水泥廠配電變壓器經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行分析

朱軍濤

摘要：能源是人類社會發(fā)展過程的寶貴資源，尤其是改革開放以來，我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展，對傳統(tǒng)能源的需求大大增加。但隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人類也逐漸意識到能源損耗的嚴(yán)重問題，我國大力提倡創(chuàng)新、綠色、協(xié)調(diào)、開放、共享的新發(fā)展理念。水泥廠作為我國工業(yè)發(fā)展的先鋒，也是高耗能產(chǎn)業(yè)的代表，因此本文以水泥廠經(jīng)濟(jì)節(jié)能發(fā)展為目標(biāo)，對變壓器進(jìn)行入手，探討水泥廠配電變壓器經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的措施。

關(guān)鍵詞：水泥產(chǎn);配電變壓器;經(jīng)濟(jì)節(jié)能

引言

水泥廠的重要電氣設(shè)備之一就是配電變壓器，配電變壓器是輸送電能的渠道，同時自身也是消耗電能的設(shè)備。為了降低水泥廠的能源損耗，充分利用現(xiàn)有的有限資源，本文從配電變壓器入手，首先對配電變壓器的損耗進(jìn)行分析，其次從經(jīng)濟(jì)節(jié)能的角度考慮，詳細(xì)探討水泥廠配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的措施。

一、配電變壓器損耗分析

配電變壓器自身的能耗在水泥廠的能損耗中占比較大，現(xiàn)有的理論研究表明變壓器的損耗共包括空載損耗、復(fù)雜損耗、介質(zhì)損耗和雜散損耗四種。下邊對這四種損耗進(jìn)行具體的介紹和分析。

空載損耗也被稱為鐵芯損耗，空載損耗分為有功損耗和無功損耗，它們與掛網(wǎng)時間有關(guān)，空載損耗不受負(fù)載大小的影響，大負(fù)載和小負(fù)載在相同的掛網(wǎng)時間內(nèi)造成的空載損耗幾乎相同。電流通過負(fù)載形成負(fù)載損耗，顯而易見這種損耗首先與負(fù)載的大小相關(guān)，其次該損耗還與變壓器的溫度有關(guān)?？蛰d損耗和負(fù)載損耗都有有功損耗和無功損耗兩種。剩下的兩種損耗介質(zhì)損耗和雜散損耗相較比較小，我們基本可以忽略不計。因此我們主要從空載損耗和負(fù)載損耗入手，探討使變壓器損耗降低的措施，具體從有功損耗和無功損耗進(jìn)行分析。通過減少電能的方式降低有功損耗，通過提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)的方式降低無功損耗。將針對有功損耗和無功損耗，從變壓器的型號、運(yùn)行方式等角度最大限度地降低配電變壓器的能源損耗，實(shí)現(xiàn)變壓器的節(jié)能減排，使水泥廠的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

二、水泥廠配電變壓器經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的措施

了解了配電變壓器的損耗原因之后，可以更清晰的了解節(jié)能經(jīng)濟(jì)的方向，對于水泥廠這樣的大廠而言，減少配電變壓器自身的損耗，在很大程度上會大大的減少能源的損耗，降低能源的使用量，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的效果，實(shí)現(xiàn)以最低的消耗帶動整個工廠的正常生產(chǎn)活動。同時能源損耗的較少也是給人類社會帶來的福音，一絲一毫的能源在如今能源日漸枯竭的大環(huán)境中都顯得至關(guān)重要。因此水泥廠在實(shí)踐過程中，保障工廠正常運(yùn)營和消除安全隱患的前提下，不斷地尋找使能源損耗達(dá)到最低的方法措施。

（一）合理選擇節(jié)能型變壓器

變壓器自身的空載損耗也是損耗的一大組成部分，尤其在水泥行業(yè)這種高耗能的工業(yè)中，累積的空載損耗最終造成的實(shí)際損耗不可估量，因此選擇節(jié)能型的變壓器是降低能源損耗的一項(xiàng)重要舉措。

例如，傳統(tǒng)的水泥廠運(yùn)作中廣泛使用的配電變壓器型號為S9系列的油浸變壓器，這種變壓器造成的空載損耗較大，在水泥廠的實(shí)際生產(chǎn)過程中也逐漸發(fā)現(xiàn)了這個問題，之后隨著生產(chǎn)力水平的提高和科技的進(jìn)步，變壓器的型號和種類也層出不窮，作為后起之秀的卷心鐵結(jié)構(gòu)S11逐步領(lǐng)先于S9系列的變壓器，并將之取代。長期的實(shí)地測試實(shí)驗(yàn)也表明S11系列變壓器比S9系列的變壓器空載損耗降低了近30%[1]。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有理的證明了S11相較S9變壓器節(jié)能效果有了更大的提升。因此，水泥廠在購置配電變壓器時應(yīng)將變壓器的型號和節(jié)能效果充分考慮在內(nèi)。

（二）合理選擇變壓器的運(yùn)行方式

考慮了變壓器型號的選擇之后，接下來從變壓器的運(yùn)行方式手進(jìn)行分析。配電變壓器的運(yùn)行方式影響著自身的有功損耗。通常常規(guī)的變電站是采用兩臺變壓器進(jìn)行供電，這樣做的好處是可以根據(jù)一段時間的用電量變化來動態(tài)改變配電變壓器的運(yùn)行方式。

變壓器在設(shè)計之初便考慮在使用時留有一定的裕度，用電量較少，一臺變壓器可以帶動時便由單臺變壓器進(jìn)行供電，在用電量加大的高峰期時單臺變壓器不足以帶動，轉(zhuǎn)而使用兩臺變壓器同時供電[2]，提供充足的電量。變壓器的靈活運(yùn)行方式，很大程度上較少了變壓器的有功損耗，同時保障了用電戶的正常用電。

（三）進(jìn)行的無功補(bǔ)償

水泥廠中變壓器所產(chǎn)生的無功損耗通常是在變壓器處于空載或者輕載的情況下產(chǎn)生的?？梢圆捎脽o功補(bǔ)償?shù)姆绞綔p少變壓器的無功損耗。集中補(bǔ)償、分組補(bǔ)償和就地補(bǔ)償是無功補(bǔ)償?shù)娜N方式。無功補(bǔ)償?shù)闹饕枷胧遣⒙?lián)容性負(fù)荷和感性負(fù)荷裝置，從而使能量能夠在兩種負(fù)荷之間相互轉(zhuǎn)化，將容性負(fù)荷裝置輸出的功率補(bǔ)償?shù)礁行载?fù)荷的裝置損耗的功率。無功補(bǔ)償?shù)娜N方式具體實(shí)現(xiàn)如下。

集中補(bǔ)償顧名思義是做好隨時補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)備，降低能量損耗，通過在配電變壓器的二次側(cè)安裝低壓電容器提高變壓器的有效利用率。集中補(bǔ)償只需利用低壓開關(guān)，就可以將變壓器低壓母線側(cè)連接到低壓電容器上，再通過無功補(bǔ)償投切裝置加以保護(hù)即可。分組補(bǔ)償在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器。就地補(bǔ)償是在有功率較大的單臺電機(jī)處就地安裝并聯(lián)補(bǔ)償裝置，來對電機(jī)進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)牟僮鳌?/p>

（四）合理選擇變壓器的容量

市面上配電變壓器的容量也多種多樣，實(shí)際選擇變壓器時應(yīng)根據(jù)實(shí)際的用電需求進(jìn)行選擇，選擇容量過小或過大的變壓器都會造成不必要的能量損耗，影響變壓器的使用壽命。因此，水泥廠要選擇合適容量的變壓器和數(shù)量，首先要對水泥廠的供電系統(tǒng)所需負(fù)荷有準(zhǔn)確的把握，然后根據(jù)實(shí)際情況，并秉承經(jīng)濟(jì)節(jié)能的原則，對變壓器的數(shù)量和容量做出合理的選擇，提高變壓器的利用率和功效。

具體而言，由于配電變壓器本身是一種靜態(tài)的工業(yè)設(shè)備，不存在機(jī)械方面損耗造成效率問題的情況，一般而言效率可以高達(dá)95%左右，但是這種高效率的出現(xiàn)也是有一定的前提的，要求實(shí)際用電量的大小在配電變壓器的最佳運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，因此若要使配電變壓器的能量損耗最低[3]，就要是變壓器在合適的區(qū)間內(nèi)工作。傳統(tǒng)變壓器容量的選擇多重視怎樣有效應(yīng)用變壓器過負(fù)荷能力，容量的選擇一般偏小一些，但在實(shí)際應(yīng)用中就會出現(xiàn)電能消耗過大，與現(xiàn)在水泥廠經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)不相符。水泥廠一定要嚴(yán)格把握實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營過程中的用電量，以此作為購置配電變壓器的重要參考點(diǎn)，使配電變壓器最大限度地發(fā)揮自己的作用，降低能量的損耗。

三、總結(jié)

現(xiàn)我國近些年來大力提倡節(jié)能減排的理念和科學(xué)發(fā)展的觀念，水泥行業(yè)作為建筑工業(yè)的巨頭，實(shí)際的上產(chǎn)過程中需要的能源不計其數(shù)，為了更好的深化科學(xué)發(fā)展的理念，上文從水泥廠的配電變壓器入手，探討了造成配電變壓器能耗的因素，緊接著探討了減少配電變壓器能耗的措施。大到企業(yè)，小到工廠，再到個人，我們都應(yīng)時刻謹(jǐn)記節(jié)能的理念，地球是我們唯一生存的家園，珍惜地球上的每一類資源，不僅是對我們賴以生存的環(huán)境的保護(hù)，同時也是對子孫后代的造福。希望本文所提出的措施能夠幫助水泥廠最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)節(jié)能的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王靜.水泥廠配電變壓器經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行分析[J].中國設(shè)備工程，2019（19）：96-97.

[2]孟杰.配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的理論分析與措施研究[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2016（06）：62-63.

[3]閆鵬，趙震，彭磊.水泥廠電氣設(shè)計節(jié)能措施分析[J].四川水泥，2019（06）：1.