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对电气自动化节能控制设计探究
一、电气自动化的节能设计技术
为了做好电气自动化的节能工作,我们需要重视采取相应的策略,以收到更好的节能效果。结合电气工程的实际情况,笔者认为可以采取以下策略。
1.选择合理的变压器。减少变压器的型材损耗,硅钢片、钢材、铜线、绝缘子等,都是变压器所必须的材料,如果选择不合理,往往需要消耗大量的电能。在选择的时候,应该以节约原则为指导,满足工作要求的前提下,周密合理的选择材料和运行介质,以节约电能和生产成本。对于配电线路和配电柜,尽量选用铜材并采用换位导线措施,以降低变压器的电能损耗。在满足设备运行条件的前提下,尽量选用较薄的硅钢片,实现节能的目的。逐渐淘汰落后的高耗能的变压器,选择新型的高效节能的变压器,减少变压器的功率损耗,合理选择变压器的负载率。变压器经济运行负载率在40%—60%之间,在选择变压器的时候,尽可能使负载率设计在此区域。在工厂车间或者是智能楼宇,变压器要尽量放在电力负荷中心位置,以方便管理,减少现场电缆长度,降低线路电能损失,提高电能质量。下面将以原来的变压器和新设节能变压器对比节能效果。T=全年投入运行小时数,按8760小时计算,r=最大负荷年损耗小时数,按照2000小时计算,β=变压器的负载率,按80%计算。原来的变压器SJ-1000KVA有功电能损耗为 ΔWT=ΔPoT+ΔPKβ2r(4.9×8760+15×0.82×2000=42924KW.h+19200KW.h=62124KW.h)。新设计节能变压器S10M—100KVA有功电能损耗为 WT=ΔPoT+ΔPKβ2r(1.26×8760+9.6×0.82×2000=11040KW.h+12288KW.h=23328KW.h)。每年有功电能损耗节省(62124KW.h-23328KW.h=38769KW.h)
2.提高系统功率因素。一方面,采取科学合理的措施,提高系统的自然功率因素,如提高用户负载率,在满足工艺生产的前提下,尽量选择极数较少的电动机,提高电气设备的运行效率,节约电能,降低损耗。还可以让电动机实现变频自动控制,使电动机负载较小的时候,获得较高的功率因素。这些措施在不添置任何补救设备的情况下,降低用电设备的无功功率,从而提高功率因素。该方法不会增加工业生产的投资,是一种经济有效的电气自动化节能策略。另一方面,采用人工的方法提高系统的功率因素,也就是常说的人工补偿的方式。提高自然功率因素的策略往往不能满足工业生产用电的需求,还需要装设补偿装置,常用的方式包括集中补偿和单独就地补偿,坚持分级补偿和就地平衡原则,以减少无用功传输,达到节能的目的。
3.降低高次谐波。谐波对用电设备往往会造成多方面的危害,例如,造成危险的过电压、过电流,降低设备的利用率和经济效益,影响继电保护和自动装置的安全性和可靠性等等。常用的降低高次谐波的策略有:变压器采用Δ/Y接线,可以消除3的整数倍的高次谐波;增加整流变压器二次侧的相数;使用无谐波污染的绿色变频器;使用无源滤波器或有源滤波器。采用这些措施能够对谐波进行过滤,在电气设备操作之前可以组织其它活动,提高电气设备的运行效率,实现节能的目的。
4.合理选择电力电缆。在截面选择的时候,根据经济电流密度的曲线和持续允许的电流进行选择。对于电缆材质,尽管铝电缆便宜,但安全性和节能效果比较差, 不过铜电缆越粗,比相同截面铝电缆要贵重很多。所以,个别截面较粗的电缆可以选用铝电缆,截面较小的选用铜电缆,成本只是稍微高些,但能够取得很好的节能效果。
5.其它方面的节能设计。第一、合理选择节能光源。照明光源的选择,应该按照国家的相关规定进行,尽可能达到照明节能的效果,选用高效能的光源,其发光效率是普通照明灯的好几倍,能够大量节约电能。卫生间、上下楼梯间尽可能选用吸顶灯,在满足人们生活需要的前提下,达到节约电能的目的。厂房优先选用金属卤化物灯,一个光源不能满足要求的时候,采用两种光源或混合光源,这样能够提高照明强度,降低能耗。第二、选择节能型镇流器。在厂房照明的时候,应该优先使用低耗与节能的光源电子附件,使用高压钠灯、金属卤化物灯的时候应该配用节能型镇流器,以减少能耗,节约能源。第三、科学设计照明,进行绿色照明改造。照明的设计应该按照使用功能和环境影响科学合理设计,既满足照明要求,又符合节能要求。原来的照明系统设计存在着缺陷,没有严格按照照明设计规范布置,灯具品种多,并非节能灯,照明容量已经达到57.93kW,照度不能达到国家标准。经过节能改造设计之后,灯具由原来的369套减少到256套,灯具品种由8 种减少到3种,备件减少,运行成本降低。采用节能新光源,延长使用寿命,功率由57.93kW减少到30.13kW,节电率为1— 30.13/57.93=48%。每年可以节约电费57.93kW×10h×365×48%×0.55元/kWh=5.579万元,每年可以节约电费 5.5万元,只有原运行费用的一半。
二、结束语
总而言之,做好电气自动化节能设计工作具有重要的现实意义。今后在实际工作中,我们需要以相关的原则为指导,并重视采取相应的策略,从多个方面入手,做好电气自动化的节能设计工作,以促进电气工程的发展,提高工业生产的效益。
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