0 前言

    随着国民经济的高速发展，我国建材工业也取得了长足的发展，不仅产量大幅度上升，而且培养了一批具有世界先进水平的骨干企业。但是，与世界发达国家相比，我们的建材工业总体水平还较落后，进一步加强节能工作是深入贯彻科学发展观、落实节约资源基本国策、建设节约型社会的一项重要措施。水泥工厂是能源消耗大户但有着巨大的节能潜力。如何合理利用能源、提高能源利用效率?如何从源头上杜绝能源的浪费，提高企业的经济效益?这些都是水泥工业企业面临的重要问题。现从电气自动化专业的设计角度，对水泥工厂的节能方案做简单阐述，希望能起到抛砖引玉的作用。

1 供配电方案

供配电系统的节能设计首先是应根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半经减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行，减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。

对于目前的生产线系统技术水平，通过经济技术指标的评比，规模在5000t／d及以上级别的水泥工厂的配电方案一般为：供电用电方案宜为110 kV电压等级供电，厂区内用电设备采用l0kV等级，合理设置配电站，以减小供电半径，减少线路损耗；根据工艺设备分段，合理配置变压器，变压器负荷率宜控制在70％～80％左右。在变压器的选型时应考虑尽可能降低变压器损耗，包括其空载损耗和负载损耗。其中空载损耗又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，它的大小取决于矽钢片的性能及铁芯制造工艺。所以变压器应选用节能型的。如选择相对S8系列变压器的空载损耗下降了15％和25％的S10和S11系列变压器，这样无疑会降低运行成本。

2  提高系统功率因数

    由于系统中的用电设备如电动机、变压器、线路、气体放电灯中的整流器都有电感，会消耗无功功率。其中消耗的无功功率中约70％来源于电动机，20％来源于变压器，l0％来源于线路。超前的无功功率会使得线路产生损耗，因此适当增加电容补偿，改善功率因数，降低损耗变得尤为必要。

    因为P=UIcos，在P和U一定时，增大cos则I下降，电压损失△U=IR下降，绕组与输电线路功率损耗ΔP=I²·R（R为内阻)下降，供电质量就会相应提高。

    根据无功功率的分布，制定相应的补偿方案会将线路损耗降低。采用并联电容器分散平衡补偿，即低压部分的无功功率应有低压电容器补偿，高压部分的无功功率应在高压侧补偿；对于基本无功功率的补偿应设在变电所，自动补偿装置应采用无功功率参数调节方式；对于容量较大的电动机应在就地设置自动补偿装置，通过就地补偿装置，可以降低线路电流，大大降低线路的功率损耗和电压损失。另外，改善功率因数，还可以减少电费负担，稳定电压，提高用电质量。

3  采用新技术

    随着生产工艺的要求不断提高，采用变频调速的设备也越来越多，风机和泵类设备采用变频器调速的节能效果尤其明显。因风机和泵类等设备在选型计算时通常都留有一定的富裕量，但在生产过程中，由于各种条件和因素的综合原因，通常存在电动机的运转负荷率偏低现象。采用变频的方式，可提高电机在空载时的效率，达到节能的目的。另外，采用再生制动单元或变频器间直流母线并联可以将电机制动时产生的电能反馈给电网供其他器件使用。

    综合分析，采用变频器可以从以下三个方面实现节能。

    (1)在启动过程中，一般交流电动机的启动电流为电动机额定电流的6～7倍，而变频调速启动电流则不超过电动机的额定电流，有效地降低了线路损耗。

    (2)在运行过程中，变频器可以根据负载的负载特性变化，进行电动机输出轴功率的调整。尤其是转矩按平方降低特性的电动机(如风机和泵类)，与采用常规的调节阀门或挡板来控制风速风量的方式相比，采用变频器可以节电20％～50％左右，并且风机所需风量越低，应用变频调速节电效果越好。

    (3)采用变频器技术使得功率因数提高，一般在0.95以上，节省无功，减轻了变压器的负担。