能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎。我國是目前世界上第二大能源生產國和消費國，隨著我國經濟的較快發展和工業化、城鎮化進程的加快，能源需求還在不斷增長，而作為二次能源的電能供需矛盾近年來也越來越突出。《中華人民共和國節約能源法》已于2008年4月1日起頒布施行，而剛剛盛大開幕的中國2010年上海世博會的理念也是“綠色世博”和“低碳世博”。在這里，我們作為電氣設計人員，針對水泥行業的特點，簡單談談在進行水泥廠電氣設計時需要考慮的節能問題和節能措施。

　　1 供配電系統的節能設計
　　廠區總降、配電站、電力室等應盡量靠近負荷中心，以縮短供電半徑，減少線路損耗。各電力室應根據所轄車間負荷情況，合理選擇變壓器的容量和臺數，以便由于淡、旺季及停窯檢修等原因造成負荷變化時，能夠靈活投入切除變壓器，實現經濟運行，減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。另外，對于分期建設或配套余熱發電的項目，在選擇變壓器容量及臺數時，還要把當前和終期目標實現等各種因素考慮在內，進行合理的選擇、搭配、預留等。

　　2 變壓器的節能設計
　　減少變壓器的有功損耗。變壓器的有功損耗按下式計算：  

　　ΔPT =P₀+β²P_K          (1)

　　式中：ΔP_T — 變壓器的有功損耗，kW；
　　　　　P₀ — 變壓器的空載損耗，kW；
　　　　　P_K — 變壓器的短路損耗，kW；
　　　　　Β— 變壓器的負荷率。

　　(1) P₀是變壓器的鐵損，其值與負荷大小無關，只與鐵芯材料及制造工藝有關．所以在選用變壓器時要選擇節能型變壓器如S11、SCBl0等。它們是采用了先進的生產工藝對變壓器鐵芯進行加工處理，減少了鐵芯的渦流損耗和漏磁損耗。

　　(2) P_K是變壓器線損，它取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小，并與負荷率平方成正比。因此在選擇變壓器時應選用阻值較小的繞組．如銅芯變壓器。

　　雖然變壓器負荷率在50%時其線損最小，但其鐵損卻相對較大。一般來說，變壓器最經濟節能運行的負荷率在75%～85%之間，這個數據也正是規范中所體現的。

　　3 減少線路損耗
　　線路損耗按下式計算：

　　ΔP_L =3I_L2R_L·10^-3      (2)

　　式中：ΔP_L — 三相輸電線路的功率損耗，kW；
　　　　　I_L — 線電流，A；
　　　　　R_L— 線路相電阻，Ω。

　　其中線路電阻RL在通過電流不變時，線路越長則電阻值越大。水泥廠中用電設備比較多，供電線路也相應較多，比如一條5000t/d水泥生產線的電纜總長度大約為20～25萬m。這些線路造成的電能損耗是相當可觀的，所以減少線路損耗必須引起設計人員的足夠重視。在水泥廠設計中。功率>200kW的電機采用10kV電機，這主要是為了通過減小線路電流來降低線路損耗；而對某一具體設備的供電線路而言，其線路上的電流基本是不變的，因此要減少線損，就必須減少線路電阻。

　　線路的電阻R_L = ρL/S，即與導線電阻率ρ、導線長度L成正比，與導線截面S成反比。因此要減少電阻值就要做到以下幾點。

　　(1) 選用電阻率ρ 較小的導線。如銅芯導線較佳，鋁線次之，這一點大家都有共識，各水泥廠鋁線基本上不用了，而是以銅線代替。

　　(2) 減小線纜長度 L。在設計中線路走向及布置應盡量合理，少走彎路。各配電站、電力室應靠近負荷中心，以減少供電半徑。

　　(3) 增大線纜截面積 S。對于較長的線路，在滿足載流量、熱穩定、保護配合及電壓降要求的前提下，在選擇線纜時可適當加大線纜截面。

　　4 提高供配電系統的功率因數
　　功率因數越高則線路無功損耗越少。前面提到的輸電線路損耗ΔPL是線路傳輸有功功率的線損和線路傳輸無功功率的線損之和。傳輸有功功率是為了滿足用電設備正常運行所必須的，是不變的。而在供配電系統中的某些用電設備如變壓器、電動機、燈具的鎮流器以及一些實驗設備(如熒光分析儀)等都具有電感性，會產生滯后的無功電流，它要從系統中經過高低壓線路傳輸到用電設備末端，這就產生了線路的無功功率損耗。要避免這部分損耗可采取如下措施：

　　(1) 提高用電設備的功率因數。在設計中盡可能采用功率因數高的用電設備，如現在選用的熒光燈均采用電子式鎮流器。

　　(2) 用靜電電容器進行無功補償。電容器可產生超前無功電流抵消用電設備的滯后無功電流，在提高功率因數的同時還減少了整體無功電流。在水泥廠工程設計中．原料磨磨機、水泥磨磨機等大型高壓電動機裝設就地電容補償裝置，隨機投入和切除；各電力室0.4kV母線設置低壓功率因數自動補償裝置；總降10kV母線上設置高壓功率因數自動補償裝置。通過這些措施可使系統的功率因數達到0.92以上，減少了系統無功損耗。

　　5 電動機節能設計
　　減少電動機能耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數。在工程設計中應選用高效率的電動機，但是在水泥廠設計中電動機通常都是工藝及水暖等專業設備所配套的，由設備制造商統一供應，所以對于電氣專業的電動機節能措施只能貫徹在運行過程中。除了就地電容器補償以減少線路損耗外，主要是減少電動機輕載和空載運行，因為在輕載運行下電動機效率是極低的，切實可行的辦法是采用變頻調速控制電動機，使其在負載率變化時自動調節轉速，以提高電動機輕載時的效率，從而達到節約電能的目的。

　　6 照明的節能設計
　　照明節能設計就是在保證不降低作業面視覺要求、不降低照明質量的前提下，力求減少照明系統中光能的損失，從而最大限度地利用光能，通常的節能措施有以下幾種：

　　(1) 充分利用自然光。在設計中電氣設計人員應多與建筑專業配合，做到充分合理的利用自然光使之與室內人工照明有機地結合，從而大大節約了人工照明電能。在水泥廠中，這部分主要涉及辦公樓、中控化驗樓、宿舍樓、招待所、食堂等。

　　(2) 照明設計規范及水泥廠設計規范中對各種場所的照度標準、視覺要求、照明功率密度等均有規定。照度標準是不可隨意降低的，也不宜隨便提高，要有效地控制單位面積燈具安裝功率，在滿足照明質量的前提下．一般房間(場所)應優先采用高效發光的熒光燈(如T8、T9管)及緊湊型熒光燈，高大車間、廠房及廠區的室外照明等一般采用新型節能型高壓汞燈、高壓鈉燈等高效氣體放電光源。

　　(3) 使用低能耗性能優的光源用電附件，如電子鎮流器、電子觸發器以及電子變壓器等。辦公樓、宿舍樓等場所內的熒光燈應選用電子鎮流器，氣體放電燈應采用電子觸發器。另外，新型的LED高效節能燈也已逐步得到設計應用。

　　(4) 改進燈具控制方式。采用各種節能型開關或節電裝置也是一種行之有效的節電方法。廠區道路及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關；辦公樓等公建走道、樓梯等人員短暫停留的場所可采用節能自熄開關(聲光控、觸摸延時等)；各車間燈具由照明配電箱集中控制，配電箱內安裝照明專用節電器。

　　總之，水泥廠的電氣節能潛力是很大的。電氣設計不但要滿足各項技術指標、功能使用及工藝要求， 還要充分考慮各項行之有效和切實可行的節能措施，從而為企業降低運行成本，帶來更大的效益。