钢铁企业节电措施的探讨

根据钢铁企业供用电的特点，结合节能技术，对企业如何节能进行了分析和探讨，并从供电层和用电层、提高电力系统功率因数和谐波处理、电力监控和管理节约等方面提出了节能措施。

关键词:钢铁企业；节电措施；电源层；用电层

能源是人类生存和活动的物质基础，直接关系到国计民生。随着当前世界金融危机的全球蔓延，一些行业的经济效益大幅下降，甚至亏损。因此，积极推动科学发展，做好节能减排工作，是企业生产盈利的最有效途径。

1钢铁行业节能情况

在整合优化过程中，中国钢铁企业的技术装配和自动化水平已经相当。但目前，钢铁企业仍然是生产链中的能源消耗大户，是从冷到热，再从热到冷的流程生产线企业。如何利用中间热能的变化，再利用能源，是一个企业可持续发展的长远之计。干熄焦发电项目、烧结余热发电、煤气余热回收、锅炉蒸汽制冷等节能技术。正逐步广泛应用于各钢铁企业。

然而，节能技术在大型项目中的应用只是实现节能目标的第一个层面。对企业现有配电网及其设备采取整体节能措施是实现节能目标的第二个层次。因此，目前钢铁企业节电增效仍有很大潜力。摘要:本文结合实际情况，查阅相关资料，总结了钢铁企业节能的一些思考，以供分析和探讨，为企业节能增效尽绵薄之力。

2.钢铁企业节电的几项措施

电气设备的原理是满足生产工艺的，新设备工艺的自身节能是大前提。作为电气设备，它确实以电压和电流的形式工作，将电能转化为生产所需的机械能和光能。减少不必要的电力消耗，一是提高用电设备的效率，节约用电，二是通过谐波处理提高电气系统的功率因数，节约用电，三是通过管理监控，节约用电，四是使用绿色能源。

2.1提高电气设备的效率

提高电气设备的效率，主要是降低空载损耗、负载损耗和热损耗。可以从供电层和用电层分开考虑。

2.1.1供电设备层节电措施

配电网重构技术，调整配电网结构。改变配电网拓扑结构以提高可靠性、降低线损、平衡负荷和改善供电电压质量的技术称为配电网重构技术。配电网重构技术是降低配电网线损的重要途径，是优化配电系统技术、提高配电系统安全性和经济性的重要手段，投资少、效率高。配电网重构包括正常运行时的网络重构和故障状态下的网络重构，如表1所示。

表1配电网改造

重构过程中运行状态的重构目标约束条件重构计算正常情况下降低线损、平衡负荷、提高供电质量数学优化算法、最优潮流模式算法、支路交换法和人工智能算法隔离故障源、恢复非故障源区域潮流方程、支路电流和节电电压、网络拓扑(放射状)、开关操作次数和继电保护可靠性故障诊断算法以最小线损为目标函数，配电网重构过程中平衡负荷、提高供电质量。通过降维，将多目标非线性混合优化问题简化为单目标非线性混合优化问题。可以采取以下措施:(1)合理调整配电线路接触方式。配电线路应采用最佳运行方式，尽量降低其损耗，如备用线路、交接线路、环网线路、平行线路、双回线路等。

(2)环网供电，根据经济电量分布选择网络的断开点。对于环形供电网络，机电技术第四期(2010)断开67号线是正常的。要按照两侧压降基本相等的原则，寻找一个经济的电源断开点，使线路的功率损耗最小。

(3)推广带电作业，减少线路停电时间。对于双回线供电网络，双回线并联是最经济的。如果其中一条线路因检修工作而停电，由于负荷电流全部通过另一条运行线路，线损会大大增加。因此，应尽可能使用带电作业，以减少双回线路停电的次数和时间。

(4)调整电网的运行电压。根据各工艺线不同的负荷特性，调整供电网络的工作电压。当钢铁工业主要电气设备的静态特性参数和U/U0由1.05降低到1.0时，P/P0和Q/Q0的变化如下表2所示。

表2钢铁工业设备主要电气设备静态特性参数工业电机泵、风机等电机电弧炉中央空调房空调冶炼鼓风机工业电视荧光灯PV 0.05 0.08 2.3 0.2 0.08 2.0 1.0 qv 0.6 1.64 . 62 . 5 1.65 . 23.0 u/U0 = 1.05 65448对于钢铁行业的平均负荷，供电电压大于额定电压时，电压降低5%，无功功率降低8%左右，设备有功功率降低很少，不会影响生产，但无功电流引起的线损会降低，无功补偿设备的投入也会减少。

变压器改造，通过合理分配变压器负荷，使得变压器运行效率的提高带来节能效益。可以从根本上改善当前企业配电网的经济运行，降低电力协议容量，提高配电网的电磁兼容水平和供电质量。

(1)变压器容量和台数的合理选择。在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况合理分配负荷，考虑投资和年运行费用，选择容量与电力负荷相适应的变压器工作在高效区。当负荷率低于30%时，应进行调整或更换。当负荷率超过80%且计算不利于经济运行时，可放大一级容量选择变压器。对于车间停产后无法切断的负荷，应设置专用变压器。大型厂房和非三班制车间应配备专用照明变压器。

(2)选择节能变压器，更换或改造高耗能变压器。新建或扩建项目应选择SL7、SLZ7、S9等节能变压器。SL7、SLZ7无励磁调压变压器和10kV系列与老产品相比，空载损耗和短路损耗分别降低41.5%和13.93%。35kV系列下降38.33%，16.22%。与SL7系列相比，S9系列空载损耗和短路损耗分别降低5.9%和23.33%，SL7系列平均每年每千伏节电9 kW·h。为了节省投资，企业也可以对原有的SJ1和SL1高能变压器进行技术改造，但改造后应满足国家配电变压器能耗标准的要求，即空载损耗降低45% ~ 65%，空载电流降低70%，短路损耗达到SL7标准，阻抗电压4% ~ 4.9%。

(3)加强运行管理，实现变压器的经济运行。在企业负荷变化的情况下，如果投入运行的变压器数量和容量不变，其负荷率和运行效率将发生变化，这将超出经济运行范围。因此，有些变压器应及时投入运行或切除，防止变压器轻载和空载运行。长期轻载(负载率30%以下)变压器，必要时可根据实际负载选用小容量变压器。

2.1.2电气设备层节电措施

电气设备层节电措施的主要目的是提高电能转换效率。电能转化为机械能的效率涉及四个环节:(1)电机效率；(2)生产设备的效率；

(3)传输效率；(4)阀门或挡板的开启。以下四个方面提出了一些具体的节能措施。

2.1.2.1电机的节电措施

电机的经济运行包括以下几个方面:(1)尽量让电机运行在经济运行区。一般电机的经济运行区域是负载率β在70%≤β≤100%范围内，电机《机电技术》第4期机电研究设计制造68综合运行效率最高，最节能。当β < 40%时，效率会大大降低(η < 60%)，功率因数小于0.5。

(2)电机采用Y-Delta自动切换轻、重负载。为了提高功率因数，降低损耗，电机在间歇轻载(如负载小于额定功率的40%)运行时，定子绕组接线可由△型改为Y型。这时，绕组上的电压下降到1/3额定电压。这样，虽然电机的功率只有额定功率的1/3，但电机可以在轻载下运行。此时电机的负载率提高，铁损降低2/3，其功率因数和定子电流明显提高，节电效果显著。

(3)提高电机与被拖动机械的连接效率。使用正确的拖(传)动机械减少摩擦和传动阻力，也是节约用电的措施。

(4)改善环境条件，加强通风，降低电机运行温度。电机绕组的电阻随着温度的升高而增加。电机的工作温度越高，有功功率损耗越大。

2.1.2.2泵和风机的节电措施

泵和风机的有效调节，选择高效设备不等于节能，还要看实际工况是否在设备性能曲线的最高效率点附近，这主要取决于以下几个因素:(1)工作流量的变化规律。当工作流量变化超过额定流量的90%时，一般不采用变速调节；当工作流量变化超过额定流量的85%时，需要采用高效的变速调节，如变频或串级调速；当最小工作流量为额定流量的50% ~ 70%时，可采用更经济可靠的高频斩波串级调速装置。考虑到初期投入，可以采用“拖多”的方式，如图1所示。

图1“一对多”电气原理图

当电机启动和停止时，变频器将逐个投入运行，完成后，变频器将被切断并以工频运行。在调速过程中，可以根据工况选择电机的输入和输出。

(2)管道性能曲线的静升(静压)与总升(总压)之比。当静扬程占比较大时，即使泵系统的工作流量变化很大，由于变速装置的变速范围不大，节能效果也不大。

(3)泵或风机的容量(轴功率)。大功率泵和风机由于每年节省大量电力，适用于初期投资高的高效调速装置。

2.2改善电气系统的功率因数和谐波处理(1)。在电机及其控制方面，积极推广变频器、软启动开关等节能新产品。大力推广以三级为代表的各种完善的正弦波大容量高压变频器的应用。高压电机采用变频调速技术，既解决了电机软启动和无级调速的问题，又满足了生产工艺的需要，并能大大节约能源，降低生产成本。

(2)在各种交流低压电机调速系统中，变频调速系统具有更好的性能和更高的效率，这是目前一些机械调速方法难以达到的。一台变频器可以驱动多台电机同时运行。电机的感性无功电流由于“交-DC-交”通用变频器的前级整流滤波的隔离作用，不会输送到电网中，间接起到无功补偿的作用，提高了功率因数，但其自身的整流器和逆变器产生的谐波也不容忽视。

(3)由于感性负载产生无功功率，采用无功补偿和谐波滤波装置。对于老旧电机设备，推广电机无功终端就地补偿器。补偿后电流可降低10% ~ 20%，无功功率可降低40% ~ 80%，功率因数可提高到92% ~ 97%，平均节电20%左右。该方法投资少，见效快，综合效益较好。

2.3电源监控和管理节电

2.3.1建立配网调度中心，可在统一支撑平台上在线配置。根据用户的实际需求，可以灵活实现调度自动化、馈线自动化、电能计费、电网分析软件、调度管理功能、地理信息系统、配电网管理功能等多种应用功能。具有良好的系统应用软硬件扩展性，能很好地满足电力系统和大型工矿企业的调度需求。

2.3.2节能评估管理

(1)以国内外同行业、同规模、同类型企业的最低电耗指标为参照系。

(2)在对能耗考核指标进行细化分解的基础上，对每个细化指标制定相应的保障措施，并对每项措施的进展进行动态跟踪和考核。

(3)实现全过程线损调查，找出问题和潜在漏洞，从而更准确、更细致地掌握全过程线损情况。

(4)针对存在的突出问题，提出了一系列整改措施，以项目承包的形式落实到各单位，明确了整改责任和时限，并将这些项目纳入效能监察范围，加大了执行力度。

2.4绿色能源的使用

光伏技术的应用可优先考虑厂区内的景观照明等场所，并进一步在发展中广泛应用。

3结论

中国是一个发展中国家。与发达国家相比，技术和专业管理还比较落后。就能源利用而言，节能还有很大潜力。为了企业的生存和发展，钢铁企业必须把节能放在首位，为建立资源节约型和环境友好型社会做出贡献。

参考资料:

耿毅。工业企业供电[M]。北京:冶金工业出版社，1999。

顾圣谷。电气传动基础[M]。北京:机械出版社，2004。

苏真。钢铁企业节电途径分析[J].河南冶金，2009，17 (2): 22-24。

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