基于实测数据的铁合金企业电气节能改造分析及应用

　　摘要：“十二五”期间，国家会深入贯彻和落实节能减排的基本国策，高耗能工矿企业将继续面临拉闸限电的困境。为了探索走出困境的方法，本文对南方电网区域内的某铁合金企业进行了节能改造分析。携带便携式电能质量分析仪FLUKE435对该厂的电气设备进行了长时间的连续测量，结合工业用户节能改造的基本理论，并基于实测数据对该厂的变压器、矿热炉、风机泵类、照明及空调系统等进行了科学的节能改造分析。该节能思路与方法具有一定的参考意义和推广价值。

　　关键词：实测数据;电气设备;节能改造分析

　　0引言

　　我国是能源消耗大国，节能减排和发展低碳经济是我国当前的重要国策和实现可持续性发展的重要保证。2010年中国已取代美国成为全球最大的二氧化碳排放国，我国环境污染严重，环境约束凸显，节能减排已经成为我国当前经济社会发展的一项十分重要而紧迫的任务j。而据国家能源局公布的数据显示：2011年上半年中国全社会用电量累计22515亿kWh，其中，工业用电占全社会用电量的比重超过74%，同比增长11.7%。所以，我国“十二五”期间节能减排工作的重中之重就是对工业用户进行节能改造。本文对南方电网区域内某铁合金厂的电气节能减排改造的方案进行探讨，研究工矿企业节能改造的新方法与新途径。

　　1工业用户节能改造基本途径

　　1.1变压器节能

　　变压器是电力系统中广泛应用的电力设备。由于变压器范围分布广、应用频繁，其有功损耗占到整个电网总损耗的30%之多，故变压器的经济运行对整个电网的节能降耗有着重大的意义2]。变压器的损耗主要分为空载损耗和负载损耗，变压器的空载损耗是不随负荷波动而变化的，变压器损耗的分析计算工作主要是变压器的负载损耗]。变压器的损耗计算方法如式(1)所示。由于变压器的空载损耗主要与电压有关，是不随负荷波动而变化的，因此，变压器损耗的分析计算工作主要是变压器的负载损耗。

　　1.2无功补偿

　　在电力系统中，异步电动机和变压器消耗了大量的无功功率。因此，众多工矿用户需要自己配备无功补偿装置。通常并联电容器因为其简单经济、方便灵活，受到了用户的普遍欢迎。并联电容器按安装位置的不同，通常分为集中补偿、分组补偿、就地补偿三种方式。

　　1.3矿热炉节能

　　矿热炉是一种用途广泛、式样众多的电炉，在冶金工业中用于冶炼铁合金、冰铜等。对矿热炉的节能，重点考虑两个方面。一是矿热炉的短网。虽然长度不大，但因短网上流过的电流高达几万甚至10几万安培，其电抗对矿热炉装置会产生很大的影响。短网电抗对矿热炉影响如此重要，但因短网外形复杂，电抗计算繁杂未能引起大家足够的重视5J。二是功率因素。电弧冶炼矿热炉是一种低电压、大电流的高耗能设备，功率因数普遍较低，一般不超过0.86J。因此需要对供电线路进行无功补偿，将功率因数提高到国家规定的0.9以上，以补充炉内无功消耗和短网的部分损耗，提高系统有功功率的利用率，达到节能降耗的目的。

　　1.4电动机节能

　　电动机作为将电能转换为机械能的一种转换装置J，广泛应用于各个生产领域，是电力系统中的主要负荷。对于多数处于轻载、低效、高耗能的运行状态的电动机来说，对其进行节能改造意义重大。电动机的节能改造一般可分为更换新型号的节能型电机和在传统的电机上加装先进的变频调速装置两种。加装变频调速装置后对于电机几乎没有任何负面影响，因此，采用目前性能最佳的变频调速技术对电机进行节能改造，可以说是最常用的选择。

　　1.5照明及空调

　　节能照明及空调系统属于厂用电部分，其用电量绝对值占工厂的总比例很小，在通常的节能方案中经常被忽略。但是从节能的角度来说，照明及空调系统虽然绝对值很小，但是节能潜力巨大。特别是对于照明系统，在相同照度下，T5系列的节能灯比普通白炽灯节约能源量在50%以上。

　　2企业改造实例

　　2.1企业电气特点

　　企业用电来自地方电网(如图2)，由110kVI、Ⅱ段进线经两台双绕组变压器降压为35kV，后又经配电变压器降为6kV直接对电炉等设备供电(或者又经配变降为0.4kV对电机供电)，企业在6kV的母线上设置了电容集中补偿。相对于其他工矿企业，铁合金企业电炉变、除尘风机数量明显较多，其耗电量巨大，是节能改造的重点对象。由于该铁合金厂动力变和电炉变数量众多，无法一一罗列在主接线图上，故只选择了几个有代表性的动力变、电炉变、风机泵类来进行节能分析，其他原理类似，不在赘述。

　　2.2动力变的节能改造

　　经调研，1#动力变和3#动力变均属于s9型变压器。利用电能质量分析仪FLUKE435分别测量的1#动力变和3}}动力变当天负荷运行的数据，最后运用方均根负载系数法计算动力变的负载率。接着我们考虑将企业的s9型变压器换成现在市场上技术成熟、节能效果良好的等容量S15型变压器，相关计算公式参照文献[1]。当变压器从S15—1250更换成S15—400后，一方面得益于变压器的负载率上升致使“大马拉小车”的状态消失，另一方面是得益于变压器价格的下降使回收期更短，性价比更高。所以在更换新型变压器进行节能改造的过程中，如果能合理的选择变压器的容量，就可以体现出卓越的经济性。

　　2.3矿热炉的节能改造

　　我们重点监测的电炉变共有3台，分别是2#炉变、4#炉变、7#炉变(即图2中的监测点2、3、5)，前两台型号均为HKSSP20—6300/35，另有一台为HTSSR20—3500/35。与动力变类似，我们用方均根法测得其负载率分别为：189.66%、191.22%、73.6l%。明显可以看到两台HKSSP20—6300/35炉变其平均负载率均接近200%，远远超过了炉变的最优负载率，这对于炉变的电气损耗是相当巨大的。

　　需要同时指出的是，炉变过负载情况在工业用户特别是在中小工矿企业中相当普遍，值得我们引起注意。采用更大容量的炉变能够使得变压器在更经济的状态下运行，这对于节能降耗而言是很有必要的。结合实际情况，对于7择炉变，暂不考虑更换，主要考虑2#和4舟炉变的更新。类似的，我们可以计算出其节能潜力。

　　2.4照明及空调系统的节能改造建议将厂区内所有办公室、车间、配电房的普通白炽灯更换为T5系列高效节能灯。20w的T5节能灯几乎与100W普通白炽灯的照度相同。按200只灯泡，每天仅开5个小时计算，一年就能节省电费11680元。而购买200只T5系列节能灯仅需4000元，仅4个月就能收回全部投资。对于空调系统，需定期对过滤网清洗。夏天设定温度在26℃左右即可。

　　3结论

　　“十二五”期间，国家将继续深入贯彻和落实“节能减排”的基本国策。以铁合金、电解铝等为代表的高能耗工矿企业将会持续面临拉闸限电的困境。企业管理者应站在战略的高度，带领企业走出拉闸限电的困境。而基于实测数据的铁合金企业电气节能改造的可行性研究正是结合当前社会节能减排大背景，科学的合理的指导企业节能改造，其节能方法与思路具有一定的参考意义和推广价值。

　　参考文献

　　[1]胡少强，甘凌霄.引入合同能源管理的高耗能企业电气节能可行f生方案探讨[J].节能技术，2011，29(6)：537—540.

　　[2]佘楚云.配电系统变压器经济运行方式及其最优投切策略研究[D].上海：上海交通大学，2009.

　　[3]张禄亮，余涛，曾江，等.基于实测数据的变压器节能效益精确测算方法及实例研究[J].电气应用，2010，29(22)：44—47.

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