工厂电气节能设计初探

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摘要：目前，我国电能的浪费非常严重，存在着巨大的节能潜力。文章分析探讨工厂电气节能设计的几种方法。

关键词：工厂电气 电能损耗 节能减排

能源短缺已经成为当前制约经济社会可持续发展的突出问题和矛盾。节约能源、提高能效是解决能源问题的有效途径。电能是国民经济发展最主要的能源，但目前我国电能的浪费却很严重。无论是工厂供配电系统或用电设备，都存在着节能的巨大潜力。笔者认为，在工厂电气节能设计中，减少变压器的有功功率电能损耗、减少线路上的损耗和提高系统的功率因数切实可行， 具有良好的节能效果。

1.减少变压器的有功功率电能损耗

变压器的有功电能损耗如下表示：WT=POT+PKβ2r

式中：

WT-变压器有功电能损耗（KW）

PO-变压器空载有功损耗（KW）

PK-变压器负载有功损耗（KW）

β-变压器的负载率

T-全年投入运行小时数，r-最大负荷年损耗小时数

PO部分为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。所以，变压器应选用节能型的，如S9、S10等油浸变压器，它们都是采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗。

PK是负载有功损耗，即变压器的线损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，即负载率β的平方成正比。因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。变压器的负载率应在75%～85%为宜。这样也可以做到物尽其用，因为变压器绝缘的使用年限满负荷计为20年，20年后可能有更好的变压器问世，这样就可以有机会更换新的设备，才能使工厂总趋技术领先地位。

2.减少线路上的损耗

由于线路上存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗。其公式P =3I2R×10-3（KW）

式中：

I-相电流（A）

R-线路电阻（Ω）

例如，车间设备容量为110KW，COSФ=0.85，供电距离L=120m。采用VV-3×95+1×50的电缆，其有功损耗量，可由以下步骤求得：

I=110×0.577/0.38×0.85=197A

芯线温度70℃的95mm2铜芯线每公里电阻R =0.214，则R=0.12×0.214=0.026（Ω）

P=3×1972×0.026×10-3=3.0KW

从以上可看到，线路上的功率损耗相当于每6m的线路上安一个150W的灯泡。要减少线路损耗，只有减少线路电阻。线路电阻R=P×L/s，即线路电阻与电导P成正比，与线路截面S成反比，与线路长度L成正比，因此减少线路的损耗应从以下几方面入手。

第一，应选用电导率较小的材质做导线，铜芯最佳。

第二，减少导线长度。首先，线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度；其次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失；变压器尽量接近负荷中心，以减少供电距离，低压线路的供电半径一般不宜超过200m。

第三，增大导线截面。首先，对于比较长的线路，除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失所选定的截面，再加大一级导线截面。

3.提高系统的功率因数

配变低压无功补偿能有效降低配电变电及输配电网的损耗。以1000KVA变压器为例，通过简单计算，说明无功补偿具有巨大的直接和间接效益。

设补偿前变压器满载运行，视在功率S1=1000KVA，功率因数COSФ1=0.76（tgФ1=0.855），T年实际工作小时数（一班制可取2300小时）：

上面仅仅是无功补偿提高功率因数角度计算的效益；如累计降低输配电网损耗、功率因数凋整电费，以及节约建设投资、改善电压质量等方面因素，其经济效益更加可观。

4.结论

综上所述，工业电气的节能潜力很大，应在设计中精心考虑。但是在选用节能的新设备上，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再选定节能设备，以达到真正节能的目的。

参考文献：

[1]孙凯.建筑电气节能设计[J].建筑节能，2013（2）.

[2]马晓斌.纯碱厂电气设计中的节能措施[J].纯碱工业，2012（5）.