0 概述

　　钢铁企业是高能耗产业，年耗电量占全国总用电量的8%左右，居各行业前位，因而钢铁企业的节能有着十分重要的意义。做为钢铁设计单位的专业人员，应充分了解、掌握钢铁各生产工艺段的工况、过程、特点，选用最优化的设计方案，同时应严格贯彻执行国家节能环保、减排等产业政策，为企业及社会带来明显效益。

　　本文仅对钢铁企业电气设计过程中常用的节能措施进行一般性阐述，未做深入的理论计算，目的是为了提高电气设计人员的节能意识及业务水平，并运用在工程实践之中。

　　1 电气主要节能措施

　　1.1 电力变压器的节能

　　电力变压器既是重要的变电设备，也是主要的耗电设备，在电力系统中数量庞大，占有重要地位，合理地选择各类变压器的数量、型号、容量、负载率及运行方式等，对于电气节能有着十分重要的意义。

　　1.1.1 变压器选型

　　油浸式变压器选用S11系列及以上，干式变压器选用S10系列及以上的节能、环保、低损耗、低噪音型新型变压器，该类变压器铁芯一般均采用高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片。

　　同容量S11系列变压器空载损耗比S9系列降低30%，年综合电量损耗降低35%以上，节电效果明显，采用S11系列变压器替代S9系列同容量变压器，设备投资增加15%～20%，一般3年左右通过节省的电能费用可平衡增加的设备成本，而变压器工作年限一般为25～30年，因而其运行3年后节电量为净节电量。企业用量庞大的为低压配电变压器，如一台10/0.4kV 1250kVA的低压配电变压器，采用S11系列比采用S9系列年节省电能约5000kWh，合人民币3150元（按工业用电平均0.63元/ kWh计算），在其正常工作寿命期内共节省电能约125000 kWh，折合人民币78750元。一个中型冶金企业此类配电变压器数量一般为几十台，节电效益明显。

　　1.1.2 变压器负载率

　　变压器在低负载率状态下不仅造成设备自身投资增大，而且运行功率因数低，造成较大的有功及无功损耗，因而当变压器负载率低于30%时应及时更换为小容量。变压器的经济运行点为负载率75%左右，设计、选型时应予以考虑。变压器并非在电气工作寿命完全终结时才予以更换，对于电气寿命仅剩余2～3年时，应经技术经济比较后确定是利旧还是更换为新型节能变压器。少数钢铁企业还有铝芯变压器运行，年代久远，从节能及用电安全角度考虑，应予以及时更换。

　　1.1.3 变压器工作环境

　　变压器工作环境温度对变压器出力、绝缘、安全运行及寿命有着较大的影响。变压器长期运行在98℃时，使用寿命为20年，当长期运行在在104℃时，使用寿命为仅为10年。油浸式变压器只有其上层油温不超过85℃，才能保证其正常的使用寿命。

　　部分钢铁企业总降变电所要求夏季时在主变压器室内设置移动风机对主变进行散热冷却，因而在主变压器室设计时，应考虑在满足主变压器安装、进出线便利等条件下，尽可能将主变压器室布置于空气畅通，少阳光直射的位置。

　　当低压干式配电变压器与低压配电柜贴临布置于低压配电室内时，由于变压器均配有IP40等级防护外壳，造成其散热不畅，故在设计此类配电房时可考虑在室内配置空调以降低变压器温升，此举虽增加了部分空调设备投资及其耗电量，但却降低了变压器工作温度，从而降低了变压器阻抗，减少电能损耗、降低变压器绝缘老化速度，延长了变压器使用寿命。

　　1.1.4 变压器出线线路

　　变压器与配电装置应尽可能靠近布置，以减少出线线路压降及节省电力电缆或铜排等耗材长度，降低电气投资。

　　1.2 软起动器的节能

　　1.2.1 电气软起动的特点

　　较大容量的电动机直接起动时起动电流大，功率因数低，无功需求高，会造成电网电压波动甚至使母线电压下降到影响其它用电设备的正常运行及电机自身的起动。采用电气软起动设备，可降低起动电压及起动电流从而使大容量电动机得以平稳起动，并且维持系统供电电压的稳定。在此过程中，软起动器仅起变压作用，不能进行变频调节。

　　为减小对电网的冲击，可根据负载特性选用软起动器功能中的限流型、电压斜坡型、重载型中一种做为起动方式， 软起动设备一般做仅为电动机起动时所用，在其起动完毕后做为旁路运行，但在电动机设备负载率低时，软起动器输出较低电压，减小输出电流，从而减少电机的功率损耗，起到节能作用。

　　1.2.2 电气软起动器节能的一般要求

　　软起动器的节能是有条件的，当电动机负载率小于35%时，节电率可达20%～50%，当负载率在35%至50%之间，节电率显著减小，仅10%～15%，当负载率大于50%时，节电率几乎为零甚至为负值。如一台50kW的电机采用软起动控制，负载率在35%时，年节电量约3000度，节省电费合人民币1900元， 4年左右收回软起动装置投资成本。但选择容量偏大、负载率低的软起动器本身也是一种浪费，所以利用电气软起动器节能不是值得推荐的方式。钢铁企业利用软起动器做为节能设备适用的负荷数量较少，一般为配套的机械、加工车间内冲床、剪床等。

　　1.3 变频器节电技术

　　1.3.1 钢铁企业适用于变频调速的主要负载

　　变频器是利用电力半导体器件的通断将工频电源变换成其它频率、电压电源的电力装置，是目前最先进的异步电机调速装置，能实现电动机的软起、软停、无极调速、特殊增、减速功能，具有显著的节能效果。

　钢铁企业适用于变频器控制的主要为风机及水泵类负载如高炉出铁场风机、高炉冲渣泵、电站锅炉送、引风机、锅炉给水泵、转炉一次除尘风机等，该类负荷一般为高压负荷，电动机容量大，电气特性为：流量与转速成正比关系，电气转矩与转速为正比平方关系，轴输出功率与转速为正比立方关系。变频器通过改变自身的输出频率、电压，从而改变风机、水泵等负荷电气转矩及轴输出功率，在低负载率时变频器降低其输出频率、电压从而降低输出功率，达到节能的目的。如当变频器输出频率为40Hz时，其输出功率只有额定功率的51.2%，具有非常明显的节能作用（但做为变速调节作用的如轧机系统用变频器其节能效果有限）。

　　1.3.2 变频器节电效果

　　采用变频控制的风机、水泵类负载一般节电率均在25%～30%左右。如一台9000kW高炉电动鼓风机采用变频控制后，其平均功率为5000kW左右，年节电量约2400万度，折合人民币约1600万元，而一台9000kW合资品牌变频器 设备投资约550万元左右。一台中等容量如10kV 400kW除尘风机采用变频控制，年节省电能约60万度，折合人民币40万元，该变频器设备投资24万元。变频设备在一年左右就能回收成本，余下年份为净节电量，数量巨大，效益十分可观。