摘要：如今水泥工业自动化程度不断提升，对于电力供应质量、供应稳定的需求、对于安全性和稳定性的需求也在持续提升，对于电气设计而言，需要确保做到高质量的电力供应。如今水泥工业技术不断发展，一部分新型工艺以及新型技术开始在实践中使用，如此就会使得之前的设计需求发生变化，如此也会影响到总降一次系统设计以及二次系统设计，这样就需要仔细地分析配电系统设计存在的不足之处，提出相应的解决方法，使其保持一个良好的运行状态。
关键词：供配电系统；电气设计；水泥厂
1 引言
中国水泥工业进入新世纪后已发生了突破性变化。从单纯数量增长型转向为质量效益增长型，从技术装备落后型转向技术先进型，从劳动密集型转向投资密集型，从管理粗放型转向管理集约型，从资源能源浪费型转向资源能源节约型，从满足国内需求型转向满足国内外市场需求型。大型 5000T/d 以上新型干法水泥厂的快速发展实现了水泥工业从量到质的转变。水泥工业电气自动化领域如何适应这一形势，使控制思想和设计理念上满足生产可靠、技术先进、节省投资、提高效益，是值得探讨的课题。
2 中压供配电系统中性点不同接地方式
2.1 中性点不接地
在大型水泥厂电气工程建设的实验及现场实践中发现，中性点不接地方式因接地程度系数k<0，当配电规模较小时，单向接地故障发生时的故障电流值较小，三相系统的平衡未被破坏，在这种情况下配电系统会被允许运行一段时间，通常不会影响供电。但当配电规模较大时，接地电流过大容易对系统绝缘产生影响，故障下的两相对地电压将升高3倍，很容易导致相间短路，严重影响配电系统的安全稳定运行。因此这种模式在当前规模较大的大型水泥厂电气工程设计建设中不再使用，而是被其他接地方式所替代。
2.2 中性点经电阻接地
中性点经电阻接地是当前大型工矿企业在电气工程建设设计中常用的中性点接地方式，通常是在中性点串接电阻器来降低中性点电位，拟制电网过电压的幅值，进而使中性点获得保护。在中压配电系统中，中性点经电阻接地方式的电阻选择分为高电阻、中电阻和小电阻三种形式，其对应的电阻值分别为：①高电阻>100Ω，接地故障电流<10A；②中电阻10~100Ω，30A<接地故障电流<300A；③小电阻<10Ω，接地故障电流>600A。中性点经电阻接地方式下，接地电弧过电压经电阻泄漏后得到明显抑制，而且经电阻的中性点点位快速衰减，进而使配电系统得到保护，大大提高了安全性。
2.3 中性点经消弧线圈接地
中性点经消弧线圈接地是中压配电系统厂用电的接地方式之一，而且在大型工矿企业的实践运用中获得良好的效果。中性点经消弧线圈接地具有诸多优点，当中压配电系统发生瞬间单相接地故障时不断电，不会引起继电保护和断路器动作。消弧线圈的电磁兼容性能较高，而且接地电流与故障点位置无关，能够瞬间熄灭接地电弧，进而实现配电网保护。但在实验和实践运用中发现，消弧线圈的电感值并非固定，而是与电缆线路的长度具有直接的关系，因此一旦中压配电电缆线路长度较大时，消弧线圈的电感值就很难调整到最佳状态，进而影响安全保护性能。
3 水泥厂电气节能设计的措施
3.1 水泥厂配电系统的节能设计
在水泥生产过程中，电能是消耗的主要能源之一，而对电能进行合理分配的是水泥厂的供配电系统，所以为了达到节省电能的目标，需对水泥厂的供配电系统进行节能设计。加强水泥厂的节能把控，不仅可以使耗电量减少，为工厂带来一定的经济效益，更重要的是对生态环境起到一定的保护作用。就水泥厂供配电系统节能设计来讲，根据各工艺段设备的具体参数，对电能进行合理分配，合理选择配电站和电气室的位置，尽量靠近负荷中心，尽量采用一级配电，减小供电半径，以保证供配电系统电能分配的合理性，达到节能目的。
3.2 线路损耗的节能设计
众所周知，在供电容量相同的情况下，输电线路越短，线路阻抗就越小，线路上的电能损耗也就越小。就目前而言，我国的水泥厂在电力线路敷设的过程中，存在着供电线路设计不合理，敷设线路过长的现象，从而导致水泥厂电能线损高的现象发生。基于此情况，设计人员在进行水泥厂的供电线路选取时，应充分考虑供配电线路的路径问题，在满足相关设计要求的前提下，选择最短的敷设路径，从而降低线路损耗，达到节能目的。
3.3 供配电设备的节能设计
水泥厂供配电设备的选择是否合理，与电能消耗的高低也有着直接联系，就拿水泥厂供配电设备中的变压器来说，其重要性显而易见。根据各工艺段的装机容量，合理选择变压器的容量，使变压器以最经济的负荷率运行，从而减少空载损耗，且可以在设备采购环节中节约采购成本。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般情况下，选择配电变压器容量时，负荷率在65%-75%是最为经济合理的运行状态。目前水泥厂中仍有大量的S7、S9系列变压器在运行，而S13系列变压器的各项指标均明显优于前者，所以淘汰老式变压器，对其进行升级改造，也可以达到节能目的。
3.4 用电设备的节能设计
a.电动机是水泥厂最为重要的用电设备。将电动机自身的能耗降至最低的有效途径在于，将电动机功率因数和实际运行效率进行全面提升；减少能量传递环节损耗的有效途径在于，提高能量传递效率。因此在水泥厂设计中选用超高效电动机和高效率的传动系统是最佳的解决途径。
b.照明电耗约占水泥厂电耗的1%~2.5%，所以优化照明设计和灯具选择，也是减少水泥厂电能消耗的有效途径。将太阳能和风能应用于路灯，不仅可以提高清洁能源的利用率，还能达到节能的目的；将路灯等室外照明进行智能控制设计，可减少不必要的电能浪费。
LED灯具相比传统的高压汞灯和钠灯，具有光效高、寿命长、坚固耐用、响应速度快等特点，最重要的是电耗低，在水泥厂推广使用LED灯，能进一步扩大节能空间。c.变频器不仅是理想的软启动设备，也是理想的节能设备。篦冷机冷却风机、回转窑、选粉机、高温风机、尾排风机等设备均可使用变频器调速。大量的应用经验证明，使用变频器不仅可以达到理想的工艺控制效果，更可以节约大量的电能。据统计，使用变频器后，篦冷机每年可节约6万kWh，一室风机每年可节约1万kWh。
4 问题改进方法和建议
4.1 选择容量的时候需要充分考虑热电站发电机稳定运行能力，要是余热电站运行能力较强，，其年运行小时数能能达到水泥线的运行小时数，需要分析发电负荷的波动因素，计算水泥厂总负荷的时候需要去掉发电负荷，选择主变容量，能够获得较多的经济效益。不仅如此，需要充分分析电容器的补偿，正确进行计算，接着就是需要分析对高压母线的补偿、低压母线的补偿、单台电动机的就地补偿，发电机的无功输出、大型电机的变频器使用情况。防止出现电容器的不足以及过度配置的情况，补偿容量要是较小就会影响到成功率因素，输电线路损耗也会增加，电网电压也会降低。过度配置补偿装置会增加投资，而且会产生更多的隐患。所以需要充分进行计算，正确进行配置，在配有余热电站的情况下，避免过度配置亦很重要。
4.2 降低对于电缆的投资，减少对于有色资源的使用，在进行供配电设计的时候，需要改善电缆敷设路径供电距离，这对于电缆投资来说是比较重要的，最开始需要确保变配电室布置需要靠近负荷中心，增强和工业专业以及总图专业的交流，接着需要完善配电室配置，改善对于室外电缆
沟、管，桥架的布置，减少电缆敷设数量，在电缆敷设路径中最好是使用三维软件设计，如此可以充分掌握工艺设备的布置，而且需要改善电缆桥架以及电缆沟的走向，防止和工艺管道和设备冲突，在施工的时候改变路径，减少电缆长度。不仅如此，需要正确计算设备的工作电流，掌握用电运行措施，正确选择电缆截面积，如此可以显著降低建设成本。
4.3 水泥厂照明系统设计过程中，能够使用太阳能板照明灯，灯具主要是借助太阳能来充电，完善释放存储的能量来进行照明，如此可以降低对于电能的消耗。要是无法使用太阳能照明系统，就需要选择那些节能效果较好的节能灯具。现阶段LED照明设备得到了广泛的使用，采购成本也会显著降低，要是同等照度，借助LED灯可以显著降低对于能源的效果，要是企业选择这种设备，可以显著降低运营的成本。
5 结束语
随着我国水泥工艺和电气设备技术的不断进步，新工艺和新设备的应用，会使水泥工业的发展越来越节能，越来越高效，电气设计仍需在新的环境下继续不断优化，发现问题，解决问题，为保证企业安全、可靠、稳定的运行做出贡献。
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论文作者:梁洪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
标签：水泥厂论文; 电能论文; 系统论文; 节能论文; 电阻论文; 水泥论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第6期论文;