金建軍

（云南德勝鋼鐵有限公司，云南 祿豐 651299）

引言

現(xiàn)階段，電氣工程的自動化水平越來越高，其工作效率也在逐漸提升，為了保證電氣自動化工程能夠長期、穩(wěn)定的運行，應(yīng)合理利用各項能源，減少不可再生能源的消耗。所以，在電氣自動化工程設(shè)計階段，工程設(shè)計師需要充分認識到節(jié)能設(shè)計理念的重要性，結(jié)合工程實際情況及能源消耗需求將現(xiàn)代化節(jié)能設(shè)計理念滲透到電氣自動化工程各設(shè)計環(huán)節(jié)中，制定出科學(xué)、安全且高效的節(jié)能設(shè)計方案，在保證電氣自動化工程設(shè)計質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能節(jié)省工程成本，緩解我國目前能源供應(yīng)的壓力，突破能源短缺制約社會經(jīng)濟的局面，真正體現(xiàn)出節(jié)能設(shè)計理念的價值。

1 電氣自動化工程節(jié)能設(shè)計重要性

電氣自動化工程是當(dāng)前一項新型技術(shù)，其應(yīng)用時間短，但工作效率高，對工業(yè)生產(chǎn)及人們的生產(chǎn)生活都有著十分顯著的積極作用。然而，隨著電氣自動化工程的高效應(yīng)用，各項能源的消耗量快速提升，那么如何在節(jié)能減排、保護資源的理念下將電氣自動化工程進行優(yōu)化，是工程設(shè)計師需要考慮的重要問題。工程設(shè)計師在對電氣自動化工程進行設(shè)計時，可對電氣自動化工程的發(fā)展趨勢進行分析，結(jié)合能源消耗情況，將節(jié)能設(shè)計理念融入到各專業(yè)項目的設(shè)計過程中，利用先進的節(jié)能設(shè)計技術(shù)改善電氣自動化工程的性能指標(biāo)，切實將節(jié)能設(shè)計技術(shù)的作用發(fā)揮出來，讓電氣自動化工程在后續(xù)運行過程中能夠真正實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，降低能源損耗、減少環(huán)境污染問題[1]。通過科學(xué)、合理的設(shè)計方案，增強電氣自動化工程的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 電氣自動化工程節(jié)能案例

某鋼鐵企業(yè)在2010年前完成生產(chǎn)系統(tǒng)改擴建，在改擴建時未對供電系統(tǒng)進行完整規(guī)劃，導(dǎo)致電能損耗較高。近期在國家節(jié)能政策的影響下，進行了電氣工程的節(jié)能改造，取得了較好的經(jīng)濟效益。該公司接線圖見圖1。

2.1 優(yōu)化項目一

該企業(yè)使用6 kV電壓，負荷較重，系統(tǒng)容量也較高，為限制系統(tǒng)短路電流，采用在ⅡⅢ段母線段間串聯(lián)限流電抗器的方式，以求達到限制短路電流的目的。雖然這在一定程度上起到了控制效果，但卻不可避免的存在電抗器限流帶來的損耗，損耗費用見下面計算。

XKK-6-3000-10%電抗器的電能損耗：

1）有功損耗功率查電抗器參數(shù)表得到PK=12.2×3=36.6 kW=45.75 kW。

3）年總損耗=β2ΔP∑T=β2（ΔP=PK+0.10QK）T。

以下計算按照：負荷率β=0.7，年運行T=8 000 h，每kWh按照0.50元。

由表1可得出，限流電抗器每年電能損耗高達140.2 MWh，而電能消耗所需支付的費用為70萬元/年?，F(xiàn)在該電抗器上并聯(lián)快速開關(guān)，正常時快速開關(guān)合上，短接電抗器減少損耗。系統(tǒng)發(fā)生故障時，快速開關(guān)斷開電抗器投入，限制短路電流。

表1 變電抗器常年串在電路中的損耗

2.2 優(yōu)化項目二

根據(jù)該企業(yè)供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可通過負荷轉(zhuǎn)移后減小變壓器總?cè)萘考皽p少變壓器損耗，現(xiàn)從供電安全、經(jīng)濟等方面考慮，對運行方式進行如下優(yōu)化：22 MW發(fā)電機負荷經(jīng)過4號主變升壓到110 kV母線，再經(jīng)變壓器降壓到6 kV電壓后供電，22 MW的電能在升壓、降壓輸送過程中產(chǎn)生損耗。

輸送22 MW發(fā)電機負荷電能4號變壓器損耗：ΔP=ΔP0+KqΔQ0+（ΔPK+KqQN）×（S/Se）2=25.38+0.5×48+（138.864+0.5×5 804）×（22 000/40 000）2=969 kW。

現(xiàn)將新ⅠⅡ段改為4號主變低壓側(cè)直供，改造后發(fā)電機負荷直接在6 kV側(cè)供電，降低電能輸送過程的損耗。1號、2號、3號主變負荷也相應(yīng)減少22 MW，可以停運2號主變。通過優(yōu)化后，不僅減少損耗，還降低了變壓器的容量。

3 電氣自動化工程滲透節(jié)能設(shè)計理念的基本原則

3.1 環(huán)保性

在節(jié)能設(shè)計理念的推動作用下，工程設(shè)計師在對電氣自動化工程進行設(shè)計時，首先應(yīng)考慮到工程的環(huán)保性，依照環(huán)保性的基本原則對電氣自動化工程的節(jié)能設(shè)備設(shè)施及相關(guān)技術(shù)進行設(shè)計，保證各項設(shè)備、技術(shù)的應(yīng)用都能體現(xiàn)出節(jié)能設(shè)計的作用。工程設(shè)計師要全面分析節(jié)能設(shè)備、技術(shù)對周邊環(huán)境的影響，針對各項節(jié)能設(shè)備設(shè)施節(jié)省的能源量進行研究，準確計算出各類設(shè)備設(shè)施的能源消耗量，盡可能將不良因素的影響降到最低[2]。

3.2 安全性

在對電氣自動化工程開展節(jié)能設(shè)計時，工程設(shè)計師除了考慮工程設(shè)計的環(huán)保性，還應(yīng)充分考慮到工程的安全性，在充分融入節(jié)能設(shè)計理念的同時也需秉著安全性原則開展設(shè)計工作。工程設(shè)計師要在完全掌握節(jié)能設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用方法后，詳細分析電氣自動化工程中各項設(shè)備設(shè)施的運行情況，保證電氣自動化工程能夠安全運行，確保其生產(chǎn)的安全性及可靠性。

4 電氣自動化工程滲透節(jié)能設(shè)計理念的有效措施

4.1 合理選擇電氣自動化工程的導(dǎo)體

電能在電氣自動化工程傳輸、運行過程中會存在一定的消耗量，這一現(xiàn)象也是造成能源浪費的重要原因。工程設(shè)計師在設(shè)計過程中需結(jié)合經(jīng)濟效益對導(dǎo)體的選擇進行全面分析，通過多方面比較選擇合適的材質(zhì)，優(yōu)化線纜通道及負荷分配。根據(jù)電氣自動化工程的實際情況對導(dǎo)體的橫截面積及長度進行有效調(diào)整。由此減少導(dǎo)體長度、提高電能傳輸?shù)男?，實現(xiàn)電氣自動化工程節(jié)能減排的目標(biāo)。

4.2 選擇合適的設(shè)備

工程設(shè)計師還要結(jié)合經(jīng)濟性原則，合理選擇電氣自動化工程的節(jié)能設(shè)備，在滿足節(jié)能設(shè)計理念的同時還要有效保障工程的經(jīng)濟效益。

變壓器是電氣自動化工程中的重要設(shè)備，在其運行過程中會產(chǎn)生一定的空載損耗和負載損耗，導(dǎo)致電能在傳輸過程中被大量消耗。工程設(shè)計師要通過全面考慮選擇合適的變壓器及其容量，通常變壓器的容量負荷在65%~75%左右時效率最高，經(jīng)濟性也最強。工程設(shè)計師還負荷其不平衡問題，盡可能將其流經(jīng)中性點的三項不平衡電流控制在允許范圍內(nèi)，降低變壓器的自身消耗率，延長其使用壽命。

電抗器等耗能設(shè)備在電氣工程中應(yīng)用較多，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，各種新工藝、新設(shè)備的開發(fā)使用。在對電氣自動化工程進行設(shè)計時，應(yīng)將節(jié)能設(shè)計理念融入到各專業(yè)項目的設(shè)計過程中，降低電能損耗。

在電氣自動化工程照明項目的節(jié)能設(shè)計環(huán)節(jié)中，工程設(shè)計師可通過高效能光源降低能源的損耗，提高高效能光源的利用率。此外，工程設(shè)計師要充分掌握建筑工程的布局構(gòu)造，結(jié)合實際情況合理設(shè)計光源。

4.3 優(yōu)化配電設(shè)計

電力系統(tǒng)的服務(wù)宗旨是為設(shè)備提供可靠的動力源，因此在電氣自動化工程進行設(shè)計時既要滿足用電設(shè)備對可靠性和負荷容量的要求，又要保證系統(tǒng)具有靈活性、易控性及穩(wěn)定高效?？梢酝ㄟ^合理的設(shè)計系數(shù)及負荷分配來實現(xiàn)。采用較優(yōu)的設(shè)計，能夠讓系統(tǒng)的運行效率及綜合利用率得到提高，這樣就能有效降低損耗。

4.4 無功補償

在電氣工程自動化系統(tǒng)中，無功功率不僅影響電網(wǎng)質(zhì)量，還對系統(tǒng)的經(jīng)濟運行有較大影響，如果功率因數(shù)較低，不僅增加損耗還需要繳納額外的電費。選擇合適的無功補償設(shè)備及補償方式，可以提高電能質(zhì)量降低損耗，既提高了經(jīng)濟效益，還得到了較好的社會效益。

5 結(jié)語

在電氣工程自動化及智能化速度逐漸加快的同時，也引發(fā)了較為嚴重的能源消耗問題，在一定程度上阻礙了電氣行業(yè)的發(fā)展。為了迎合我國節(jié)能減排的綠色理念，在電氣自動化工程設(shè)計過程中，工程設(shè)計師還應(yīng)充分認識到節(jié)能設(shè)計理念對電氣自動化工程的積極作用，根據(jù)電氣自動化工程的運行需求及實際情況，明確節(jié)能設(shè)計的目標(biāo)，秉著綠色環(huán)保、安全運行等基本原則，開展科學(xué)、合理的設(shè)計工作。通過高效、實用的節(jié)能技術(shù)及設(shè)備減少電氣自動化工程運行過程中的電能損耗，充分發(fā)揮出現(xiàn)代化節(jié)能設(shè)計的價值，實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，為促進社會經(jīng)濟發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。