是全世界所關注的重要課題。火電廠作為能源消耗的大戶,更應該從降低廠用電率的全局出發,采取相應措施來達到節能降耗的目的。但同時也必須以保證機組安全穩定運行為前提,不能片面追求降低廠用輔機耗電量,從而影響機組運行的安全。筆者根據自己實際工作經驗,針對發電廠電氣節能降耗的幾種方法進行闡述,供同行探討。

1 根據電廠實際,采用高效電動機

發電廠的生產輔助機械通常是由三相感應電動機旋轉拖動做功的。電源、控制裝置、電動機、傳遞機構及工作機械構成一個完整的電力拖動系統。電力拖動的任務是通過電動機實現由電能向機械能的轉換,完成工作機械的啟動、運轉、調速及制動等作業要求。電動機的旋轉,是建立在電磁理論基礎上的。感應電動機既消耗有功功率,把電能轉換為機械能,又消耗無功功率,用來建立必要的旋轉磁場。所以降低電動機耗電量,一方面要提高它的運行效率,減少有功消耗,另一方面要提高它的運行功率因數,減少無功消耗。

長期以來,采用高效電動機替代相對低效的電動機,是通行的一個主要節電措施,它是提高運行效率和功率因數的基礎。高效電動機是指總損耗比標準系列電動機降低20%以上的電動機。高效電動機由于定子鐵芯、轉子鐵芯均采用高導磁、低損耗的優質電工硅鋼片構成,且制造工藝較先進,所以電機在運行中各種損耗較低,功率因數高,運行熱穩定好,使用壽命長。

但同時我們也應該意識到,同等情況下,高效電動機比標準電動機效率提高3%,但制造成本卻比標準電機高出30%。對火力發電廠不需要進行狀態調節的輔助機械而言,把拖動電機更換為高效電動機是一種行之有效的方法。而對需要進行狀態調節的輔助機械,采用高效電動機則是不現實的,因高效電動機的制造成本高,價格昂貴,不但增加維修成本,而且只能定速運行,同樣不能滿足電力生產對流量的調節需求,因此,采用高效電動機則是不現實的。所以應根據電廠實際,在資金允許的條件下,采用高效電動機能從根本上實現廠用電率、降低發電成本,從而達到節能降耗的目的。

2 減少空載運行變壓器數量

火力發電廠一般都設置大容量的高壓啟動備用變壓器,作為高壓廠用變壓器的備用兼作電廠啟動電源,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/備變設計為“冷備用”(處于備用狀態時不帶電),則可節約大量電能和開支。當然,是否采用冷備用還得聽從大區電網的具體規定和聽取業主的運行意見。要使啟備變可為“冷備用”運行方式,廠用電方案設計時應使啟備變正常不帶公用負荷,公用負荷設計為1號機組高壓廠用變壓器全帶,或合理分配至l號和2號機組的高壓廠用變壓器上。但應注意廠用電的可靠性應滿足規程規范的要求。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力中心方式接線。在暗備用動力中心接線方式下,正常運行時,兩臺互為備用的變壓器各帶一半負荷運行,每臺變壓器的負載損耗降為帶全部負荷時1/4,節能效果明顯。采用明備用動力中心接線雖然可以節約變壓器投資,但增加了電纜和電纜通道的投資,經濟上優勢不大,從長期運行角度看,暗備用動力中心接線方式經濟上更具有優勢。

3 減少輸電過程中的鐵磁性損耗

要減少鐵磁性損耗,應從減少交變磁場中鋼材料的使用、增加屏蔽、避免形成閉合回路、改善鋼材料與載流導體空間關系等方面入手。具體措施如下:導體金具應采用設計更為先進的型號及盡量采用非導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,延長了金具安全使用壽命。在電抗器周圍應嚴格按照制造廠給出的空間尺寸來限制鋼結構使用的空間范圍。同時也要注意盡量減少電抗器周圍鋼材料的使用,在合理的范圍內盡量加大鋼結構與電抗器的距離。在有強交變磁場(如電抗器周圍、大電流敞露導體周圍)的空間內,在鋼結構設計上,不應使用單相導體支持鋼構及導體支持夾板的零件構成閉合磁路。合理加大鋼構與母線的距離,一般母線中心至橫越鋼構中心的距離(mm)為母線電流(A)的0.7倍或以上,可以不采取其它設施。合理選擇鋼構與母線的相對位置,使鋼構盡量與導體垂直,以使不產生感應電勢和環流。避免較長鋼結構與母線平行。大面積鋼筋混凝土中的鋼筋結構,應將鋼筋結構割成不連續的小尺寸或在縱橫鋼筋交叉點用包扎絕緣的方法,以減少環流。斷開閉合回路。設計中應避免大電流母線附近的鋼構件形成包圍一相或兩相的閉合回路,如不可避免時可采用黃銅焊縫或絕緣板隔離磁路的方式。在大電流敞開式母線與鋼構之間加裝電阻率低的非導磁率材料制作的屏蔽板(或屏蔽柵),可明顯減少鋼構的鐵磁性損耗。在大電流敞開式母線支持鋼結構上加裝電阻率低的非導磁率材料制作屏蔽環,可明顯減少鋼構的鐵磁性損耗。

4 對不需進行調節操作的輔機,應采取節電措施

如安裝輕載節電器等,在空載或低負載運行時,降低電動機的端電壓,從而實現節能。而對輕、重載交替工作的電機,可采用γ-△裝置自動切換定子繞組接線方式,輕載時,采用γ接線,重載時,采用△接線。

當然,這些節電技術的實施需要增加一些輔助回路,這將增大輔機故障機率。因此,在選用時應結合設備運行情況,在保證機組運行安全的情況下合理選用。

5 降低照明損耗

5.1 采用節能型燈具。

隨著技術的不斷發展,節能型燈具的壽命逐步提高,價格不斷下降,其綜合經濟指標已具有明顯優勢。因此發電廠的照明設計應緊跟照明技術的發展,積極推廣使用新型節能燈具,以節約電能。

5.2 采用照明調壓器。

對于電廠來說,由于動力負荷要比照明更為重要,實際運行時照明燈具電源電壓就遷就于動力電電壓(400/230V)。照明燈具屬于電阻性負荷,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供電時浪費電能約10%,浪費很嚴重。照明調壓器可以穩定保持供電電壓為380/220V節約了電能。另外,由于降低了工作電壓,也解決了發電廠燈具壽命短,更換頻繁的頑疾,可謂一舉多得。

6 規范運行管理制度

發電廠用電率是影響火力發電廠效益的主要因素,應把電能管理規范化、制度化,從各個環節進行對比分析,查找出管理中存在的漏洞,使發電廠用電率更能真實地反應生產實際。對火力發電廠的靜電除塵設備,當電場內部確實存在短路時,應及時停用相關電場,采取措施改善好電場環境后再投運,因為此時設備即使投運,也沒有除塵效果,反而會增加廠用電量。對一些通風、冷卻設備,應投入自動啟停裝置,從而實現節能需求。

從提高煤質上下功夫,保證煤源充足,確保機組有能力帶滿負荷運行。這樣發電量大,輔機運行效率較高。因此,規范運行管理制度,采取行之有效的措施,也能降低發電廠用電率。

此外,還應考慮實際經濟,節省無謂的能材消耗。作為電氣設計人員,要在工程設計時根據工程自身的特點及要求,電氣設計標準也相應有高、中、低檔等之分,正確理解規范條文,設計時不能千篇一律地采用高標準,取規范的上限值,應重視經濟指標,避免設備材料選型過大,節省無謂的能材消耗。同時,應要求運行人員增加節能意識,規范操作,進一步提高系統分析能力。