铜加工企业电气节能方法探讨

雷海春 毛细平 肖德 夏能军 （江西江铜龙昌精密铜管公司，江西南昌 330000）

摘要：为满足铜材生产企业节能增效的需要，本项目拟对铜材生产企业的电力系统进行优化设计。该系统采用了大面积的自然光照，降低了室内照明的能量消耗，同时还引入了共用的直流母线技术来提高能量的利用率。在运行过程中，采用削峰填谷的方法对电网的负荷进行优化，将电网的功率因素调节到最佳，并对低效率的电动机和灯具进行淘汰。另外，采用红外相机对发热体进行监控，对过热问题进行了整改。本项目在科技进步和政策引导下，具有明显的节能减排作用，为铜材生产企业的绿色发展提供技术支撑。

关键词：电气节能；公共直流母线；优化功率因数

一、企业电气节能的一般原则

在铜材企业进行电力节能工作时，为了达到节能与生产效益的协调统一，必须遵循下列几个核心原则。

首先，它的可靠性原则。由于铜材企业对生产过程有较高的要求，因此，铜材的功率负载被划分为一类。因此，保证供电的持续稳定是非常重要的。所以，在选择重要设备时，一定要选用世界先进水平的设备及元件，以保证生产过程的顺利和安全。与此同时，还需要根据有关用电设备的使用规范，认真制订用电计划，以最大限度地保证生产的可靠。

其次，经济原则；在设计、选择附属设施及厂房灯光时，要结合地区特色及实际需要，以节能建材及节能装置为主。对其进行科学、合理的分配，不但可以有效地减少能源消耗，而且可以大幅度地节省费用，使企业获得最大的经济效益。

第三，节约能源的原理。企业要积极响应国家的节能减排政策，运用现代科学技术方法，仔细检查电源线、电器设备，及时发现和排除非正常用电行为。贯彻这一原理，是为了保证企业在提高生产效率的前提下，达到节能减排和环保双赢的目的。

二、工业企业电气节能的主要措施

1.照明部分节能设计和改进

在铜材企业中，灯具的能源消耗占比较大，特别是三班制的情况下，其能源消耗的比例达到 0.2-0.3。为了节约能源，新工厂在建筑上使用了大量的玻璃幕墙，并在钢框架上安装了透明的玻璃钢幕墙，极大地提高了室内的自然光线，同时也降低了对灯光的依赖。二次装饰采用高反射性材质，使室内照明更加明亮，达到节能、环保的目的。

在照明节能设计上，依靠科学技术的发展和国家的政策导向，已经取代了传统的白炽灯，而 LED 荧光灯也逐渐取代了高能耗和高维护费用的普通荧光灯。LED 的改装简单，只需要更换原来的启辉器和镇流器，就可以达到更好的照明效果，延长了使用寿命，降低了维修费用，节约了大量的能源。

另外，对照明线的损耗进行了技术上的优化，通过对负荷和三相负载的准确测量，调节分布，达到均衡分布。同时，该系统还采用了三相五线制的供电方式，有效地减少了线损。同时，结合传感器、智能开关、总线控制等多种智能控制方式，结合传感器、智能开关和总线控制等多种智能控制方式，达到对室内环境进行科学、节能的照明控制。比如，在磨粉机排铜排风口加装一台风机，通过风力发电来照明，既节省了能量，又能直观地反映出机组的工作状况。

2.公共直流母线应用

其中，公用直流母线技术是铜材企业用电节能的一种革新措施。本公司采用交-直流-交流变频调速技术，采用共用直流母线对整个生产线的电动机进行高效的控制。这项技术不但可以提高马达的工作效率，而且可以在某些情况下重新使用电力。如开卷机倒卷过程中所释放的电能，过去大部分是被浪费掉的，现在通过共用的直流母线技术，可以将所需的电能回收到其它电动机中，以提高能量的使用效率。这种方法使用了共用的整流和制动设备，刹车电阻由于结构简单，经济，易于维修，所以得到了广泛的应用。在直流母网中，电动机的动力输出来自母线，而电动机输出的能量来自于发电机的输出。与交-交变频调速相比，这种方法可以节约设备和电耗 20%左右；与传统的直流变频调速系统相比，节电率高出 30%以上，为铜材行业实现电力节能和可持续发展打下了良好的基础。

3.电气设备运行时的过温过载

在对电器进行例行点检时，要对其工作状况进行仔细的检查，如外观是否良好，有无异味等。对该装置进行嗅觉检测，可以对该装置有无短路或其他隐患进行初步诊断。同时，通过使用体温枪、红外探测器等专用仪器，对电力设备及线路进行测温，准确把握其发热情况。当出现设备、管路出现不正常现象时，要及时进行深度的分析、判断。

通过在三相连接处添加弹簧垫片，将电线连接处固定好，可以有效地避免由于接触不良而引起的过热。与此同时，及时更换老化的零件，针对线路问题提出针对性的改善方案，既可以解决设备故障与安全隐患，又可以大大减少由发热引起的电力损失，提高电力装备的总体工作效率与安全。

4.投入无功补偿,优化功率因数,优化变压器使用性能

电力因素是衡量电力系统（如电力系统中的变压器）和输电线路的能量转移效率的重要指标。提高功率因子，可以有效地减少线损。为了达到这个目的，可以在 10 kV、380 V两端加装无功功率补偿装置，使其能够最大限度地发挥变压器和用电设备的容量，从而提高输送能力，降低不必要的损失。

针对 10 kV 配电网的特点，提出了一种基于分布式补偿的 10 kV 配电网方案，该方案可有效减少配电网的网损，提高供电品质。110 kV 变电站不能简单地追求功率因素的绝对提高，而应结合负荷条件及变压器的特点，对其进行优化调节，使其工作性能达到最优。需要指出的是， cosφ=0.95只是高电压电容器经济运行的起点，需要对各主变进行优化设计，才能达到最小网损的目的。

另外，还需要结合 110 kV 变电站的实际工作情况，对负荷、分压调节和主变压器并联运行等进行优化调整。实际应用证明，8000 kVA 主变压器经以上措施后，每年可节约5900 度电，具有明显的节能效果。

5.削峰填谷

铜材生产企业虽然用电量比较稳定，但是其负载分布的时间有明显的差别。因此，如何有效地利用峰谷分时电价差，对用户进行负荷调节，是实现用电成本优化的关键。削峰填谷战略就是以这一原则为基础的，其目的是对电力负荷进行有效的调控，以获得最大的经济效益。

在峰谷分时价格体系中，高峰时价格最高可达 0.9287元/度，而在谷时价格只有 0.3887 元/度，峰谷比例高达 2.4倍。在铜材行业，诸如热轧机组（2500 kW 以上）等大功率、高能耗装备，其操作周期的选取将直接影响电力费用。通过对生产计划的调整，把热轧钢厂等高能耗设备的操作安排到低谷，从而节省了大量的电费。按每月 20 天的产量计算，采用“削峰填谷”的方法，一年可以节省 2419,200 元的电费。

另外，分时段对用电设备进行调度，可以给公司带来一定的经济效益，同时也可以帮助发电商降低线路损耗，提高设备利用效率，达到双赢。

6.淘汰落后电气设备

为了更好地响应国家的能源政策和技术需求，企业要密切注意新的能源计划，按照新的规定进行电力设备的改造。在此基础上，加强对节能技术的研究，将理论和实际相结合，实现对设备的可控性改造，提高能源利用率。

在厂家设计时，建议采用干式变压器，因为它的维修费用较低，对环境的适应能力也较好。对运行中的油浸式变压器，在条件许可的情况下可进行改造，虽然初期投资较大，但长期来看，维修费用和工作量都会大大减少。

对于长时间运转的电动机，应该更换为高效率、节能的电动机。比如，以 YX3-160M-4 (11 kW，效率 88.4%）取代了一台 Y160M-4 （效率 91%）的水泵电动机，一年可以节省 1542.42 元的电费，取得了明显的经济效益。

7.谐波

在工业生产中，非线性负荷及整流器件极易引起谐波污染，降低了能效，降低了设备的安全性。为了减少谐波的影响，需要在装置的设计阶段就采取相应的措施。

对于整流型、中频型变压器，如何选用合适的接线方法是十分重要的。利用三角-星接的方法，对 5、7 次谐波进行了有效的抑制。针对 11、13 次谐波的发生，可加装滤波器进行处理。实际运行结果表明，该装置的 11 次谐波电流从7.76 A 下降到 2.28 A，过滤效率为 62.89%；13 次谐波电流从 5.851 A 下降到 2.28 A，过滤效率达 61.03%，具有明显的抑制作用。

另外，对于非线性负载，一般都是使用价格低廉，维修方便的无源型滤波器。在特殊情况下，还可以考虑使用成本更高的 APF，以更好地抑制或削弱其对电网的谐波干扰。

8.管理节能潜力

在此基础上，根据国家发展计划和能耗定额管理体系，充分发挥电力行业的专业技术力量，制订综合的节能战略。本项目拟通过对生产过程中的能耗进行实时监控，并对其进行精确诊断，并对其进行优化，预期可使整个企业的能耗降低 2-5%。

另外，我国许多企业二次能源的综合利用还不够充分，余热、余能等节能设备的配置率较低，表明二次能源的资源化利用具有很大的潜力。企业应该增强对这一领域的认识和实践，以技术革新和管理提升为手段，最大限度地发挥节能潜能，达到最大限度地利用能源。

结束语：

随着科学技术的发展，电力的使用效率得到了明显的提高，因此，积极贯彻落实国家的节能战略意义重大。在厂房设计时，要对供、配电系统进行节能设计，例如，采用共用直流汇流条的方法，以降低线损，提高动能利用效率。在运行阶段，需要改善电力因素，对照明和电机的节能技术进行升级。同时，还可以通过采用分时电价的方式，来实现削峰填谷的目的。这样可以节省电力，减少损失，给公司带来更多的经济效益。所以，公司应该采取一种全员参与的方式来进行设备维修和节能工作，通过不断改进和多种措施来实现这一目标，以节能为中心，制订出一套科学的方式来提高节能效益，帮助公司的健康发展。

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