工业设计中电气节能技术的应用

张鹏

摘要：现如今，随着社会经济的不断发展，我国的社会能源出现了紧缺现象，在这样的背景下，人们的节能环保意识在不断增强，在生产生活中的方方面面都运用了节能技术。而工业有着耗能较大的特点，如何实现节能技术在电气设计中的有效应用，是现阶段工业发展中的研究热点，引起了人们的广泛关注和重视。文章立足于我国工业电气节能设计现状，基于工业设计中电气节能技术的应用原则，从多个方面对其实践应用进行了详细探究，旨在减少工业生产能耗，落实节能减排可持续发展战略。

关键词：工业设计;电气节能;应用原则;实践应用

引言：

能源在推动社会发展、加快经济增长过程中发挥着关键作用，但是就当前世界各国实际情况来看，不可再生能源日渐减少，能源紧张问题越来越严峻，节能减排已经成为必然趋势，是实现人与自然和谐相处、推动可持续发展的必经之路。在工业电气生产中应用电力节能技术，既是积极响应国家节能减排号召的具体体现，也可以有效解决电力不足问题，对推动工业发展及地区经济发展具有重要意义，必须落实到实际行动中去。

一、工程概况

以工业企业为例，该企业主要从事钢铁企业生产加工作业，企业配备包括包括炼铁、炼钢、黑色金属铸造、钢压延加工和铁合金冶炼。该企业生活区、化工区以及炼钢区配备有 20个6kV配电室以及160个0.4Kv配电室，各个配电所均采用单母线分段方式实现电气接线，采取放射式负荷接线结构。整套电力系统共配备有215台电力变压器以及 210台各类高压电机装置。统计2016～2017年企业整体用电情况可见，该企业全厂用电量持续上升，在这一背景下厂内电网线损问题进一步凸显，变压器损耗问题也有所加重，生产设备不合理、电能管理质量不高等一系列因素影响下所存在的窃电、用电过度问题也频频发生。为此，工作人员针对该企业厂内电能损失的原因进行分析，认为导致电能损耗问题突出的主要原因是：该企业低压配电室功率因数偏低，无功损耗问题尤其突出，谐波损耗严重，且对电容器的安全运行产生了不良影响;110kV变电站底层设备电能测量、监控缺乏专业性与集成性，难以实现电能消耗的一体化管理。

二、工业设计中电气节能技术的应用原则

在进行工业电气节能设计时，应遵循基本应用原则，具体包括适用性原则、节能性原則和经济性原则。首先，在将电气节能技术应用到工业设计中时，必须从生产工艺角度进行考虑，根据设备特点及运行需求加以合理运用，保证节能技术与电气设备之间的适用性，才能实现设计的科学规范，既可以满足生产工艺需求，又能够达到预期节能效果;其次，节约能源、降低电能的损耗，是工业设计中应用电气节能技术的最终目的，所以，应坚持节能性原则，减少并消除不必要电能耗费，提高电能利用率，以此循环实现真正的节能减损，提高工业电气设备的节能性能。另外，基于电气节能技术高投入成本特点，在实际应用时应确保其经济性，需要对工业项目具体利润进行详细分析，全方位比对节能所要使用的资金和它带来的效益间的关系，在确保所用电气节能技术适用性、节能性的同时，选择经济效益更高的措施手段。只有从以上三方面分析、考虑，科学选用电气节能设计，才能充分发挥其在工业设计中的应用价值，在缓解社会能源紧张现象的同时，促进工业的良好发展。

三、电气节能设计方案

通过对该企业厂内电能损失原因的分析可见，电气节能设计应以以下两个方面为着眼点：

3.1应结合实际情况构建厂内电气综合节能系统

以该企业既有电能采集系统为基础，构建自动化工作平台，将厂内现有机械电度表全部更换为智能化数字电能测量表，采用现代高速工业总线通信技术将所选变电所的详细用电量采集传送至变电站监控室，并在监控室内加设先进计算机系统，研发并部署电气能量监视与管理系统软件平台，并实现与公司内系统的互联，使各厂办能够在本地查看各变电所的用电情况。

3.2应构建基于电气节能的集成化监控与调度优化工作平台

为达到电气节能的目标，关键在于结合该企业实际生产情况，以分布式结构为基础构建集成化监控与调度优化工作平台，以优化企业供电方案，实现全方位的电气节能。整个监控系统的基本框架结构如图1所示。结合图1，该企业所开发整套电气节能集成化监控系统主要由现场总线网络以及内部高速计算机局域网网络这两个部分构成。前者可面向企业配电网地层设备以及输变电线路实现自动化的监测与联动控制，也可与厂内车间级监控主机系统构建良好的通信关系，以支持自动化功能的实现;后者可实现企业厂内变配电站、车间级监控主机间的信息全面共享，集成监控功能，并结合厂内变配电实际情况，对企业电网有功潮流以及无功潮流进行合理优化。

3.3靠近负荷中心设置变站所

通常情况下，工业负载以低压交流 380V 为主，如果供电距离较远，一般会选用横截面积较大的电缆输送电能，以满足启动压降等相关规定，但是较大横截面积的电缆，电能损耗也更为严重。因此，当厂区较大、供电距离较远时，应确定最佳供电半径，通过增加变配电装置数量来缩减线路间距，以此来降低电能输送过程中的损耗。在设计的时候必须和总图比对，最好是把变电布局在负载的中心位置。如果实在没有办法按照此举来处理，就要布置很多的变电所，尽量保证它们处在负载的中心位置。假如存在爆炸区，在确保规范合理的前提之下，把变电所布局到远离爆炸区的地方，而且把屋内外的地坪高度错开，进而实现节约电能目的。

3.4合理使用峰谷电力资源

电力行业中的峰谷，是指将电负荷特性的变化值用山峰和山谷的形式形象地表示出来，一般情况下，高峰用电和低谷用电时间段，分别为 8：00 ～ 22：00 和 22：00至次日早上 8：00。为达到工业电气节能设计目的，应采用“峰谷电价”形式加强用电管理，利用低谷电价所带来的优惠，鼓励居民消耗低谷电力，比如电热水器、空调等电器设备，保证峰谷电力资源使用的合理性。同时，可以通过高峰用电需求向低谷时段的转移，实现对电力资源的优化配置，提高低谷时段电能的利用率，并缓解高峰电力供需缺口，以达到“削峰填谷”的效果，有效避免电能浪费。工厂生产作业放在低谷时段进行，能够减少电费的支出，还可以达到节能目的。大多数工厂都采用这种方式用电，白天线路负荷较低，晚上线路负荷升高，能够节约大量电能，提高企业经济效益。

结束语：

节能减损始终是工业生产中的一个重要话题，不仅关系到项目成本高低，而且还与可持续发展的实现有着密切联系，所以，在工业设计阶段就要树立节能意识，合理、灵活运用各种电气节能技术。具体应用过程中，应从适用性、节能性、经济性等多方面进行综合考虑，结合工业项目特点及用电需求，根据基础设计规定，对设备效率进行全面、细致的分析，进行全方位的经济比对和工艺比对，制定科学、合理的设计方案，实现电气节能技术有效利用，达到经济效益和社会效益供应效果。

参考文献

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（作者单位：黑龙江建龙钢铁有限公司）