能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。我國(guó)是目前世界上第二大能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的較快發(fā)展和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，能源需求還在不斷增長(zhǎng)，而作為二次能源的電能供需矛盾近年來(lái)也越來(lái)越突出?！吨腥A人民共和國(guó)節(jié)約能源法》已于2008年4月1日起頒布施行，而剛剛盛大開(kāi)幕的中國(guó)2010年上海世博會(huì)的理念也是“綠色世博”和“低碳世博”。在這里，我們作為電氣設(shè)計(jì)人員，針對(duì)水泥行業(yè)的特點(diǎn)，簡(jiǎn)單談?wù)勗谶M(jìn)行水泥廠電氣設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的節(jié)能問(wèn)題和節(jié)能措施。

　　1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)
　　廠區(qū)總降、配電站、電力室等應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短供電半徑，減少線路損耗。各電力室應(yīng)根據(jù)所轄車間負(fù)荷情況，合理選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，以便由于淡、旺季及停窯檢修等原因造成負(fù)荷變化時(shí)，能夠靈活投入切除變壓器，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少由于輕載運(yùn)行造成的不必要電能損耗。另外，對(duì)于分期建設(shè)或配套余熱發(fā)電的項(xiàng)目，在選擇變壓器容量及臺(tái)數(shù)時(shí)，還要把當(dāng)前和終期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)等各種因素考慮在內(nèi)，進(jìn)行合理的選擇、搭配、預(yù)留等。

　　2 變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)
　　減少變壓器的有功損耗。變壓器的有功損耗按下式計(jì)算：  

　　ΔPT =P₀+β²P_K          (1)

　　式中：ΔP_T — 變壓器的有功損耗，kW；
　　　　　P₀ — 變壓器的空載損耗，kW；
　　　　　P_K — 變壓器的短路損耗，kW；
　　　　　Β— 變壓器的負(fù)荷率。

　　(1) P₀是變壓器的鐵損，其值與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)，只與鐵芯材料及制造工藝有關(guān)．所以在選用變壓器時(shí)要選擇節(jié)能型變壓器如S11、SCBl0等。它們是采用了先進(jìn)的生產(chǎn)工藝對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行加工處理，減少了鐵芯的渦流損耗和漏磁損耗。

　　(2) P_K是變壓器線損，它取決于變壓器繞組的電阻及流過(guò)繞組電流的大小，并與負(fù)荷率平方成正比。因此在選擇變壓器時(shí)應(yīng)選用阻值較小的繞組．如銅芯變壓器。

　　雖然變壓器負(fù)荷率在50%時(shí)其線損最小，但其鐵損卻相對(duì)較大。一般來(lái)說(shuō)，變壓器最經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)荷率在75%～85%之間，這個(gè)數(shù)據(jù)也正是規(guī)范中所體現(xiàn)的。

　　3 減少線路損耗
　　線路損耗按下式計(jì)算：

　　ΔP_L =3I_L2R_L·10^-3      (2)

　　式中：ΔP_L — 三相輸電線路的功率損耗，kW；
　　　　　I_L — 線電流，A；
　　　　　R_L— 線路相電阻，Ω。

　　其中線路電阻RL在通過(guò)電流不變時(shí)，線路越長(zhǎng)則電阻值越大。水泥廠中用電設(shè)備比較多，供電線路也相應(yīng)較多，比如一條5000t/d水泥生產(chǎn)線的電纜總長(zhǎng)度大約為20～25萬(wàn)m。這些線路造成的電能損耗是相當(dāng)可觀的，所以減少線路損耗必須引起設(shè)計(jì)人員的足夠重視。在水泥廠設(shè)計(jì)中。功率>200kW的電機(jī)采用10kV電機(jī)，這主要是為了通過(guò)減小線路電流來(lái)降低線路損耗；而對(duì)某一具體設(shè)備的供電線路而言，其線路上的電流基本是不變的，因此要減少線損，就必須減少線路電阻。

　　線路的電阻R_L = ρL/S，即與導(dǎo)線電阻率ρ、導(dǎo)線長(zhǎng)度L成正比，與導(dǎo)線截面S成反比。因此要減少電阻值就要做到以下幾點(diǎn)。

　　(1) 選用電阻率ρ 較小的導(dǎo)線。如銅芯導(dǎo)線較佳，鋁線次之，這一點(diǎn)大家都有共識(shí)，各水泥廠鋁線基本上不用了，而是以銅線代替。

　　(2) 減小線纜長(zhǎng)度 L。在設(shè)計(jì)中線路走向及布置應(yīng)盡量合理，少走彎路。各配電站、電力室應(yīng)靠近負(fù)荷中心，以減少供電半徑。

　　(3) 增大線纜截面積 S。對(duì)于較長(zhǎng)的線路，在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)配合及電壓降要求的前提下，在選擇線纜時(shí)可適當(dāng)加大線纜截面。

　　4 提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)
　　功率因數(shù)越高則線路無(wú)功損耗越少。前面提到的輸電線路損耗ΔPL是線路傳輸有功功率的線損和線路傳輸無(wú)功功率的線損之和。傳輸有功功率是為了滿足用電設(shè)備正常運(yùn)行所必須的，是不變的。而在供配電系統(tǒng)中的某些用電設(shè)備如變壓器、電動(dòng)機(jī)、燈具的鎮(zhèn)流器以及一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備(如熒光分析儀)等都具有電感性，會(huì)產(chǎn)生滯后的無(wú)功電流，它要從系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備末端，這就產(chǎn)生了線路的無(wú)功功率損耗。要避免這部分損耗可采取如下措施：

　　(1) 提高用電設(shè)備的功率因數(shù)。在設(shè)計(jì)中盡可能采用功率因數(shù)高的用電設(shè)備，如現(xiàn)在選用的熒光燈均采用電子式鎮(zhèn)流器。

　　(2) 用靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。電容器可產(chǎn)生超前無(wú)功電流抵消用電設(shè)備的滯后無(wú)功電流，在提高功率因數(shù)的同時(shí)還減少了整體無(wú)功電流。在水泥廠工程設(shè)計(jì)中．原料磨磨機(jī)、水泥磨磨機(jī)等大型高壓電動(dòng)機(jī)裝設(shè)就地電容補(bǔ)償裝置，隨機(jī)投入和切除；各電力室0.4kV母線設(shè)置低壓功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償裝置；總降10kV母線上設(shè)置高壓功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償裝置。通過(guò)這些措施可使系統(tǒng)的功率因數(shù)達(dá)到0.92以上，減少了系統(tǒng)無(wú)功損耗。

　　5 電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)
　　減少電動(dòng)機(jī)能耗的主要途徑是提高電動(dòng)機(jī)的工作效率和功率因數(shù)。在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)選用高效率的電動(dòng)機(jī)，但是在水泥廠設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)通常都是工藝及水暖等專業(yè)設(shè)備所配套的，由設(shè)備制造商統(tǒng)一供應(yīng)，所以對(duì)于電氣專業(yè)的電動(dòng)機(jī)節(jié)能措施只能貫徹在運(yùn)行過(guò)程中。除了就地電容器補(bǔ)償以減少線路損耗外，主要是減少電動(dòng)機(jī)輕載和空載運(yùn)行，因?yàn)樵谳p載運(yùn)行下電動(dòng)機(jī)效率是極低的，切實(shí)可行的辦法是采用變頻調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)，使其在負(fù)載率變化時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以提高電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)的效率，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。

　　6 照明的節(jié)能設(shè)計(jì)
　　照明節(jié)能設(shè)計(jì)就是在保證不降低作業(yè)面視覺(jué)要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，從而最大限度地利用光能，通常的節(jié)能措施有以下幾種：

　　(1) 充分利用自然光。在設(shè)計(jì)中電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)多與建筑專業(yè)配合，做到充分合理的利用自然光使之與室內(nèi)人工照明有機(jī)地結(jié)合，從而大大節(jié)約了人工照明電能。在水泥廠中，這部分主要涉及辦公樓、中控化驗(yàn)樓、宿舍樓、招待所、食堂等。

　　(2) 照明設(shè)計(jì)規(guī)范及水泥廠設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)各種場(chǎng)所的照度標(biāo)準(zhǔn)、視覺(jué)要求、照明功率密度等均有規(guī)定。照度標(biāo)準(zhǔn)是不可隨意降低的，也不宜隨便提高，要有效地控制單位面積燈具安裝功率，在滿足照明質(zhì)量的前提下．一般房間(場(chǎng)所)應(yīng)優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈(如T8、T9管)及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房及廠區(qū)的室外照明等一般采用新型節(jié)能型高壓汞燈、高壓鈉燈等高效氣體放電光源。

　　(3) 使用低能耗性能優(yōu)的光源用電附件，如電子鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等。辦公樓、宿舍樓等場(chǎng)所內(nèi)的熒光燈應(yīng)選用電子鎮(zhèn)流器，氣體放電燈應(yīng)采用電子觸發(fā)器。另外，新型的LED高效節(jié)能燈也已逐步得到設(shè)計(jì)應(yīng)用。

　　(4) 改進(jìn)燈具控制方式。采用各種節(jié)能型開(kāi)關(guān)或節(jié)電裝置也是一種行之有效的節(jié)電方法。廠區(qū)道路及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開(kāi)關(guān)；辦公樓等公建走道、樓梯等人員短暫停留的場(chǎng)所可采用節(jié)能自熄開(kāi)關(guān)(聲光控、觸摸延時(shí)等)；各車間燈具由照明配電箱集中控制，配電箱內(nèi)安裝照明專用節(jié)電器。

　　總之，水泥廠的電氣節(jié)能潛力是很大的。電氣設(shè)計(jì)不但要滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、功能使用及工藝要求， 還要充分考慮各項(xiàng)行之有效和切實(shí)可行的節(jié)能措施，從而為企業(yè)降低運(yùn)行成本，帶來(lái)更大的效益。