智能互联网+集成节能装备在水泥行业的应用

智能互联网+集成节能装备在水泥行业的应用

深圳市东桥节能设备有限公司   任志康

自20世纪50年代以后，石油危机的爆发，引发了“能源危机”问题，使用新能源和可再生能源，迫在眉睫。电能作为一种经济、实用、清洁且容易控制和转换的能源形态，被广泛用于各个领域。但是资源禀赋决定了我国强劲电力需求中大部分仍要靠煤电供给，发电用煤比重也将持续攀升。随着电力需求的快速提高，价格攀升已成为不可逆转的趋势。

电能作为科学技术发展、人民经济飞跃的主要动力，不仅与企业的利益息息相关，而且与环境污染密不可分。随着市场竞争日益激烈，节电成为每个企业必须面对的现实问题。针对用电环节存在的各种浪费情况，不同的节电技术应运而生。目前仅有照明节能、电机节能、电梯节能、变频器节能、建筑节能、永磁节能等安装在电能终（末）端的节能设备和节能技术，运用了这些节电技术，但是用户配电系统内迂回徘徊/窜来窜去的电能污染仍然存在，甚至更严重，停机停产的现象时有发生。

据近年对于水泥行业的分析，水泥成本主要集中在电力和煤炭，且二者之和占到了水泥成本的60%。那么节电对于水泥行业的发展已成为不可或缺的重要部分。

随着智能时代的来临，在节能行业如何运用大数据/智能系统节能成为很多企业开发的方向，但由于其专业性强，技术难度大，所以掌握该项系统技术的企业非常少，深圳市东桥节能设备有限公司首创的智能互联网+集成节能装备就是在这个背景下研发的安装在用户电能入口端的节电新技术、节电新装备、节电新产品。

东桥节能通过多年对配电系统的研究，发现企业用电浪费的主要因素：电压波动、谐波问题、无功消耗、线路损耗、三相不平衡、功率因素低、设备用电效率低下等等，经过努力钻研和技术创新，研发生产出智能节电保护装置。这一系统集成节电技术主要针对企业低压配电网侧进行节电改造。可降低三相电压电流不平衡度、吸收谐波、提升功率因素、稳定工作电压、抑制浪涌电流及脉冲电压，从而有效改善电能质量，降低线路与设备损耗。

智能节电保护装置运用了全新的设计理念，采用专有的三相平衡铁芯和特殊异相缠绕设计，同时也融入了国内外先进的电磁平衡技术，均衡三相电流，并采用先进的控制技术，可全智能调整系统的过剩电压、降低设备的启动电流、消减回路的高次谐波、有效降低浪涌电流和闪变电压，从而改善电网的质量，提升电能利用效率，延长用电设备的使用寿命，从整体上达到节能降耗、保护用电设备的目的。

在电力系统中，用电装置以及输配电设备都要占有一定的无功功率。无功电流的存在使得线路的总电流加大，相对的增大了输配电线路的有功损耗，造成了电压下降、电能浪费，进一步恶化了电网的质量。

节电原理：

一、平衡三相

危害：

● 对用电设备的危害：三相电压不平衡的发生将导致达到数倍不平衡电流的发生，诱导电动机中逆扭矩增加，从而使电动机温度上升，效率下降，能耗增加，发生振动，输入损耗等影响。进而导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护的成本。

● 对线路损耗的影响：三相负载不平衡时，将导致中性线流入过大的不平衡电流，线路损耗也将随着电流不平衡度的增大而不断上升。

● 对变压器的危害：三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属部件温度升高，造成变压器的损耗增大（包括空载损耗和负载损耗）。

智能节电保护装置利用“平衡控制环形线圈技术”，将特殊绕组与励磁绕组并联，形成多绕组（磁化主绕组、补偿转化绕组、稳压绕组）环形交叉互连。巧妙的利用了向量和磁通量之间的互感作用，通过互相补偿绕组的铁芯磁通量消减各相间电流电压不平衡现象。最终达到减少零线电流，稳定中性点电位，减少线路及设备损耗，提升电能利用率。

二、提高功率因素

提高功率因数对用户和设备的好处

● 通过提高功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，这样不但减少了投资费用，而且降低了电能的损耗。

● 确保良好的功率因数值，减少供电系统中的电压损失，使负载电压更稳定，改善电能的质量，提升电能利用率。电气设备能耗损失的减少及功率因数的提高，减少了用户的电费支出。

智能节电保护装置通过应用电磁转换原理，采用电磁移相技术，使三相电相量和磁相量相互影响，相位相互对立，抵消偏差磁势，使电压与电流的相位差实现同步调整，进而提高功率因数，减少无功损耗，提高电能利用率等多重效果。

三、谐波治理

随着科学技术的发展以及工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中的大量使用，造成了电网谐波份量所占比例越来越大。这不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。

谐波的危害

● 加重了变压器、电动机等感性负载的铜损和铁损，导致设备的非正常发热，影响其输出功率，增大了噪音，使零线电流大于相线电流；

● 干扰各种通讯、监控、精密电子设备的正常工作，甚至将其烧毁；

● 影响各种显示、计量等仪表的精度；

● 干扰各种继电保护设备的正常工作，造成断路器的拒动或误动，酿成事故；

● 加剧集肤效应，造成电缆的发热，加剧对绝缘的破坏。造成电容器的过流，缩短其使 用寿命甚至直接造成损坏；

● 加大电网的非正常损耗，加剧电网内设备的提前老 化，增大诱发电网谐振的可能。

智能节电保护装置是由多绕组环形交叉互连绕制的电抗系统， 能更好的利用电抗“通低阻高”的固有特性。当谐波通过绕组时，在电抗内部相互抵消，有效的消减电力回路中的谐波含量，从而改善电网系统中的电能品质，同时大幅降低谐波对负载端设备的危害。

四、智能稳压

由于电网电压存在高峰和低谷，这不但给用电设备寿命带来影响，同时还会因电压不稳定而造成用电过程对电能浪费。

智能节电保护装置采用稳压调流节电技术可以在电网电压无论处于高峰和低谷时，输出电压根据后端设备运行情况而智能稳定在一定范围，从而实现通过智能稳定电压而节电对效果。

五、减少浪涌电流即闪变电压对冲击：

智能节电保护装置通过补偿绕组与磁化主绕组的相互作用，使磁化主绕组实现电抗器的 功能，有效的抑制电网中的浪涌、瞬变电流和电压闪变等污染。同时利用多绕组环形交叉互连的作用，将吸收的损耗电能转化为磁能，然后再利用线圈的电磁转化原理，实现电能的回收二次利用，给设备提供稳定的电流和电压。

常见问题：

1、智能节电保护装置所节约的电能来源

按照能量守恒原理，智能节电保护装置所节约的电能，并不是无中生有，其所节约的电能主要来自以下三个方面：

一是智能节电保护装置本身治理瞬流、浪涌、谐波和三相不平衡等电能污染，将电能污染变废为宝所形成的。简单地说，就是用户的电能污染越严重，智能节电保护装置所节约的电能就越多，节省电费就越大；

二是来源于人为浪费的电能。如人离机不停、人离灯不关、人离空调不闭等人为浪费现象的降低或消除。这是加强电能使用管理获得的；

三是来源于电表“虚增”电费问题。由于用户配电系统内部和外 部的瞬流、浪涌、谐波的冲击，尤其是电流突波、电压突波对电表的冲击，导致电表转速加快，造成电表计数正向潜动，使电表计数增加，用户不得不多交电费。专家实验证明，电表读数最高可达30％，智能节电保护装置，有效防止电表“虚增”的计数，帮助用户解决长期存在的“虚增”电费问题。

2、个性化定制

智能节电保护装置，因不同用电单位，配置在配电系统的设备、 仪器仪表的不同，即负载差别和电污染状况不详，使其所安装的智能节电保护装备的内部结构亦不相同，也就是说，同为1250KVA的两台智能节电保护装置，如果用电单位不同，则其安装的装置内部结构也不一样，两者之间没有互换性，每个欲安装智能节电保护装备的用户，公司都要委派节能工程师前往用电现场，进行实际勘探测试。

个性化定制是我公司运用大数据，采用智能化的模块生产，也展现了我公司“以终为始”的用户聚集信念。

3、节电率和节电量的计算方法

节电率的计算方法为：

节省用电量÷智能节电保护装置安装前的用电量×100％＝节电率。

其中，节省用量＝本装备安装前用电量-装备安装后用电量

节电量的计算方法为：

节电量( KW. h)＝安装本装备前的用电量×节电率；或

节电量＝安装本装备后的用电量×节电率/（1-节电率）

4、政府节电奖励，节电量折算为标准煤的计算方法

节电量折算为标准煤耗(kg/KW.h)的方法为：

标准煤耗 (kg/KW.h)＝节电量×0.35（电力折标系数）。

其中，电力折标煤系数，是按照当年火电发电标准煤耗计算，由中电联每年公布该系数。以2013年为例，智能节电保护装备，每节约1度(干瓦时)，就相当于节约0.35公斤标准煤，2013年的电力折标煤系数为0.35。

5、碳排放量计算方法

国家计算节电量的减排CO2方法，节电量折算为碳减排量的计 算公式为：

碳减排量(kgCO2/KW.h)＝节电量×0.75(电力排放系数)。其中，电力排放系数为节约1度电(千瓦时)相应节约减排CO2的公斤数，以2013年为例，智能节电保护装置，每节约一度电(千瓦时)，就相当 于减排的0.75kg的CO2，2013年的电力排放系数是0.75。

6、验收方式

（1）智能节电保护装备按照相同负载、相同负荷、相同时间、相同环境的实载验收方法，并且由我公司与用户代表一起，通过共同查验电表读数确定节电率，这是目前为止最公正的节能节电验收方法。

（2）第三方检测机构鉴定。

7、智能节电保护装置是目前最先进节电装备之一

智能节电保护装置，其采用的节电原理技术，是目前公认最先进的微磁场原理和平衡电磁转换及电感与电抗交互作用原理，起到滤除、 抑制和吸收瞬流、浪涌和谐波的作用，并且调流、调压、调相再将三相平衡技术相融合，智能管理节能平台相结合而成的高科技节电技术。