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化工厂供配电系统及照明的节能设计

摘要：化工厂供配电系统中，电能消耗主要是各动力负荷及照明。如何降低供配电系统中的电能损耗对工厂节能意义重大。本文介绍了在化工厂供配电系统及照明设计中如何考虑节能，通过合理的设置供配电系统，合理的选取变压器、提高供配电系统的功率因数、严格管理，并且在照明中合理的设置系统、合理的选择光源、灯具，可以有效的降低化工厂供配电系统及照明的电能损耗。
关键词：供配电系统、照明、节能
一、概述
化工厂往往是个高能耗企业，电能在化工生产中占有重要的地位，是化工生产中不可缺少的能源组成。随着社会经济的不断发展，化工生产对电能的要求和依赖会越来越高。如今供配电及照明设施覆盖了化工生产的整个区域，如果提高供配电系统及照明设施的节能性能，降低供配电系统及照明系统的能量损耗，那么将对化工厂节能减排的意义非常重大。
配电变压器的损耗是化工厂供配电损耗的一大重点。在化工厂供配电系统设计中，现在针对动力负荷的损耗、节能给予了一定的重视，但针对照明系统的损耗常常没有给予足够的重视。其实，在化工厂供配电系统的节能设计中，除动力负荷外，变压器的设计选型、电缆选择以及照明系统的设计同样是节能设计的重点。
二、化工厂供配电系统及照明的节能设计
1、化工厂供配电系统的节能设计
1.1、合理的设置供配电系统
根据化工厂负荷的容量及其分布、供电距离、用电电压等级以及设备特性等，对供配电系统进行合理设计，是化工厂节能设计的前提。化工厂供配电系统在满足用电负荷电压等级的前提下变电级数应尽量少。为减小输配电线路长度，减小输电线路的电压降，各区域变电站应以尽量靠近负荷中心、进出线及设备搬运方便为原则进行配置，并适当考虑发展。当然，也必须同时考虑设置在危险区域之外并处于其上风向，以及防爆、防火、防水、防尘、防腐等方面的基本要求。
区域变电站的设置，可考虑根据所负担的用电负荷变化确定变压器的投切，以减小损耗。比如硫磺制酸装置，在装置开车升温阶段需要投入大量升温电炉负荷工作，促使媒介反应，而在装置正常平稳运行过程中，依靠装置反应自身产生的大量热量就可持续反应生产，这时又不需要这部分升温电炉工作。在供配电系统设计中，可设置为双变压器单母线分段运行+保安段形式，一台变压器带升温电炉负荷，一台变压器带一般负荷+保安段负荷，在装置开车升温阶段两台变压器同时运行，而在装置正常平稳运行过程中，可切除带升温电炉负荷的变压器，依靠另一台变压器继续运行生产。
另外，应在各区域变电站之间设置低压联络线，以备变压器故障、检修或切除时相互间临时供电。比如，某些化工生产特别是化肥生产存在季节性，在某一季节装置会全面停车，但又需要很少电量进行设备检修、维护和局部少量照明，这时就可以季节性暂时切除该区域变压器，由变电站之间设置的低压联络线路负责供电，即节省电能，又能满足使用需求。在进行输电电缆选型时应根据经济电流密度选取电缆的截面积。
1.2、合理的选取变压器
（1）合理选择变压器的数量和容量。在化工厂供配电设计过程中，要对投资和变压器的运行成本进行综合分析，负荷分配要合理，变压器的容量要和负荷匹配，尽量达到工厂供配电系统中各变压器之间负荷相对平衡，且为满足经济运行，变压器在负荷变动时应可方便投切。对于像厂房照明、监控系统等即使生产停止的情况下，仍可能继续工作的负荷，应在变压器低压侧系统间设置专用联络线。分期、分阶段投入运行的负荷，如果可能的话，应考虑选用几台不同的变压器分别供电，从而方便在生产过程中实现投切，减少变压器轻载运行的电能损耗。
（2）合理选择变压器的连接组别。由于化工厂存在较多类型负荷，变频、软起、节能灯、气体放电灯、各种电子设备，以及其他具有整流作用的电气设备的应用，容易造成谐波含量较多，电压、电流波形畸变率高，增大线路损耗，影响电网质量，这时应选用D，yn11的配电变压器。
（3）合理选取新型节能变压器。在进行变压器选型时，选择合理的变压器空载电压、空载电流、负载电压、负载电流等指标可以达到节能的目的。新型节能变压器的选材和制造工艺都比较先进，其质量小、能耗低、工作效率高、便于维护并且抗冲击能力强，在节电节能和降低运行成本上有很大优势，节约的电能和运行成本费用高过购买变压器的差价。
1.3、提高供配电系统的功率因数
提高供配电系统的功率因数可以有效的降低整个供配电网络的电能损耗。提高功率因数的方法主要有：
（1）降低用电设备的无功。电动机容量的选择要合理，以提高其经济运行，尽量避免大容量电动机的轻载运行，对负荷变化较大特别是容量也较大的风机、水泵可考虑采用变频控制技术，以提高其输出效率。
（2）加装无功补偿设备对系统进行无功补偿。动态自动无功补偿设备的技术应用已经非常成熟，可以很好的跟随系统无功的变化实现自动循环投切动态补偿，有利于提高系统的功率因数，延长补偿设备的使用寿命，维持系统的高效运行。在化工厂10kV区域变配电站低压系统中主要采用集中补偿，如还有下级配电室也可根据负荷性质、容量、距离考虑部分就地补偿。在中高压系统中再根据负荷状况、功率因数，考虑采用中高压侧集中补偿。
1.4、严格管理
在工厂实际运行中证明，除了从技术上实现节能外，从严格管理上实现节能，同样是不可忽视的因素。可以采用在工厂内部各用电单位进线上装设有功和无功计量表计，对内部各核算单位、管理人员实行内部能效考核，可以很大程度上杜绝人为的能源损耗。
2、照明系统的节能设计
在化工厂供配电系统设计中，针对照明系统的损耗同样应该给予足够的重视。加强照明系统的节能性能，同样应该成为节能设计的重点工作。照明节能的重点在于光源的选择和控制。照明系统的节能设计主要有如下几点：
2.1、合理的选择光源
在高大厂房、库房，要求照射范围较大，需要高挂的灯具应选取光线强度大穿透力强的光源，如高压钠灯、金卤灯、大功率荧光灯等，而安装位置相对较低的场所应当选用普通的节能灯具，除某些特殊要求的场合，应尽量避免使用高能耗的白炽灯。
2.2、合理的选择灯具
灯具的光效高、反射性能好且配光稳定有利于在保证光照强度的前提下，获得良好的视觉效果。灯具采用的灯罩应确保良好的透光性。对于气体放电灯应采用低功耗电子镇流器，改善功率因数，减少线路的损耗。灯具应用非对称光分布，可以减弱工作区的反射炫光。
2.3、合理的设置控制
对照明系统进行合理控制可以有效提高系统的节能性能，系统的设计应兼顾操作方便和节约用电两方面要求。装置、厂房内灯具的布置方式要合理，科学分配总体照明和局部照明。在照明设计过程中应注意尽量充分利用自然光，缩短人工照明的时间。适当增加照明配电箱和控制开关的数量，实现自然光较强和较弱区域的分开供电。对大面积生产场所的照明进行集中控制，根据自燃光的强弱分区供电。对某些大量时间无人员活动，仅定时巡检的生产场所、库房，实行照明分组、分区域设置，根据需要灵活控制。在办公楼、宿舍楼等公共建筑物的过道、楼道中，采用声光控制开关，进行照明的自动控制。在厂区道路照明中，采用光电开关集中控制。在人员活动较少的非生产区域可以设立单独的开关控制。
2.4、合理的配电方案
为确保照明系统负荷三相平衡，应采用三相四线制供电，且负荷分配要合理，可降低线路电流，从而起到降低线路损耗的目的。另外，用电指标要严格遵守，照明与动力用电要分开单独计量，以满足现行绿色建筑设计的要求。
三、结论
由以上观点可以看出，在化工厂供配电系统及照明的方案设计中，相关工作人员必须立足节能设计的基本点。节能降耗是一项综合性的工程，节能设计是工作的重点。建立节能设计工作理念，通过对供配电系统进行合理配置，选择合理的变压器，选择先进的控制技术，提高系统功率因数，严格科学管理，并且合理设置照明系统，选用高效节能的灯具，可以有效的降低化工厂供配电系统及照明的电能损耗，从而实现供配电系统和设备的经济可靠运行。

-全文完-