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【摘要】火力发电厂在我国电力企业的地位短时间内不可动摇，因此，如何对现有的火力发电厂进行节能改造，提高能源利用效率，降低能源消耗和环境污染是至关重要的手段和措施。
【关键词】火力发电；电气；节能；措施
引言
电力在工农业生产和人们的生活中占据着重要作用， 随着科技的发展和社会地不断进步，人们对电力的需求越来越大。由于我国的能源结构，导致我国的电力供应主要依靠以燃煤为原料的火力发电。尽管国家不断地加大新能源的投入，但是由于长期的煤炭格局，未来的几十年内，火力发电仍将占据较大的比重。火力发电厂是由锅炉、汽轮机、发电机等三大主机和辅助设备组成的，火力发电厂厂内大量设备的驱动和运行都需要电力来维持，通过对电气部分进行节能改造，减少火力发电厂厂用电的消耗，从而提高电厂的供电效率是火力发电厂节能减排的重要措施之一。本文针对火力发电厂的电气部分，总结了常用的几种节能措施，以期为火力发电厂节能减排提供一定的参考。
1、火力发电厂电气节能分析
电气专业中最典型的电气设备是电动机和变压器，其中，电动机是发电厂的主要耗能设备之一，因此电动机的选择在电气节能中具有十分重要的意义。变压器是配电系统的重要设备，其接线方式、参数选择都会其消耗功率的大小有很大的影响。
1.1变压器节能措施
1）变压器容量及型号的合理选择。低压变压器的经济运行范围是25%～75%的额定负载，只有当变压器在此负载区间工作时，才能达到较高的运行效率。而变压器损失率最低、经济运行最好的区间是在额定负荷的50%～70% 之间。因此，在选择低压变压器时，只有确定合理的容量和台数，才能确保变压器正常状态达到最佳。变压器效率与负载关系如图1所示。
2）减少变压器空载运行的数量
在火力发电厂中，为了维持发电系统的正常运行，一般都会设置备用的变压器。备用变压器的启动都是通过大容量的高压来完成，这种方式会很大程度的增加空载的损耗量。因此，减少变压器的空载运行数量也是火力发电厂电力节能的重要措施之一。在工程设计的合理范围内，减少空载运行变压器的数量，就可以达到降低变压器启动消耗的电能，此外，低压厂用电接线尽可能采用暗备动力中心方式，可以实现每台变压器的负载只为原来负载损耗的四分之一，从而充分达到节能降耗的目的。
3）变压器的空载运行
变压器空载运行时，有空载电流的损耗。空载电流损耗与线圈的匝数、材料的铜损耗和铁损耗等因素有关，所采用的导磁性越好，则变压器空载运行的空载电流越小，空载电流损耗也越小。在变压器的空载运行中，空载电流损耗是额定容量的0.2%～1.5%，且空载损耗随着容量的增大相应的减小。降低磁通密度、采用高导磁、低损耗的导磁材料，或者减小导磁材料的厚度，可以降低空载损耗。
4）采用节能型变压器。以1600kVA容量变压器为例，空载损耗及负载损耗如表1所示。
1.2电动机节能
1）电动机选择
火力发电厂电动机既要消耗有功功率，又要消耗无功功率，为了有效地降低电动机的电力消耗，就必须降低其消耗的有功功率和无功功率。电动机节能降耗的有效方法之一就是采用高效电动机。高效电动机是指与标准系列电动机相比、总损耗降低20%以上的电动机，因为高效电动机内部的定子和转子铁芯是采用优质电工硅钢片，具有导磁性能好，能量消耗低的优点。另外，与低效电动机相比，高效电动机的制造工艺也较为先进，因此，采用高效电动机能够有效地降低火力发电厂的电气耗能。但是高效电动机与标准电动机相比，其制造成本也要高，约要高出30%左右，因此虽然高效电动机可以降低厂用电率，降低发电成本，但是由于高效电动机的制造成本较高，是否采用高效电动机还需结合发电厂的实际情况进行分析研究，对于不需要进行状态调节的辅机，采用高效电动机是一种有效的方法，但是對于需要进行状态调节的辅助机械，由于高效电动机较高的制造成本和定速运行的特点，不仅增加维修成本，而且不能满足电力生产中对流量调节的要求，因此，采用高效电动机则不适合使用。
2）电动机负载系数选择
当电动机负载系数在0.75～1.0之间时，电动机效率最高。负载系数低于0.5时，效率明显下降，在实际生产中，对于轻载电动机，采用星形接法取代三角形接法时，电动机具有明显的节能效果。原理是星形接法时，电动机许用功率是铭牌功率的40%，相当于提高了电动机的负载系数。三角形接法连接图与星形连接图如图2、3所示。
3）变频技术
火力发电厂发电过程的完成离不开大量的泵与风机，如给水泵、循环水泵、引风机、送风机等。泵与风机的特性曲线有以下特点：流量与转速的一次方成正比，扬程与转速的二次方成正比，功率与转速的三次方成正比。传统调节方式为通过调节泵与风机的出口调节阀或者挡板开度来调节流量，开度减小，流量降低，但是当流通截面面积减小时，流通阻力相应增加，造成电能的消耗。随着异步感性电动机的大量使用，可以通过变频调速来达到调节流量的目的，采用变频调速以后，可以通过降低变频器的输出频率来实现降低流量的目的，不会增加压头和扬程，与一般的调速方法相比，具有明显的节能效果。泵与风机效率与流量关系图如图4所示。
1.3输电过程的铁磁性损耗
减少铁磁性损耗的方法有降低磁场中钢铁材料的使用量、增加磁场屏蔽、避免闭合回路的形成，改善载流导体空间与钢材料的关系等。具体措施包括：导体金具尽量使用非导磁性材料，研究设计先进的型号、保证制造厂家提供的钢结构使用空间范围、减少电抗器周围钢材料使用、在合理的范围内，增大电抗器与钢结构的距离等。
1.4照明
1）采用节能型灯具
随着技术地不断进步，节能灯的价格不断降低，寿命不断延长，节能性的不断提高。节能灯与常规灯具相比具有很强的节能效果，火力发电厂中各处均需要照明以便满足安全生产的需要，在厂用电中占据一定的比例，因此对于这些部位的照明，尽可能采用节能灯具。
2）照明电源线路
为了减少电压损失，安装照明电源时，应尽可能采用三相四线制供电，为了不影响灯泡的效率，尽可能要求三相照明符合对称。
1.5规范健全管理制度
火力发电厂厂用电率的高低对其整体收益有很大的影响，因此，规范健全的管理制度对降低火力发电厂厂用电量有很大的促进作用，规范化和制度化的电能管理，可以对比各环节和管理中的漏洞查找。
2、结论
综上所述，火力发电厂是我国工农业用电的重要支柱，占据全国装机总容量的70%左右，同时也是耗能大户。对火力发电厂采取节能措施，对降低能源消耗、减少环境污染等方面有突出的作用。文章通过对火力发电厂的电气部分进行介绍，最终总结了常用的几种节能措施。
【关键词】火力发电；电气；节能；措施
引言
电力在工农业生产和人们的生活中占据着重要作用， 随着科技的发展和社会地不断进步，人们对电力的需求越来越大。由于我国的能源结构，导致我国的电力供应主要依靠以燃煤为原料的火力发电。尽管国家不断地加大新能源的投入，但是由于长期的煤炭格局，未来的几十年内，火力发电仍将占据较大的比重。火力发电厂是由锅炉、汽轮机、发电机等三大主机和辅助设备组成的，火力发电厂厂内大量设备的驱动和运行都需要电力来维持，通过对电气部分进行节能改造，减少火力发电厂厂用电的消耗，从而提高电厂的供电效率是火力发电厂节能减排的重要措施之一。本文针对火力发电厂的电气部分，总结了常用的几种节能措施，以期为火力发电厂节能减排提供一定的参考。
1、火力发电厂电气节能分析
电气专业中最典型的电气设备是电动机和变压器，其中，电动机是发电厂的主要耗能设备之一，因此电动机的选择在电气节能中具有十分重要的意义。变压器是配电系统的重要设备，其接线方式、参数选择都会其消耗功率的大小有很大的影响。
1.1变压器节能措施
1）变压器容量及型号的合理选择。低压变压器的经济运行范围是25%～75%的额定负载，只有当变压器在此负载区间工作时，才能达到较高的运行效率。而变压器损失率最低、经济运行最好的区间是在额定负荷的50%～70% 之间。因此，在选择低压变压器时，只有确定合理的容量和台数，才能确保变压器正常状态达到最佳。变压器效率与负载关系如图1所示。
2）减少变压器空载运行的数量
在火力发电厂中，为了维持发电系统的正常运行，一般都会设置备用的变压器。备用变压器的启动都是通过大容量的高压来完成，这种方式会很大程度的增加空载的损耗量。因此，减少变压器的空载运行数量也是火力发电厂电力节能的重要措施之一。在工程设计的合理范围内，减少空载运行变压器的数量，就可以达到降低变压器启动消耗的电能，此外，低压厂用电接线尽可能采用暗备动力中心方式，可以实现每台变压器的负载只为原来负载损耗的四分之一，从而充分达到节能降耗的目的。
3）变压器的空载运行
变压器空载运行时，有空载电流的损耗。空载电流损耗与线圈的匝数、材料的铜损耗和铁损耗等因素有关，所采用的导磁性越好，则变压器空载运行的空载电流越小，空载电流损耗也越小。在变压器的空载运行中，空载电流损耗是额定容量的0.2%～1.5%，且空载损耗随着容量的增大相应的减小。降低磁通密度、采用高导磁、低损耗的导磁材料，或者减小导磁材料的厚度，可以降低空载损耗。
4）采用节能型变压器。以1600kVA容量变压器为例，空载损耗及负载损耗如表1所示。
1.2电动机节能
1）电动机选择
火力发电厂电动机既要消耗有功功率，又要消耗无功功率，为了有效地降低电动机的电力消耗，就必须降低其消耗的有功功率和无功功率。电动机节能降耗的有效方法之一就是采用高效电动机。高效电动机是指与标准系列电动机相比、总损耗降低20%以上的电动机，因为高效电动机内部的定子和转子铁芯是采用优质电工硅钢片，具有导磁性能好，能量消耗低的优点。另外，与低效电动机相比，高效电动机的制造工艺也较为先进，因此，采用高效电动机能够有效地降低火力发电厂的电气耗能。但是高效电动机与标准电动机相比，其制造成本也要高，约要高出30%左右，因此虽然高效电动机可以降低厂用电率，降低发电成本，但是由于高效电动机的制造成本较高，是否采用高效电动机还需结合发电厂的实际情况进行分析研究，对于不需要进行状态调节的辅机，采用高效电动机是一种有效的方法，但是對于需要进行状态调节的辅助机械，由于高效电动机较高的制造成本和定速运行的特点，不仅增加维修成本，而且不能满足电力生产中对流量调节的要求，因此，采用高效电动机则不适合使用。
2）电动机负载系数选择
当电动机负载系数在0.75～1.0之间时，电动机效率最高。负载系数低于0.5时，效率明显下降，在实际生产中，对于轻载电动机，采用星形接法取代三角形接法时，电动机具有明显的节能效果。原理是星形接法时，电动机许用功率是铭牌功率的40%，相当于提高了电动机的负载系数。三角形接法连接图与星形连接图如图2、3所示。
3）变频技术
火力发电厂发电过程的完成离不开大量的泵与风机，如给水泵、循环水泵、引风机、送风机等。泵与风机的特性曲线有以下特点：流量与转速的一次方成正比，扬程与转速的二次方成正比，功率与转速的三次方成正比。传统调节方式为通过调节泵与风机的出口调节阀或者挡板开度来调节流量，开度减小，流量降低，但是当流通截面面积减小时，流通阻力相应增加，造成电能的消耗。随着异步感性电动机的大量使用，可以通过变频调速来达到调节流量的目的，采用变频调速以后，可以通过降低变频器的输出频率来实现降低流量的目的，不会增加压头和扬程，与一般的调速方法相比，具有明显的节能效果。泵与风机效率与流量关系图如图4所示。
1.3输电过程的铁磁性损耗
减少铁磁性损耗的方法有降低磁场中钢铁材料的使用量、增加磁场屏蔽、避免闭合回路的形成，改善载流导体空间与钢材料的关系等。具体措施包括：导体金具尽量使用非导磁性材料，研究设计先进的型号、保证制造厂家提供的钢结构使用空间范围、减少电抗器周围钢材料使用、在合理的范围内，增大电抗器与钢结构的距离等。
1.4照明
1）采用节能型灯具
随着技术地不断进步，节能灯的价格不断降低，寿命不断延长，节能性的不断提高。节能灯与常规灯具相比具有很强的节能效果，火力发电厂中各处均需要照明以便满足安全生产的需要，在厂用电中占据一定的比例，因此对于这些部位的照明，尽可能采用节能灯具。
2）照明电源线路
为了减少电压损失，安装照明电源时，应尽可能采用三相四线制供电，为了不影响灯泡的效率，尽可能要求三相照明符合对称。
1.5规范健全管理制度
火力发电厂厂用电率的高低对其整体收益有很大的影响，因此，规范健全的管理制度对降低火力发电厂厂用电量有很大的促进作用，规范化和制度化的电能管理，可以对比各环节和管理中的漏洞查找。
2、结论
综上所述，火力发电厂是我国工农业用电的重要支柱，占据全国装机总容量的70%左右，同时也是耗能大户。对火力发电厂采取节能措施，对降低能源消耗、减少环境污染等方面有突出的作用。文章通过对火力发电厂的电气部分进行介绍，最终总结了常用的几种节能措施。