焦化企業供配電系統節能設計

于連春

（中冶焦耐（大連）工程技術有限公司，遼寧 大連 116085）

近年來隨著我國經濟的快速發展，資源環境也出現了各種各樣的問題，溫室氣體排放引起全球變暖，節能減排工作需要進一步加強。焦化企業作為高能耗行業，節能減排更是應盡的責任和義務。如何有效、合理地利用電能，減少焦化廠內電能損耗，節約電能，對于節能減排至關重要。

一、合理設計供配電系統方案

（一）根據負荷計算以及上級變配電站的供電距離合理的選擇電源電壓，供電線路電壓損失不應超過額定電壓10%。提高負荷計算精度，如采用需要系數法進行負荷計算時，要合理的選擇需要系數和同時系數。

（二）焦化廠負荷大多數用電負荷為二級負荷，同時也有一級負荷和三級負荷。由雙重電源供電，兩路電源供電時，兩路電源同時運行并且平均布置每一路電源的負荷，這樣可以有效減少電源線路損耗。

（三）變配電所的位置應根據根據負荷分布情況進行設置，盡可能接近負荷中心，合理設計線路敷設路由，盡量縮短供電距離，以減少線路電能損耗。此外在導體滿足載流量和線路電壓降等技術條件下，適當增大導體截面積，減小線路阻抗，也可以降低線路造成的損耗，此時線路的投資費用會增加，因此需要綜合考慮，達到經濟合理。

（四）提高供配電系統功率因數。

1.提高功率因數可以減少了線路中無功功率的傳輸，從而減少線路中電流，減少線路損耗。在有功功率不變的前提下，通過相關計算可得出當系統功率因數由0.7 提高到0.9 時，可以減少約40%的線路損耗。提高變壓器二次側的功率因數，可使變壓器二次側無功電流減少，減少變壓器銅損。此外功率因數提高后，變壓器配電能力可以提升，對于某一負荷來說，有功功率不變的前提下，提高了功率因數后該負荷所需的視在功率及電流都相應減少，變壓器可以提供更多視在功率給其它負荷，相對來說可以減小變壓器容量。

2.當供配電系統自然功率因數不足時，需要對其進行無功補償。在變配電所高壓側集中補償，用以提高高壓側功率因數。在變壓器低壓側采用并聯電容器進行集中補償，可以避免經長距離線路或多級變壓器傳送無功功率，以減少由于無功功率的傳送而引起的電網有功損耗。鈉燈、金鹵燈、熒光燈等氣體放電燈配電感鎮流器時，通常功率因數很低，如果在照明設計中選用氣體放電燈時，可選擇內置電容補償的燈具，提高功率因數，從而減小照明線路電流，降低線路能耗和電壓損失。

3.合理分配單相負荷。在低壓配電系統中，存在很多單相負荷，如果系統單相負荷在配電系統設計中存在各相上的分配不均衡，或者存在不同時間段使用現象，就會造成三相負荷的不對稱，嚴重時使中性導體電流增大，帶來大的電能損耗。同時會產生零序電流，零序電流會導致變壓器中性點的偏移，從而造成各相相電壓不平衡，降低了電能質量。

二、變壓器節能

在供配電系統中，變壓器的損耗是不可忽視的。變壓器損耗主要有空載損耗和負載損耗。空載損耗主要為變壓器鐵芯損耗，與變壓器鐵芯的磁通密度、材質等有關。負載損耗為負載電流在變壓器繞組上產生的功率損耗。選用空載損耗和負載損耗能效等級為2 級或1 級的變壓器可以起到很好的節能效果。非晶合金鐵芯材料具有優異的磁特性，較一般材料易于磁化和消磁，同時具有高電阻率和高強度、渦流損耗小[1]等特點，采用高效節能型非晶合金鐵芯變壓器，可以減少變壓器的損耗。選擇變壓器容量時要考慮變壓器負荷率，負荷率宜在75%～85%較為經濟合理，也可以為將來發展負荷增加預留一部分容量。

三、電動機節能

焦化廠內電動機為主要用電設備，電動機節能對于焦化廠的供配電系統節能舉足輕重。

（一）根據電動機額定功率和焦化廠內配電電壓等級確定電動機的額定電壓。

1.對于大容量電動機采用10kV 供電，以減少線路壓降和損耗。對于200～300kW 額定容量的電動機，其額定電壓采用低壓或高壓，應考慮設備、配電線路初始投資成本以及使用過程中產生的電能損耗費用等因素，綜合比較后確定。

2.對于部分功率較大電動機，如果焦化廠內電壓等級有660V，也可以選擇660V 的額定電壓。電動機采用660V 供電與采用的380V 相比可以降低電能損耗，供電電壓升高到660V 后，同功率電動機啟動電流和工作電流都將會相應減小，能有效降低電動機線路壓降，減少電動機輸電線路上功率損耗。電動機電流減小后，電動機過負荷保護電流減小，輸電線路導線截面積可相應減小，節約金屬材料。此外660V 供電系統與380V 供電系統部分電纜和開關設備等通用，總體來說可以有效節能、降低成本，提高經濟效益。

（二）選用高效節能型電動機，如YE3、YX3 系列高效電機，電動機能效不宜低于2 級。

（三）提高電動機效率和功率因數。異步電動機在空載和輕載時，效率和功率因數都很低，而接近滿載時，效率和功率因數都很高。因此要合理地選擇電動機容量，應使其盡可能的接近滿負荷運行，這樣可以提高其功率因數和效率，不應使其長期工作于輕載狀態，平均負荷率不應低于40%。對于風機、泵等可根據負載變化，利用變頻器對電動機的轉速進行調節，當負載所需功率下降時，合理利用變頻調速使電動機處于低能耗狀態，從而達到節能目的。大型風機、水泵等負載，可以考慮選用同步電動機，可以通過調節勵磁電流使同步電動機的電流相位超前于電壓，即此時同步電動機是一個容性負載，改善電網功率因數。

四、結束語

焦化企業供配電系統的節能減排潛力較大，通過合理設計供配電系統方案、照明系統方案、無功功率補償方案以及選用高效節能設備等措施可以有效地減少電能損耗，更高效地利用電能，為焦化企業帶來一定的經濟效益，同時節能減排可以減少對生態環境造成影響，為打造綠色焦化企業提供了技術支持。