火力發(fā)電廠電氣損耗分析與降耗措施

董星亞

（山西京同熱電有限公司，山西大同， 037100）

火力發(fā)電廠電氣損耗分析與降耗措施

董星亞

（山西京同熱電有限公司，山西大同， 037100）

火力發(fā)電的高耗能特性制約著電力行業(yè)的發(fā)展。從火力發(fā)電廠電氣損耗來(lái)源入手，提出了多方面的降耗措施。在火力發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中，必須以制定運(yùn)行管理制度和合理選擇電動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)，輔以安裝智能裝置，同時(shí)降低照明、輸電、空載等因素帶來(lái)的電力損耗，最終實(shí)現(xiàn)降耗的目的。以上策略對(duì)節(jié)省火力發(fā)電廠生產(chǎn)成本具有潛在價(jià)值。

火力發(fā)電廠；電氣損耗；降耗；運(yùn)行管理制度；智能裝置

引言

電力能源是保障社會(huì)和諧穩(wěn)定、促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)能源?；鹆Πl(fā)電作為現(xiàn)階段重要發(fā)電形式之一，為電力能源供應(yīng)做出了巨大貢獻(xiàn)?；鹆Πl(fā)電同樣也是高耗能產(chǎn)業(yè)，為了盡可能降低火電廠的生產(chǎn)成本，電廠相關(guān)管理人員必須重視電氣技術(shù)的改革與完善，盡可能提高過(guò)濾燃燒效率，降低熱量損耗，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。就目前而言，我國(guó)火電廠相關(guān)節(jié)能技術(shù)發(fā)展還較滯后，存在許多問(wèn)題。本文主要就火力發(fā)電廠電氣損耗原因，以及降低電氣損耗的相應(yīng)技術(shù)措施進(jìn)行簡(jiǎn)要探討分析。

1 火力發(fā)電廠電氣損耗分析

1.1 運(yùn)行不規(guī)范

火力發(fā)電廠的用電率問(wèn)題關(guān)系到許多企業(yè)的效益。在實(shí)際管理過(guò)程中，部分火電廠電力管理制度存在較嚴(yán)重的漏洞，部分從業(yè)人員若詳細(xì)記錄分析相關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)不必要的能源、材料消耗，比如選擇使用不合適的設(shè)備型號(hào)、材料數(shù)量等。

1.2 照明損耗嚴(yán)重

照明是最常見(jiàn)的用電形式。部分火電廠使用的燈具的壽命較短，需要頻繁更換，很容易出現(xiàn)各種電氣故障。就目前而言，火電廠并未大力推廣應(yīng)用節(jié)能燈具，節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)工作也還處于初步階段，可行性較低，且與現(xiàn)階段火電廠實(shí)際情況并不符合。此外，一些發(fā)電廠照明系統(tǒng)使用的電源電壓較高，為400/230 V，電能浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重[1]。

1.3 鐵磁性損耗嚴(yán)重

火電廠的電動(dòng)機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中需交變磁場(chǎng)維護(hù)支持。磁電轉(zhuǎn)換過(guò)程中，在磁場(chǎng)作用下，電氣設(shè)備內(nèi)部零件會(huì)產(chǎn)生渦流或磁滯，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部鐵芯發(fā)熱，在導(dǎo)致局部溫度上升的同時(shí)，造成電能損耗，嚴(yán)重時(shí)還可能縮短電氣設(shè)備使用壽命。磁場(chǎng)是變壓器、電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備工作必不可少的重要因素（如圖1和圖2所示分別為變壓器結(jié)構(gòu)原理及交流電動(dòng)機(jī)工作原理），因此電磁損耗不可避免，只能極力減少[2]。

圖1 變壓器結(jié)構(gòu)原理圖

圖2 交流電動(dòng)機(jī)工作原理

1.4 部分電氣設(shè)備未調(diào)節(jié)

靜電除塵設(shè)備是電廠常見(jiàn)的電氣設(shè)備。電廠工作過(guò)程中，靜電除塵設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)短路問(wèn)題，此時(shí)如果不對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)就投入使用，不但難以發(fā)揮設(shè)備除塵作用，還會(huì)導(dǎo)致電能損耗。變壓器容量不合理，就很易導(dǎo)致重載、低負(fù)荷或空載現(xiàn)象，使得電能損耗加劇。此外，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作過(guò)程中必然會(huì)消耗一定的無(wú)用功率，極易造成電氣消耗。

2 火力發(fā)電廠電氣降耗措施

為盡可能降低電力損耗，節(jié)約電力能源，火電廠在實(shí)際運(yùn)行管理過(guò)程中可采取以下六大措施。

2.1 制定合理規(guī)范的運(yùn)行管理制度

節(jié)能降耗是降低火電廠運(yùn)行成本、提高其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量的有效措施。火電廠管理人員要始終堅(jiān)持以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，制定合理規(guī)范的運(yùn)行管理制度，建立完善的管理體系，規(guī)范企業(yè)員工的行為舉動(dòng)，積極引用節(jié)能降耗措施，盡可能減少不必要的能源損耗，促進(jìn)火電廠的健康發(fā)展，具體舉措有：

（1）定期召開(kāi)經(jīng)濟(jì)分析會(huì)，分析管理火電廠日常生產(chǎn)管理過(guò)程中的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，為后期管理決策提供參考；

（2）規(guī)范治理火電廠生產(chǎn)系統(tǒng)的所有電氣設(shè)備，做好定期檢查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的隱患，并采取對(duì)應(yīng)整改措施及方案，在降低能源損耗的同時(shí)，盡量杜絕各種不安全事故[2]；

（3）加強(qiáng)電氣設(shè)備的精細(xì)化、規(guī)范化管理，盡可能杜絕電力用戶在用電過(guò)程中出現(xiàn)超過(guò)合同規(guī)定的容量用電、未經(jīng)許可引入供出電源，或?qū)⒆詡潆娫床⒕W(wǎng)等違章行為。做好電力用戶普查、計(jì)量、收費(fèi)工作，通過(guò)各種高科技手段，提高計(jì)量裝置嚴(yán)密性；

（4）通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備及火電廠生活設(shè)施的技術(shù)改造，降低生產(chǎn)及生活成本。積極引進(jìn)各種先進(jìn)技術(shù)手段，優(yōu)化電氣輸送系統(tǒng)及電力生產(chǎn)設(shè)備，提高電氣能源產(chǎn)量及電廠生產(chǎn)效率；

（5）改進(jìn)公共場(chǎng)所的供水、供電、供氣設(shè)施，盡量避免暖氣泄露等不良現(xiàn)象。生活用熱水可采用分時(shí)供應(yīng)的手段節(jié)流限量。

2.2 結(jié)合實(shí)際情況合理選擇電動(dòng)機(jī)

眾所周知，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)消耗的總功率包括有功功率和無(wú)功功率兩部分。有功功率是維持電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的電功率，用于將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、光能、熱能等其它形式的能量；而無(wú)功功率則指不對(duì)外做功的電功率，主要用于建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)功功率必不可少，但也不能過(guò)高，因此需要提高電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)[3]。此外，提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率能夠降低其有功消耗，也不愧是降低電動(dòng)機(jī)能源消耗的有效手段，其中包括使用高效電動(dòng)機(jī)替代標(biāo)準(zhǔn)系列電動(dòng)機(jī)。高效電動(dòng)機(jī)使用低損耗、高導(dǎo)磁的材料制成，性能較高，能夠有效降低能源消耗。

2.3 處理免調(diào)節(jié)操作電氣設(shè)備

合理選用定子能夠降低電氣設(shè)備作業(yè)時(shí)的能源消耗。電廠工作人員在選擇連接裝置時(shí)，不僅要考慮電氣設(shè)備重量，還需分析其工作特點(diǎn)，在提高工作效率的前提下盡可能降低能源消耗。電氣設(shè)備重量較輕時(shí)，可以采用γ-△裝置進(jìn)行連接，定子裝置則使用自動(dòng)切換系統(tǒng)。電氣設(shè)備重載時(shí)，使用△接線方式連接，反之使用γ接線方式。輕載電器在安裝時(shí)，如果電器空載或負(fù)載較低，為了盡量減少電能損耗，應(yīng)適當(dāng)降低電動(dòng)機(jī)端電壓。為了更好節(jié)能，還應(yīng)增設(shè)一些輔助回路。無(wú)論選擇哪種節(jié)能措施，都需結(jié)合發(fā)電廠電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，在節(jié)能的同時(shí)保證機(jī)組運(yùn)行安全。

2.4 降低照明造成的電力損耗

照明節(jié)能設(shè)計(jì)也是最直觀的方法，值得火電廠重視。

（1）采用照明調(diào)壓器?；鹆Πl(fā)電廠主要的動(dòng)力電電壓為400/230 V，但照明不需要如此高的電壓。因此，電廠在選擇照明標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)在動(dòng)力電電壓的基礎(chǔ)上適當(dāng)降低。一般來(lái)說(shuō)，照明燈具功率與電壓的平方基本呈正比例關(guān)系，故使用低壓系統(tǒng)能夠有效降低照明損耗。相關(guān)理論計(jì)算顯示，與400/230 V電壓系統(tǒng)相比，使用380/220 V的電壓系統(tǒng)可節(jié)約10%左右的電力能源。由于火力發(fā)電廠24 h不間斷作業(yè)[3]，故能夠節(jié)約大量電力能源；

（2）積極采用節(jié)能燈具替換高耗能照明裝置。隨著能源問(wèn)題日益凸顯，節(jié)能理念深入各行各業(yè)，節(jié)能燈具替代傳統(tǒng)的白熾燈、日光燈，成為電氣照明節(jié)能的重要方法，能源轉(zhuǎn)換率大幅度提高，能源消耗量自然降低。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，普通白熾燈的發(fā)光效率僅為5%，也即95%的電能都轉(zhuǎn)換成為熱能；節(jié)能燈具能夠?qū)⒊^(guò)50%的電能轉(zhuǎn)換為光能。另一方面，普通白熾燈使用壽命在1 000 h左右[4]；一般的節(jié)能燈在正常使用情況下，可以連續(xù)不間斷使用8 000 h以上，比白熾燈長(zhǎng)許多。現(xiàn)階段使用節(jié)能燈具已成為必然趨勢(shì)，在這樣的市場(chǎng)下，節(jié)能燈具企業(yè)也得到了長(zhǎng)足發(fā)展，火電廠在生產(chǎn)實(shí)踐中積極推廣普及節(jié)能燈具是順應(yīng)市場(chǎng)趨勢(shì)的表現(xiàn)，也符合國(guó)家的綠色經(jīng)濟(jì)及可持續(xù)發(fā)展理念。

2.5 減少輸電過(guò)程中的鐵磁性損耗

電磁損耗雖不可避免但可盡量降低。火電廠應(yīng)合理選擇導(dǎo)體金屬，比如為了盡量減少溫升及電氣損耗、延長(zhǎng)金具使用壽命，可采用非導(dǎo)磁材料制作金具。設(shè)計(jì)方面，應(yīng)合理選擇金具型號(hào)。交變磁場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，若采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)避免閉合磁路搭建時(shí)使用單相導(dǎo)體支持鋼結(jié)構(gòu)或?qū)w支持夾板的零件；鋼結(jié)構(gòu)與母線平行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)環(huán)流及感應(yīng)電勢(shì)，因此二者具體位置的設(shè)置必須科學(xué)合理；大電流敞開(kāi)式母線支持的鋼結(jié)構(gòu)中可以添加一些電阻率較低的非導(dǎo)磁材料，這樣能夠形成一個(gè)屏蔽環(huán)，可以有效降低電氣設(shè)備工作過(guò)程中的電磁損耗。

2.6 盡可能避免變壓器空載

火力發(fā)電廠的啟動(dòng)裝置大多系高壓，變壓器空載或低負(fù)荷運(yùn)行都會(huì)造成電能浪費(fèi)。為了盡量降低電能損耗，火電廠可以將啟/備用換為冷備用方式。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，電廠相關(guān)工作人員在設(shè)計(jì)用電方案時(shí)，必須確保在啟備變正常的情況下不帶公用負(fù)荷，這是因?yàn)楣秘?fù)荷由電廠的1、2號(hào)發(fā)電機(jī)組的廠用變壓器均分。另外設(shè)計(jì)為1號(hào)機(jī)組高壓廠用變壓器全帶亦可。無(wú)論哪種方式，都必須保證廠用電可靠性符合相關(guān)規(guī)范要求。在此前提下，低壓廠用電接線可使用暗備用動(dòng)力中心方式，此時(shí)兩臺(tái)變壓器互為備用，各自承擔(dān)一半負(fù)荷，與全部負(fù)荷相比，負(fù)載損耗量降低了75%，節(jié)能效果十分明顯。此外，合理優(yōu)化變壓器容量，使得變壓器的負(fù)荷控制在65%~75%左右[5]，能夠盡量避免變壓器低負(fù)荷或空載，有效降低能源損耗。

3 結(jié)束語(yǔ)

火力發(fā)電廠在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)消耗大量電能。為了盡可能降低能源損耗，必須做好節(jié)能降耗工作。本文主要從六個(gè)方面就火力發(fā)電廠的節(jié)能降耗措施進(jìn)行了深入探究與分析，謹(jǐn)為各行業(yè)火電廠工作提供參考。

[1]王鈺, 朱佩鳳. 試論火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗措施[J]. 科技風(fēng), 2014(3): 24.

[2]王朋旭. 火力發(fā)電廠幾種電氣節(jié)能降耗的方法研究[J]. 科技與企業(yè), 2013(2): 147.

[3]武枷. 火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗的問(wèn)題與技術(shù)措施[J]. 電子技術(shù)與軟件工程, 2015(7): 239.

[4]林暢. 火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗技術(shù)措施分析[J]. 科技與企業(yè), 2016(7): 114-115.

[5]郭寅. 新時(shí)期火力發(fā)電廠中的電氣節(jié)能降耗問(wèn)題分析[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè), 2014(2): 72-73.

Analysis on Electrical Loss and its Reduction Measures for Thermal Power Plant

DONG Xing-ya
(Shanxi Jingtong Thermal Power Co., Ltd., Datong, Shanxi,037100, China)

Intensive nature of high electrical loss of thermal power plant restricts the development of electric power industry. From the origin of electrical loss, various measures of consumption reduction are put forward. In the operation process of thermal power plant, foundations of operation management formulation and feasible motor selection must be based on. In conjunction with the introduction of smart devices and reduction of electrical loss from factors such as lighting, transmission and empty-load, an ultimate target of consumption reduction can be achieved. The above strategies have potential values for cost saving of thermal power plant.

Thermal Power Plant; Electrical Loss; Consumption Reduction; Operation Management System; Smart Device

TM621.3

A

2095-8412 (2016) 06-1198-03

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.039

董星亞(1982-)，男，在職研究生，電氣中級(jí)工程師。研究方向：發(fā)電廠繼電保護(hù)。E-mail: dxy5250@163.com