工業設計中電氣節能技術的應用

張鵬

摘要：現如今，隨著社會經濟的不斷發展，我國的社會能源出現了緊缺現象，在這樣的背景下，人們的節能環保意識在不斷增強，在生產生活中的方方面面都運用了節能技術。而工業有著耗能較大的特點，如何實現節能技術在電氣設計中的有效應用，是現階段工業發展中的研究熱點，引起了人們的廣泛關注和重視。文章立足于我國工業電氣節能設計現狀，基于工業設計中電氣節能技術的應用原則，從多個方面對其實踐應用進行了詳細探究，旨在減少工業生產能耗，落實節能減排可持續發展戰略。

關鍵詞：工業設計;電氣節能;應用原則;實踐應用

引言：

能源在推動社會發展、加快經濟增長過程中發揮著關鍵作用，但是就當前世界各國實際情況來看，不可再生能源日漸減少，能源緊張問題越來越嚴峻，節能減排已經成為必然趨勢，是實現人與自然和諧相處、推動可持續發展的必經之路。在工業電氣生產中應用電力節能技術，既是積極響應國家節能減排號召的具體體現，也可以有效解決電力不足問題，對推動工業發展及地區經濟發展具有重要意義，必須落實到實際行動中去。

一、工程概況

以工業企業為例，該企業主要從事鋼鐵企業生產加工作業，企業配備包括包括煉鐵、煉鋼、黑色金屬鑄造、鋼壓延加工和鐵合金冶煉。該企業生活區、化工區以及煉鋼區配備有 20個6kV配電室以及160個0.4Kv配電室，各個配電所均采用單母線分段方式實現電氣接線，采取放射式負荷接線結構。整套電力系統共配備有215臺電力變壓器以及 210臺各類高壓電機裝置。統計2016～2017年企業整體用電情況可見，該企業全廠用電量持續上升，在這一背景下廠內電網線損問題進一步凸顯，變壓器損耗問題也有所加重，生產設備不合理、電能管理質量不高等一系列因素影響下所存在的竊電、用電過度問題也頻頻發生。為此，工作人員針對該企業廠內電能損失的原因進行分析，認為導致電能損耗問題突出的主要原因是：該企業低壓配電室功率因數偏低，無功損耗問題尤其突出，諧波損耗嚴重，且對電容器的安全運行產生了不良影響;110kV變電站底層設備電能測量、監控缺乏專業性與集成性，難以實現電能消耗的一體化管理。

二、工業設計中電氣節能技術的應用原則

在進行工業電氣節能設計時，應遵循基本應用原則，具體包括適用性原則、節能性原則和經濟性原則。首先，在將電氣節能技術應用到工業設計中時，必須從生產工藝角度進行考慮，根據設備特點及運行需求加以合理運用，保證節能技術與電氣設備之間的適用性，才能實現設計的科學規范，既可以滿足生產工藝需求，又能夠達到預期節能效果;其次，節約能源、降低電能的損耗，是工業設計中應用電氣節能技術的最終目的，所以，應堅持節能性原則，減少并消除不必要電能耗費，提高電能利用率，以此循環實現真正的節能減損，提高工業電氣設備的節能性能。另外，基于電氣節能技術高投入成本特點，在實際應用時應確保其經濟性，需要對工業項目具體利潤進行詳細分析，全方位比對節能所要使用的資金和它帶來的效益間的關系，在確保所用電氣節能技術適用性、節能性的同時，選擇經濟效益更高的措施手段。只有從以上三方面分析、考慮，科學選用電氣節能設計，才能充分發揮其在工業設計中的應用價值，在緩解社會能源緊張現象的同時，促進工業的良好發展。

三、電氣節能設計方案

通過對該企業廠內電能損失原因的分析可見，電氣節能設計應以以下兩個方面為著眼點：

3.1應結合實際情況構建廠內電氣綜合節能系統

以該企業既有電能采集系統為基礎，構建自動化工作平臺，將廠內現有機械電度表全部更換為智能化數字電能測量表，采用現代高速工業總線通信技術將所選變電所的詳細用電量采集傳送至變電站監控室，并在監控室內加設先進計算機系統，研發并部署電氣能量監視與管理系統軟件平臺，并實現與公司內系統的互聯，使各廠辦能夠在本地查看各變電所的用電情況。

3.2應構建基于電氣節能的集成化監控與調度優化工作平臺

為達到電氣節能的目標，關鍵在于結合該企業實際生產情況，以分布式結構為基礎構建集成化監控與調度優化工作平臺，以優化企業供電方案，實現全方位的電氣節能。整個監控系統的基本框架結構如圖1所示。結合圖1，該企業所開發整套電氣節能集成化監控系統主要由現場總線網絡以及內部高速計算機局域網網絡這兩個部分構成。前者可面向企業配電網地層設備以及輸變電線路實現自動化的監測與聯動控制，也可與廠內車間級監控主機系統構建良好的通信關系，以支持自動化功能的實現;后者可實現企業廠內變配電站、車間級監控主機間的信息全面共享，集成監控功能，并結合廠內變配電實際情況，對企業電網有功潮流以及無功潮流進行合理優化。

3.3靠近負荷中心設置變站所

通常情況下，工業負載以低壓交流 380V 為主，如果供電距離較遠，一般會選用橫截面積較大的電纜輸送電能，以滿足啟動壓降等相關規定，但是較大橫截面積的電纜，電能損耗也更為嚴重。因此，當廠區較大、供電距離較遠時，應確定最佳供電半徑，通過增加變配電裝置數量來縮減線路間距，以此來降低電能輸送過程中的損耗。在設計的時候必須和總圖比對，最好是把變電布局在負載的中心位置。如果實在沒有辦法按照此舉來處理，就要布置很多的變電所，盡量保證它們處在負載的中心位置。假如存在爆炸區，在確保規范合理的前提之下，把變電所布局到遠離爆炸區的地方，而且把屋內外的地坪高度錯開，進而實現節約電能目的。

3.4合理使用峰谷電力資源

電力行業中的峰谷，是指將電負荷特性的變化值用山峰和山谷的形式形象地表示出來，一般情況下，高峰用電和低谷用電時間段，分別為 8：00 ～ 22：00 和 22：00至次日早上 8：00。為達到工業電氣節能設計目的，應采用“峰谷電價”形式加強用電管理，利用低谷電價所帶來的優惠，鼓勵居民消耗低谷電力，比如電熱水器、空調等電器設備，保證峰谷電力資源使用的合理性。同時，可以通過高峰用電需求向低谷時段的轉移，實現對電力資源的優化配置，提高低谷時段電能的利用率，并緩解高峰電力供需缺口，以達到“削峰填谷”的效果，有效避免電能浪費。工廠生產作業放在低谷時段進行，能夠減少電費的支出，還可以達到節能目的。大多數工廠都采用這種方式用電，白天線路負荷較低，晚上線路負荷升高，能夠節約大量電能，提高企業經濟效益。

結束語：

節能減損始終是工業生產中的一個重要話題，不僅關系到項目成本高低，而且還與可持續發展的實現有著密切聯系，所以，在工業設計階段就要樹立節能意識，合理、靈活運用各種電氣節能技術。具體應用過程中，應從適用性、節能性、經濟性等多方面進行綜合考慮，結合工業項目特點及用電需求，根據基礎設計規定，對設備效率進行全面、細致的分析，進行全方位的經濟比對和工藝比對，制定科學、合理的設計方案，實現電氣節能技術有效利用，達到經濟效益和社會效益供應效果。

參考文獻

[1]黎嘉裕.超高層中建筑電氣節能技術[J].工程技術研究，2018（5）：44-45.

[2]吳青.節能技術在建筑電氣設計中的應用分析[J].低碳世界，2015（35）：130-131.

[3]郭晉雷.工業電氣設計中電氣節能問題分析[J].能源與節能，2016（6）：95-96+131.

[4]朱風華.工業電氣設計中電氣節能相關問題研究[J].電工技術，2016（9）：15-16.

（作者單位：黑龍江建龍鋼鐵有限公司）