供配电系统和用电设备的节电运行技术

河北省冶金企业中推广节电新技术新设备研讨会河北省冶金企业中推广节电新技术新设备研讨会专家材料之五钢铁厂供配电系统和用电设备的节电运行技术（教育部电能质量工程研究中心—李令冬朱明星）[摘要]本文介绍配电网系统和用电设备的节电运行技术，并初步指出在做运行方式和配电网重构计算时应以节电指标作为目标函数，安全运行、电能质量指标作为约束条件，这样会得到较好的结果。1概述1.1钢铁厂耗能现状和节电指标钢铁行业是高耗能行业，2000年钢铁工业总能耗占全国总能耗的10％，用电占全国总用电量的8.36％左右;大型钢铁企业能源成本占总生产成本的30％左右，其中电能成本占总生产成本的10％左右；2000年全国重点企业吨钢可比能耗为784kg标煤/吨钢，综合耗电752kWh/t,日本吨钢可比能耗为646kg标煤/吨钢，我国计划2023年、2023年吨钢可比能耗目标分别为685标煤/吨钢、640标煤/吨钢，钢铁企业能耗将达到国际先进水平。钢铁工业节能措施钢铁工业节能措施主要有：（1）调整企业组织结构、产品品种结构和生产工艺结构；（2）改造或更新用电设备和生产工艺；（3）推行供配电系统和用电设备的节电运行技术，我们这里主要介绍的是供配电系统和用电设备的节电运行技术1.3节电运行技术本质上是一种投资少、收益高的软件技术配电网和用电设备节电运行技术主要包括：低电压偏差运行技术；变压器经济运行技术；配电网重构技术；电加热设备的配电功率曲线控制等技术。节电运行技术是对电网的结构、电网和用电设备的运行方式、运行参数进行优化的技术，本质是一种软件技术。推广节电运行技术不像推广节电设备那样需要较大的资金支持，它推广的是先进的节电技术理念。因此，推广节电运行技术是一种投资少收益高的工作。2低电压偏差运行技术2.1低电压偏差运行技术的节电原理低电压偏差运行技术的节电原理的依据有以下几个方面：（1）钢铁厂配电系统和用电设备具有较高的无功电压灵敏度;（2）配电变压器运行在一定程度的磁饱和状态下，当电压降低时变压器的励磁电流减小。现场测试表明，当电压降低1％时，变压器的无功功率相应减少3％～6％；（3）钢铁厂负荷中约75％是电机负荷和电加热负荷及空调负荷，而这些负荷功率的静态特性表明，当电压降低时，钢铁厂有功功率变化很少，而无功功率变化很大。负荷电压灵敏度的静态模型可以表示为如下的指数形式：（1）钢铁工业主要用电设备的静态特性参数及U/U0由1.05降到1.0时，P/P0和Q/Q0变化如下表所示：栽设备姜工业搏电机闸样录颈苍坊电弧挑炉侮中央挥空调攻室用佣空调顷炼炉增鼓风盖机凑工业棵电视扁荧光队灯断P淡V乳0.绸05谣0.僵08崇2.搅3衡0.杰2疾0.厕5挥0.嚼08盘2.迹0芽1.挥0挑Q首V蛾0.酬6耀1.夹6狭4.宽6苏2.竟2政2.超5偏1.牌6铜5.获2棵3.舒0遇P/谣P代0毯竹里讨基筐挨善1.策00均2须1.信00卫4理1.秘11秃9哭1.雷01茫1.船02越5熊1.窃00让4臭1.任10塑3航1.灶05引0狼鞋参唤皱廊新1.煮00冲0宋1.缘00窝0惨1.郑00蝇0耐1.纸00寨0震1.瓦00熟0吉1.抵00决0邻1.削00厕0由1.违00淘0辣Q/惨Q洞0激努东慈乳用汤略1.句03俊0份1.鄙08舞1论1.师25羊2乒1.缎11踢3弱1.吼13白0哈1.纲08娃1罗1.虾28叫9程1.绝15练8牧努鹿畅冬纯伏1.豆00仅0塘1.炮00缴0男1.郊00眨0芒1.沟00妄0杨1.帐00娃0排1.害00佩0布1.室00饼0童1.燥00怪0顶降低拔运行启电压邻，有合功功孤率变姜化较燃小，岔但无包功变丑化较吗大。欢对于批钢铁穴工业膏负荷建平均劲来说狱，当炭供电舅电压螺大于渡额定避电压窑时，蔽电压劲降低绿5％浇，无哈功功框率可果减少拖8％工左右乳，设秋备有纤功功晃率减归小很咬少，白降至塘额定侍功率潜，不全会影珠响生孤产，税但无模功电漂流产快生的枕线路灰损耗债减少耀了，野同时稀也减保少了雹无功足补偿缠设备债的投惰入。税2.狡2律推行网低电法压偏锈差技屠术应棒注意初的问攀题衬在供业配电悠系统秘中推重行低披电压款偏差射技术聚的条携件和顾电压卵调整峡范围圾：供迅电电则压较膊稳定无，电代压波郊动范故围较遭小；及电压签波动糊范围歇在1板0％菜左右累，则醉用电迷设备秩终端费电压猎偏差宇应整触定在扇+0度％和著-1哪％之淘间；锣电还压波费动范批围在响5％识左右杂,则跑用电爷设备肥终端龟电压交偏差揪应整薯定在钱0％慰和-贪2％在之间并。腹上个垫世纪昌80宿年代亮，由妄于供联电不特足，释输配丛电技朋术落输后,肌电压址波动惩很大圆，特伤别是份往负仇方向然波动决大，侧用户府为了左保证祖设备熊的正壤常供贤电，径在供约电设厅计上童，不遮得不宜把设尽备终烈端电责压调返的很婚高。玉到了沈本世生纪，萝电力科充足床，电养压稳庄定，找但很俗多用瘦户还舟保留肾原来彼设计亿思想算，致叹使电升力设剧备运马行电言压较旷高，未使有救功损饶耗和速无功袖损耗京大大斩增加姑，因拐此大恼力推拨广配饺电网录和用湾电设礼备的咸低电奏压偏渠差技珠术势投在必旱行。东案例勉一槽美国笼电科辉院(陕EP筒RI热)资揭助的斧节能豪性降城低运玉行电旷压研糖究项搂目中唱，曾穴经测虑试了王许砖多电障动机表和包犯含电巡动机膨的用李电设赤备特同性，娃主要箱结论幸如下陡：努电动第机的晨无功查电压瑞灵敏窝度随踢着负鼻荷水捏平的繁增加剪下降休，对脏于一晃台2鸦0H弱P(缓1H萌P=啦74过5.顿7W半)谷23倘0V政的三径相感族应电沾动机埋，当床负荷世转矩吐恒定逃时，海对应伴于负扑荷为跨0.精7P但u肌(1鸡Pu懒=1包7.悟01辟绳k剃VA铜)束、1湿.0同Pu矩、州1.锈2P单u的载Qv棵在额莫定电变压附尼近分广别为皂1.撇8、屑1.料4和烤1.磁0；任若负奉荷转常矩随剑转速耀变化决，则腾有相漆应的嚷Qv陵分别凤为1防.9渡、1矩.5惧和1恳.3哈。疼在重波负荷燃条件岔下，扇当电童压低疏于0喇.9费Pu慕时，缴电动炸机会数发生巷堵转畜，吸晚收大甲量无炒功功斩率，无导致容电压晒进一欢步下叨降。栽并且耐，一亦台电朋机的躁堵转昏还会沃使相拐邻电岁压也器发生阔堵转佣现象碌，出建现电片压崩局溃现情象。误由以伶上结晴论可惩以看膜出，太电动照机负吉载系网数不终宜过怕低，租当负邮载系疯数低屑于3汁0%压时，咱可以撤将狮△突型接见法改靠为Y悲型接宁法，即以提遗高功到率因觉数，好降低愉损耗供；析在应俯用低且电压欣偏差借运行价技术画时，症必须醉在电欲压比旅较稳幼定前皇提下佳降低冶运行依电压董，且觉运行哲电压党不小胡于0慌.9品5P航u。皇案例幕二塔20依05届年，钻我们吓对年输产1曾00街0万西吨钢勿的某粥大型赞钢铁贩公司愿进行片全面斤的电轧能质武量及伶安全广经济栋运行蚂评估杂，该催公司窜6k趋V、号10妈kV陆、3笑5k现V供瓣电母骨线电纽压普委遍偏摘高(鸟+5腊%到壳+1龄0%育)，迫电压季波动丛大都督在5迹％以辣内，蚀因此三我们型建议姑将电傲压偏蹦差调败整在酒+0死%。怀调整闻后，组全公物司无断功损杜耗减阵小约鬼50劣MV符ar重，功层率因绍数提仆高了骂，无追功当再量按财照0质.0讯1k借W/歪kV泳ar狂计算灰，照脾明设终备、俗线路母及变柱压器圈有功燃损耗租也因铺此减瞒少5获00拌kW尚，并扫减少葬50贴MV螺ar怒的无这功补暂偿设本备(构价值驻50漂0万扁元)迎的投眯入，垄无功皂补偿嫩设备里的有汁功损随耗设得为补感偿容亿量的掉0.缸5%戚，因嚼此减灿少无和功设煮备的冒损耗诞约2仓50法k蝶W，斜总有侄功损绒耗减悬少7急50匹kW鹊，全勒年按赵70闯00钳小时休运行累时间返计算懒，节恐电5姓00三万k侧Wh婶以上田。稀3俗变压躁器的遣经济述运行特3.胀1愿钢铁腥厂配嗽电变懒压器桑存在行着巨细大的跌节电而潜力句10版00肤万吨橡钢铁锻厂用桐电功县率在划50汪0M坛W左惭右，箭变压胳器的团平均炭负载瓜率为欧50岗％，喂配电亦变压共器总迹容量拴应在客20抛00驾MV涛A，披设各极级变絮压器牧的平兔均运责行效待率为牧99幕％，医变压作器有拾功损滤耗为步10亚MW槐，如即果将阴变压钥器的呈运行静效率伴提高答0.身2%页，则丝可节铲电2量MW砍，杏全年臭按照扰80秆00咳小时哪运行余时间屿计算狭，可撤节约带电能睡16订00渗万度叠电。充钢铁轨厂配赛电变昆压器用的无菠功损牌耗：傻高压垦(2狱20膀kV贱/1龙0k辜V)湾变压录器为本负载伏容量坐10待％左扑右，只中压丛变压络器为传负载资容量贤的5盟％左坑右，侨平均当在8聚%左论右，外10书00干万吨奋钢的携钢铁浴厂配含电变等压器估总无精功损恶耗在定80越MV脸ar剂左右宏。鼓3.特2叨使用爪高压房用电暗设备籍，减旱少变手压器麻总容贱量智使用举高压贪用电呼设备宫，减杂少变铅压器火总容厅量是歪减小源变压融器损女耗最捎有效眠的措萄施，胜10梯00梳万吨云钢的东钢铁照厂配螺电变章压器衬容量祝由2厉00榨0M劳VA揪减少晋到1粱80瞎0M倍VA喝，则神可节害电1心M茄W，馋全年逢节约缴电能啦在8云00弃万度似电，蝇并减棍少无竿功损亏耗8纱MV军ar摄左右钢。挨3.煮3津变压特器经蕉济负浊载系杏数铁(1缝)尊有功水经济扁负载梁系数依β圈p稀设变岔压器毙额容掌量为矩S趟N屋，输胸入功莲率为烈P宜1稀，输群出功仇率为于P虫2导，负孤载功具率因把数为资co墓s井φ需2慰，空叹载损淡耗为选P裤0正，负挖载损虎耗为尺P丈K滥，负纯载系色数为渠β刑，变才压器激效率唤为芦η趟，则糊变压垦器有准功损过耗：讽萌(2侍)随即变箭压器季铜损舞和铁乏损相耻等时既，变受压器台有功打损耗斑最小栗。诵变压营器效烦率:鸡(车3)塌一般旗变压呀器的鸟,鹊.惨(2抱)无冲功经致济负蛙载系谱数批β骨Q广设变淹压器如空载刷电流蔬为母I蒜0钞％，志短路菠阻抗拥电压负U衔K卷%震，则档变压名器的摄空载况励磁庸功率每Q挑0犹=S醉N箱(I珠0旷％喇)译，额紫定漏被磁功违率谁Q秆K杏=S昆N悔(U稠K叶％练)滋，变价压器派的无邻功消公耗率州(4班)年即变主压器塞空载仗励磁躁功率令等于裂负载婚漏磁裹功率遗时，鬼无功帆损耗神最小状。醒(3毁)变科压器益综合道经济卷负载轧系数唱β苍Z捆多数兔情况菌下，酷变压妄器有枣功经扩济负甜载系得数和德无功敢经济桂负载百系数梳很接芳近，贪但也僵有差省异较丢大的申，必艺须综妖合考于虑有既功和菜无功细的影总响，窑设无恒功经透济当芝量为演K程Q捕，蓄萝(5获)战变压卧器等吧效有当功损赌耗拒(6悟)芬变压催器效在率储被良鱼拾减特鹊搁吩江脂腔解仿问苍奏状悟永推鸣困蹲授嗽(7肉)陡菠KQ瞒的物啊理意步义是字：变宪压器萍每减项少泊1k弃Va崭r限无功吧功率离消耗绣时，砖引起吓连接社系统毫有功晋功率求损失艇下降乎的过kW尤值。蛙无功税当量纪值如季下表昨所示搅变压债器在慈连接活系统厉的位倘置秧KQ摘(k脾W/渡kV挥ar铺)得训魔誓甲筝纳发电路机电豆压供安电的慎变压更器遮0.恐02娱0.持02翁高压证线路替变压坟器苦0.围07相0.败04孩由区的域线俯路供或电的猎11宏0寒～的35显kV葵的降捡压变拥压器聋0.稻10价0.要06芹由区再域线枝路供推电的抽6声～导10受kV症的降叹压变交压器烂0.本15牧0.灶10架由区踢域线额路供吊电的缩降压叔变压迷器，续但无西功补须偿由秒同步佛调相添机负谁担梨0.鼠05阻0.亲03壮表中悬数据匪表明厅，无笑功源僚离电即源越珍远无路功当冻量越恒大，姓因斥此无俭功就最地补斥偿原齿则对邀减小勤线损靠具有勿很重喜要的邀意义概。送3.雁4特配电岔变压狠器节疑电运功行案撒例溜某用凝户负宇载容坏量为狸16伏MV沉A，雪负载罢电压灯为1吨0k箭V，啊现有季两种芝供电划方案束A.桑穷用一尖台物11范0k石V/咸10喝kV缓，隙20摊MV唉A乐供电尤变压失器带屠16僻MV龙A注负载商，变暮压器拥参数皮U安K慕＝陵10杀.5尾％，震P餐K小＝响1叮35耐kW僚，触I汁0顾%=免2.诉8被，杰P难0察=2宿2k扇W宗。扩B.伏般用两贵台同乖A煌一样黑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