电气节能设计

钢铁企业电气节能设计技术简介中冶华天工程技术有限公司自动化所2013-06概述钢铁工业是高能耗产业，年耗电量占全国总用电量的8%左右，在各行业中位列前位，因而钢铁企业的节能有着十分重要的意义。做为钢铁设计单位各专业人员，应充分了解、掌握钢铁各工艺的生产过程及国家节能减排产业政策，给用户提供既高质量又节能的设计产品，为企业及社会带来明显效益。电气专业是钢铁生产中的重要辅助专业，电气节能措施的合理应用能给企业节省大量的电能，在钢铁企业节能领域占有重要的地位，电气节能技术的应用有着广泛的前景。本文仅对电气设计中的常用节能措施进行简述，而未展开深入的理论推算，是为了普及提高电气设计人员的节能意识，并运用在今后的工程设计中。变压器的节能变压器既是最重要的变电设备，也是耗电设备，合理选择变压器的型号、容量、负载率及运行方式等，对于电气节能有着重要的意义。1.油浸式变压器应选用S11系列及以上，干式变压器选用S10系列及以上的环保、低损耗、低噪音型变压器（《江苏省35kV及以下客户端变电所技术标准》DGJ32/J14-2007）。同容量S11系列变压器空载损耗比S9系列降低30%，年综合电量损耗降低35%以上，节电效果好，采用S11系列变压器替代S9系列同容量变压器，设备投资增加20%，一般3~4年可收回增加的投资成本，而变压器工作年限一般为20~25年，因而余下年份节电量为净节电量。如一台容量10/0.38kV1250kVA的低压配电变压器，采用S11系列比采用S9系列年节省电能约5000度，合人民币3400元，在25年的工作寿命中共节省电能125000度，折合人民币85000元。2.变压器在负载率低于30%时应予以更换，低负载率状态下的变压器不仅造成投资增大，在运行时也同时造成无功损耗的增大。变压器的经济运行点在70%~80%之间。总降变电所主变压器负载率低但选供电母线月平均功率因数≥0.92。根据负荷大小和性质，确定装置的容量，投资一般在60～120万元。因其结构简单，维护方便，投资相对较低，可在负荷平稳的用电场合加以应用。2.低压滤波补偿技术主要是在配电变压器或整流变压器二次侧0.4～1kV电压母线装设电容器、电抗器元件，实现低压侧就地滤波补偿功能。采用接触器投切或晶闸管过零投切方式，在负载处就地解决谐波滤波和无功补偿问题，大大降低谐波和无功通过变压器造成的损耗，适合在负荷容量较小的场合，单套安装容量100～1000kVAR，投资在4～30万元。3.高压动态无功补偿（SVC）技术利用晶闸管串联、相控技术，快速调节相控电抗器的感性无功功率的大小，使动补系统实时跟踪负载无功的变化，实现供电母线的无功自动补偿。减少供电系统向用电负荷提供无功功率。响应时间≤10ms。在负荷冲击较大、对电能质量要求较高的场合（如电弧炉、精炼炉、直流传动和交交变频传动轧机等），应用动补系统可有效抑制电压波动和闪变，滤除谐波，使电能质量指标满足国家标准，供电母线月平均功率因数≥0.95，且无功不倒送。根据安装容量的大小和电压等级的不同，投资约150～1000万元。经过测算，节能所带来的经济效益可在一至二年内收回投资。4.低压动态无功补偿（SVC）技术是对高压动态无功补偿系统的小型化和简单化。在0.4～1kV电压等级的配电变压器或整流变压器二次侧，通过对无功功率的无级调节，实现连续自动地补偿无功。在低压负载端进行电能质量的治理，减小配电变压器或整流变压器的谐波损耗和无功损耗，延长使用寿命，同时稳定系统电压，增加电机的出力。在小容量的应用中可发挥其简单可靠的优势。单套投资在20～50万元。5.高压无功发生器（SVG）技术运用瞬时无功功率理论，应用全控型电力电子器件，使电压源逆变器输出电压的相位和幅度可控，从而输出感性或容性的无功功率。是SVC技术的升级。响应时间≤5ms。应用于电压波动较大，安装面积较小的场合，与滤波补偿装置配合使用可有效抑制电压波动和闪变，滤除谐波，供电母线月平均功率因数≥0.95，且无功不倒送。减小由供电系统输送无功功率造成的损耗，同时也降低了谐波损耗。投资约200～1200万元。6.低压无功发生器（SVG）技术在0.4～1kV电压等级的配电变压器或整流变压器二次侧应用SVG技术，就地补偿无功。可与其它电气柜布置在同一配电室内，就近治理电压波动和谐波等问题，对单台变压器负荷的效果尤为明显。单套投资在30～60万元。四.照明节电技术钢铁企业总用电量巨大，照明系统耗电量占钢铁企业总用电量比例不大，但仍有一定规模，照明节电符合国家节能减排产业政策，是国家节能审查的重要内容之一。1.工业厂房照明用电量占全部照明用电量的比例最大，传统的金属卤化物灯具等电感式镇流器能耗高，新型节能型工矿灯具均采用节能型电感镇流器，荧光灯具采用节能型电子镇流器，镇流器节电率达灯具额定功率的10%~12%，同时延长灯具使用寿命及降低了环境温度。LED为节电型新型光源，能耗极低，可应用于钢铁企业办公楼、辅助间等层高不高场所，但由于光通量有限，在工业厂房内暂未推广应用。钢铁企业道路照明可逐步推广采用太阳能光伏照明灯具，最大限度利用光能，节省电能，太阳能灯具一般5年左右收回投资成本，但光伏产业面临着投入成本高、环境污染问题。.照明设计应充分利用自然光，大面积照明区域采用分区照明控制方式，满足国家照明标准，用功率密度（LPD）验算节能效果。五.节能型电机应用技术节能型电机的选用在设计单位及钢铁企业未得到足够的重视及推广，这与Y系列电机在钢铁企业的广泛使用现状及设计单位对国家、地方相关政策的不清晰、不了解有较大关系，国家、地方均已出台须采用新型节能电机的规定。Y系列电机已被国家明文规定为淘汰型电机，生产厂家不允许再生产，销售商不得再销售，现有运行的Y系列电机须逐步淘汰。新型节能电机如YX、HJN、XYT系列比现在广泛使用的Y系列电机效率约提高2%~5%，对一台长期运行的电机，年节电量可观。如一台90kW异步电动机采用节能型，其效率比Y系列提高3%，按年工作6500h计，节电达17000kW，合人民币11000元，一年之内可收回两种电机差价成本。新建工程项目应选用节能型电机而淘汰