電氣節能技術優化方法探究

凌旺

[摘要]節電的出路在于堅持科學管理。依靠技術進步，走合理用電、節約用電、提高電能利用率的道路，大幅度地降低單位產品電耗，以最少的電能創造最大的財富。改革開放之后電力工業體制不斷改革，在實行多家辦電、積極合理利用外資和多渠道資金運用多種電價和鼓勵競爭等有效政策的激勵下，電力工業實行“政企分開省為實體聯合電網統一調度集資辦電”的方針，大大地調動了地方辦電的積極性，使電力建設在發展規模、速度和技術水平上不斷刷新紀錄、跨上新的臺階。電廠作為煤炭的消費大戶，對于社會環境的改革和優化有著非常重要的作用。對于電廠而言，如何更好地貫徹《節能法》、落實《節能條例》，提高能效具有十分重要的現實意義。因此，要想做好電廠節能減排，提高發電效率必須優化電氣節能技術。

[關鍵詞]電氣；節能技術；優化方法

[DOI]1013939/jcnkizgsc201535205

國家對能源工業和節能、節電非常重視，在“十一五”規劃中明確提出了單位國內生產總值能耗比“十五”要降低20%。電力在各項能源消耗領域所占的比重較大，強化在用電、配電、供電方面的節能降耗勢在必行，本文主要從技術優化、可再生能源發電、降低綜合線損等方面提出了節能技術優化的幾點措施。

1優化電廠供配電系統設計

11合理估算電容量

在電廠節能環節，合理的供配電系統設計是電氣節能的重要前提。對工程用電容量的合理估計，能夠確保供電方案的合理性。從設計角度來看，一方面，要加強對電容量的調查研究，而不是根據指導書閉門照冊，通過實際調研獲取一手數據；另一方面，要進行技術的優化，設計出估算電容量的技術和產品，做到真正意義上的節能。

12優化變配電站的選址

變配電站地址的選擇是一項綜合、復雜的工程，也是電力基本建設的重要部分。從一定意義上講，變配電站地址的選擇是否合理，對于電廠建設速度、建設投資、運行的安全性和經濟性都起著至關重要的作用。在變配電站地址選擇的時候應該根據電力系統的布局和規劃要求，盡最大可能接近主要用戶，這樣能夠減少電能的中途消耗、減少輸配電線路的投資，同時能夠更好地減少電氣設備發生故障的概率。

13合理設計電力需求方內部配電系統

電力的輸送對象是多種多樣的，但是都存在內部需求方配電合理性的問題。所以說，在電力需求方內部配電的過程中，應該減少配電級數，根據需求方的特點合理設計配電路徑。設計中在允許的場合可以采取隔離開關的形式，從而更好地減少配電級數，確保電力的合理利用。

2優化電廠節能技術的推廣

21合理選擇變壓器

在電廠變壓器的選擇中，應該從變壓器容量、電壓、環境、電流等方面進行考慮，電廠人員應該根據用戶的基本情況選擇變壓器的容量。通常情況下，在正常運行過程中，應該把變壓器的效率定在95%左右，如果發現額度低于90%，那么應該及時更換變壓器。與此同時，在變壓器的選擇過程中，根據線路電源決定變壓器的一次繞組電壓值，確保電力的合理使用。

22降低發電能耗

國家發改委明確提出：要求在發電調度中要考慮可再生能源和低耗能機組發電。所以說，電力公司應該根據發改委的要求制定新的規劃，以經濟、節能、環保為基礎，優化調度能耗機組發電，縮減高能耗機組的使用，加大低能耗發電。同時，要加大可再生能源的發電力度。要充分利用太陽能、風能、生物能、海洋能等，不斷優化電力技能的技術，積極發展太陽能光伏發電，不斷優化分布式供能系統，降低能源消耗。

23優化監控技術

隨著當前智能化和網絡技術的發展，各種監控系統開始深入到電力節能領域。通過優化電力監控系統，不僅可以確保各環節電力的穩定、安全運行，同時還能夠使整個電氣系統的節能運行成為一種可能。例如，在走廊燈的設計過程中，完全可以采用聲控燈，克服長明燈，同時還可以不斷引入新的技術，如光控、聲控燈，通過編程控制達到節約電能的作用。

3優化電廠運行中的綜合線損技術

31優化電網規劃

以城市電網運行為例，合理規劃電網能夠起到降低線損的作用。例如，在建設電網的過程中，要充分考慮到遠期、近期地區的電力負荷密度、區外電源受電通道以及節能降損等情況，因地制宜，從各個電壓級別協調發展的角度出發，建設高壓配電網。同時，還應該采取積極的措施，采用低噪聲、低能耗設備，提高電力的利用效率。

32做好電力變壓器節能

首先，要積極做好變壓器降耗改造技術。電廠相關方面應該采用非晶合金鐵芯變壓器，這種變壓器具有低能耗、低噪聲的特點，并且運行的費用也相對較低，所以說，要通過不斷優化技術使用低損耗變壓器；其次，要確保變壓器的經濟運行。要想確保變壓器的經濟運行，就要強化用電管理、加強供電，最終可以達到提供功率和節能的最終目的；最后，優化電網無功配置。大量無功電流在電網中會導致線路損耗增大，變壓器利用率降低，用戶電壓跌落。無功補償是利用技術措施降低線損的重要措施之一，在有功功率合理分配的同時，做到無功功率的合理分布。

33加強電廠用電側管理技術

在電廠用電管理中，強化側管理技術能夠給電廠帶來直接的經濟效益，研究掌握負荷管理技術，采用先進的技術終端提升用電效率，對實現電力需求側管理的目標意義重大。首先，要注意改變用戶的用電方式。通過改變用戶的用電方式，減少季節性的電網峰荷，提高電力系統運行的經濟性和可靠性，節約電力建設投資，優化供電成本；其次，要不斷提升終端用電的效率。通過選用高效的用電設備、采用能源替代方法等提高電力高效運行，改變消費行為，最終降低能耗，提高終端的用電效率；最后，電氣布置及接線優化。從電氣設備布置而言，盡量將需要散熱的設備放在通風良好的場所，保證電氣各環節布置的合理性，以最大限度地減少機械通風，確保電力的技能。

4提高功率因素的意義

41減少線路功率損耗，提高電網輸電效率

（1）降低發電機有功功率的輸出。

（2）降低輸、變電設備的供電能力。

（3）造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

（4）造成低功率因數運行和電壓下降，使電氣設備容量得不到充分發揮。

供配電線路的有功損耗為：

42提高功率因數，可減少電壓損失

正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，還需要取得無功功率。如果電網中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那么，這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行。

供配電線路的有功損耗為：

采用補償電容提高功率因數后，電壓損失△U減小，改善了電壓質量。

43提高電力網的傳輸能力，提高設備利用率

由公式cos=PS=PP2+Q2=P3UI可知，在傳送一定有功功率P的條件下，cos越高，輸出電流就越小，傳輸能力越大。

44降低設備容量

以變壓器為例，04kV線路功率因數提高后，線路電流減小，視在功率也減小，變壓器傳輸能力是用視在功率衡量，因此也降低了變壓器的負載率。因此，改善功率因數是充分發揮設備潛力，提高設備能力的有效方法。

5供配電系統節電——電動機節電

51電動機的無功就地補償

將就地補償裝置安裝在電動機附近，并直接與電動機連接在一起的補償方式。籠式電動機通常采用并聯電容器就地補償方式。無功就地補償的優點及注意事項如下表所示。

無功就地補償的優點及注意事項

優點[]注意事項

1有利于降低電力系統線損，提高無功補償經濟當量值。

2有利于挖掘供電設備的潛力，減小配電線路導線的截面和配電變壓器的容量。

3實施電動機無功就地補償的投資，按現行電價計算，半年左右即可回收[]1對經常停用的電動機、年利用小時數很低的電動機，不宜采用就地補償的方式。

2為了減少技術上的復雜性，對多速電動機，經常反復開停、點動或堵轉的電動機（如電梯或吊車上的電動機），雙向轉動或反接制動的電動機也都不宜采用就地補償[BG）F][HT]

52電動機的合理選型和節能改造

521電動機的合理選型

（1）選用節能型電動機，淘汰高能耗的老式電動機。

（2）合理選擇電動機的型號。選擇電機除了滿足拖動功能外還應考慮其經濟運行性能。

（3）合理選擇電動機的額定容量。當負載率β在70%～100%時為經濟運行區；當40%≤β≤70%時，為一般運行區；當β≤40%時為非經濟運行區。

522合理設計電動機起動和運行方案

（1）對于大中型電動機的起動方案設計也有節能潛力可挖，若采用全壓直接起動方式，則要求電力系統有足夠大的容量，而實際運行時，電力系統負載率很低，影響供電效率，并且用直接起動方式易燒電機或影響電網其他設備運行。對于這類電機可采用降壓等起動方式，既可以改善電機起動性能，又可以降低電機起動對電網容量的要求；既節約能源，又節約一次性投資。

（2）對于大型風機、短時滿載運行而

長期處于輕載運行的電機，選擇時應考慮調速運行方案，節能效果相對調節風門方式顯著。

523老式電動機的節能改造

（1）更換電動機的外風扇，將電動機的外風扇更換為節能型的。對于不同型號的電動機，有對應型號的節能型風扇產品可供選用。主要用于單方向運轉的2極和4極電動機，改后可提高效率135%～255%。

（2）采用磁性槽泥代替原來的槽楔，用磁性槽泥進行電動機節能改造后，可降低電動機的鐵心損耗和附加損耗，提高效率，但起動轉矩會下降10%～20%，因此僅適用于空載或輕載起動的電動機。

53電動機的調速節能

三相異步電動機轉速公式為n=[SX（]60f[]p[SX）]（1-s），由此可見，改變供電頻率、電動機的極對數及轉差率s均可達到改變轉速的目的。從調速的本質來看，不同的調速方式無非是改變交流電動機的同步轉速或不改變同步轉速兩種。在生產機械中廣泛使用不改變同步轉速的調速方法有繞線式電動機的轉子串電阻調速、斬波調速、串級調速以及應用電磁轉差離合器、液力耦合器、油膜離合器等調速。改變同步轉速的有改變定子極對數的多速電動機，改變定子電壓、頻率的變頻調速以及無換向器電動機調速等。

從調速時的能耗觀點來看，有高效調速方法與低效調速方法兩種：高效調速指調速時轉差率不變，因此無轉差損耗，如多速電動機、變頻調速以及能將轉差損耗回收的調速方法（如串級調速等）。有轉差損耗的調速方法屬低效調速，如轉子串電阻調速方法，能量就損耗在轉子回路中；電磁離合器的調速方法，能量損耗在離合器線圈中；液力耦合器調速，能量損耗在液力耦合器的油中。一般來說轉差損耗隨調速范圍擴大而增加，如果調速范圍不大，能量損耗是很小的。

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