节电创造价值 技术创造财富
——浅论节电技术在冶金行业的应用
各位领导、同志们：
大家好！
首先感谢省电力办、电力需求侧管理指导中心组织的这次研讨会，使我们和各位领导和专家有一个交流的机会。
冶金行业是我省支柱产业,对我省国民经济建设和发展起到了至关重要的作用。因此对治金行业的技术改造和节能降耗是加快冶金行业发展一项重要措施。特别是冶金行业属于用电大户，对电气系统的节电改造尤为重要。
近年来，河北金汇节电技术有限公司围绕冶金行业的节电技术作了大量的调研和技术储备，拥有一支专业的产品研发，系统设计和产品应用的人才队伍。并对相关新技术进行了认真的整合。提出了一系列根据冶金行业的用电设备特点的综合解决方案。我们将从以下几个方面为企业提供节电技术服务：
企业用电状况监测
电力品质诊断分析报告
制定电力改善计划
最佳的节电方式的选择
预测节电率
投资预算分析
节电工程及设备施工安装
节电效果测试
工程管理和售后服务
节电改造先决条件是什么？大量技术调研认为：在电网和负载侧存在着使用电效率降低的浪费现象，即用电环节中存在着较大的浪费空间，我们认为：对现有的用电线路及其负载性质进行必要测试，发现浪费点和采取与之对应的节电技术产品，是进行节电改造的首要任务。
近年来，治金行业中的一些大中型企业在节能技改上下功夫，取得了明显的经济效益，有些企业电耗平均指数下降达20%。但距离国外先进水平仍有一定差距，如何向技改的深度和广度要效益，采用国内外先进节电技术和设备，在用户供电全系统中综合治理，是我们工作的中心环节，根据钢铁企业用电负荷的特点和要求，结合存在用电质量问题，我们认为应综合以下几种技术来达到综合节电的效果：
（1）三相电源平衡技术
（2）推广使用变频调速技术
（3）无功补偿与谐波治理技术
（4）照明系统节能改装。
一、三相电压平衡技术
三相不平衡是指：三相电源电压不对称，是各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题，会使变压器内产生环流过热，会使电动机效率降低及线损增大。
电能质量三相电压允许不平衡度，适用于交流50H2电力系统正常运行方式下，由于负序分量而引起的电压不平衡，国家CGB/T15543-1995）标准为允许值2%。
使用三相平衡系统节电器，系统节电率可以达到8%-20%。与单个负载的局部节电率相比不是很高，但节电总量非常高。半永久性使用寿命，长达30年。因为几乎没有电子元器件，所以稳定性高，故障率低，基本上属于免维护产品。同时可以改善电网电力品质，有效保护用电负载，延长负载使用寿命。自身损耗低于0.3%。通过成功案例我们算一笔帐就可以看明白。
改造对象：某厂1000KVA变压器所辖电力系统。
系统负载：空气压缩机、异步电动机、喷涂机、照明、空调、风机等电力设备。
设备选型：三相平衡系统节电器SP-S-31000。
设备投资：40万元。
年总电费：250万元左右
平均节电：10%（实际节电率11%以上）。
节约电费：每年25万元。
设备折旧：按10年折旧则每年为4万元。
投资回报：回报率72.5%，回报周期16.5个月。
综合收益：每年平均有36.5万元。按照30年计算，总计将有1095万元的经济收益。按照每度电0.7元换算，则总计可以节约用电1500万度。按照1度电=0.0615吨标准煤，1吨标准煤=0.24吨二氧化硫=5.2吨二氧化碳进行换算，则相当于节约了92万吨标准煤，减排二氧化硫22吨，二氧化碳478万吨，环保效益惊人！
二、推广使用变频调速技术
1、产品特点
（1）节电率可调、节电效果显著，节电率可达20%∽60%
（2）有效提高功率因数，可达0.95以上
（3）工频与变频自由选择，以保证正常的生产不受影响
（4）消除液压冲击和启动电流较大的现象
（5）改善用电设备的的运行效率，减少磨损，从而降低设备维护成本
2．应用对象
（1）钢铁：轧机、辊道、风机、泵、起重机、钢包车、转炉倾动等。
（2）冶金行业：轧钢机、辊道、高炉风机、泵、起重机械、高炉送料、钢厂抛光等
（3）轧钢制线：拉线机、卷绕机、鼓风机、泵、起重机械、定长剪切、自动送料
（4）水泥：回转窑、起重机械、鼓风机、泵、主传动电机、传送带、振动给料机、立窑风机等。
3、工作性能
（1）工作电压：220V/380V
（2）功率：0.5KW~225KW
（3）控制方式：本地或远程控制
（4）根据设备工况情况，节电率可以达到20%~60%。
4、 变频调速节电原理
变频调速节电，即变频调速才能节电。下面主要对两类典型负载应用的节电原理作一下分析。
（1）恒转矩负载类应用
恒转矩负载即不管转速如何变化，负载转矩是恒定的。
如下公式：P=K*T*N
K=系数 P=轴功率
T=负载转矩 N=转速
从上述公式可以看到，轴功率与电机的转速成正比，当由于工艺的需要而调整电机速度时，自然可以达到相应比例节电的目的。
（2）、变转矩负载类应用
离心风机、泵类是属于典型的变转矩负载，其工作特点是：大多数是长期连续运行，由于负载转矩与转速的平方成正比，所以一旦转速超过额定转速，就会造成电机的严重过载，因此风机、泵类一般不超过额定频率运行。
而离心式风机、泵类设备的流量与转速成正比，如公式（３－１），功率与转速的立方成正比，如公式（３－2）
Ｑ∝Ｎ 式３－１ Ｑ：表示流量
Ｐ∝Ｎ３ 式３－2 P：表示功率
即：功率比 =（转速比）³ =（频率比）³ =（流量或风量）³,
即：P1/P2=（N1/N2）³ = (f1/f2) ³ = (S1/S2) ³，
当转速稍降低时会获得很大的功率节省，改变电机运行频率与功率节省的关系见下表1：
表1。变频运行数据表
频率
（HZ） |
功率节省
（%） |
流量减少
（%） |
转速下降
（%） |
音、磨 损、
起 动 电 流噪 |
50 |
0 |
0 |
0 |
大 |
45 |
27 |
10 |
10 |
↓ |
40 |
48.8 |
20 |
20 |
↓↓ |
35 |
65.7 |
30 |
30 |
↓↓↓ |
30 |
78.4 |
40 |
40 |
↓↓↓↓ |
25 |
87.5 |
50 |
50 |
↓↓↓↓↓ |
三、无功补偿与谐波治理：
随着经济的发展，供配电系统中感性负荷迅速增加，众多的配电变压器和电动机处于低负荷率的非经济运行状态，造成供配电系统无功功率的大量需求，如不及时补充，将引起供电电压质量下降，系统损耗增加，既要浪费电能，又将影响供配电设备的使用率，甚至造成事故。解决以上问题的技术措施是在供电方和用电方加装补偿电容，前者称集中补偿，直接受益者是供电部门，用户的效益来自少受功率因数不达标的罚款；后者称为就地补偿，直接受益者是用户，主要是减少线路损耗。无功补偿的效益除上述之处，还可增大发电机、变压器等设备的利用率，降低供电成本，提高系统运行的安全性。
电网上的高次谐波，如大气过电压、雷击、邻近大功率设备的开停、周围使用电焊机、晶闻管设备的投运均为高次谐波形成的原因。高次谐波的组成主要是包含三次、五次谐波也就是频率为150周和250周的谐波，以及高能浪涌电压和电流形成的尖锐脉冲波，而运行设备的铁芯损耗与频率的1.5次方成正比。其结果造成变压器中由于涡流及磁滞损耗的加大而过热、电动机过热和转矩下降，以及中性线和补偿电容器过热。
钢铁行业的炼钢炉轧机整流设备 高频炉等运行时产生高次谐波电流注入系统，高次谐波电流直接对电气设施产生影响，（1）使变压器铜损增加，（2）增大输配电线路损耗（3）引起二次继电保护路误动作（4）增加交流电动机损耗等等。
无功补偿与滤波装置的功能和特点:
有效空间内为企业节电5%-20%。
可广泛用于阻性、感性、容性负载。
输出适宜电压使设备运行更加平稳，有效抑制尖锋脉冲，浪涌冲击。
具有过压、缺相、逆相、欠压保护，对突波反应时间快5us。
操作简洁方便，可手动自动旁路。（功能因现场电力状况而有差异，以订单为准）
案例效益分析：
（1）某企业10.8Mvar电容器能够正常投入使用,每年运行7000h,无功经济当量按0.1,每kw.h按0.2元计算,每年可产生效益10800*7000*0.1*0.2=151.2万元.
（2）某厂安装滤波装置12Mvar每年产生效益:12000*7000*0.1*0.2=168万元.
（3）某不锈钢轧延厂滤波装置
1. 供电系统概况
不锈钢轧延厂3#变压器，1000kVA ，10kV/0.66kV)，负荷为800kW的直流电机。
2. 测量条件
2.1测量时间和地点
1) 时间：2004年07月15日
2) 地点：轧延厂配电室
3) 测试点：变压器低压侧总进线柜
2.2测量目的
测量投入滤波器以后低压总进的滤波及无功补偿效果。
2.3测试设备
SIM-50 电能质量分析仪(意大利产)
2.4测试量
1) 无滤波器时低压总进谐波及功率因数情况。
2) 投入滤波器以后低压总进的谐波及功率因数情况.
2.5测试验收依据
根据中华人民共和国国家标准《电能质量公用电网谐波》GB/T 14549—1993规定，
公用电网谐波电压（相电压）限值见下表。
电网标称电压 |
电压总谐波畸变率 |
各次谐波电压含有率 |
KV |
% |
奇次 |
偶次 |
0.38 |
5 |
4 |
2 |
6 |
4 |
3.2 |
1.6 |
公用电网谐波电流（相电流）限值见下表。
电网标称电压 |
基准短路容量 |
谐波次数及谐波电流允许值，A |
KV |
MVA |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
0.38 |
10 |
78 |
62 |
39 |
62 |
26 |
44 |
19 |
21 |
16 |
28 |
13 |
24 |
11 |
12 |
9.7 |
18 |
6 |
100 |
43 |
34 |
21 |
34 |
14 |
24 |
11 |
11 |
8.5 |
16 |
7.1 |
13 |
6.1 |
6.8 |
5.3 |
10 |
3. 谐波测量结果及分析
3.1滤波装置投入前的情况（低压总进）
表3.1谐波电压、电流测量结果
