電氣自動化及節(jié)能設(shè)計概述

1、電氣自動化及節(jié)能設(shè)計概述1.減少電能在線路上的傳輸損耗。電能在傳輸?shù)倪^程中,導(dǎo)線上所存在的電阻便會產(chǎn)生相應(yīng)的有功功率損耗。但是,線路上的電流是無法改變的,要想將線路上的電能損耗減少,就必須減小導(dǎo)線的電阻。導(dǎo)線的電阻與電導(dǎo)及導(dǎo)線的長度成正比,則與導(dǎo)線的截面積成反比。所以,要想減少導(dǎo)線的電阻就需要通過以下幾個方面:(1采用電導(dǎo)率相對較小的材質(zhì)做導(dǎo)線。(2合理布局,優(yōu)化線路走向。盡可能的使變壓器靠近負荷中心,使供電距離縮短,在經(jīng)濟合理的供電半徑內(nèi)供電;對供電線路進行合理布局,優(yōu)化供電線路走向,這樣便可以適當(dāng)?shù)臏p短導(dǎo)線的長度,盡量不讓導(dǎo)線走回頭路,從而避免電能在來回電路上造成損失。(3適當(dāng)將導(dǎo)線的橫截

2、面積增大;在不影響其他條件時,盡可能的選用橫截面積較大的導(dǎo)線,利用減少電阻的方面來減少損耗。2.無功補償。電力系統(tǒng)由輸配電線路、升降壓變壓器、配電變壓器、用戶電力負荷等各個功能環(huán)節(jié)組成。電能在電壓的作用下以電流的形式在電力系統(tǒng)的各個功能環(huán)節(jié)中流動,為用戶提供期望的能量,同時也存在著不可忽視的能量損耗。特別是系統(tǒng)中無功功率負荷和無功功率網(wǎng)損在電網(wǎng)中幾乎無處不在,不但造成大量的能量浪費,同時也嚴(yán)重地影響了電能的質(zhì)量。電力系統(tǒng)的無功補償與無功平衡是保證電壓質(zhì)量的基本條件。有效的電壓控制和合理的無功補償不僅能保證電壓質(zhì)量,而且提高了電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性,充分發(fā)揮了經(jīng)濟效益。在整個電力系統(tǒng)中,供

3、配電設(shè)備中的較大一部分容量都被無功功率所占據(jù),從而使線路損耗增大,電網(wǎng)的電壓下降,從而嚴(yán)重地影響了電能質(zhì)量與電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。在用戶的角度上,無功功率主要體現(xiàn)在功率因數(shù)偏低,若功率因數(shù)沒有超過0.9時,用戶就需要向供電部門繳納相應(yīng)比率的功率因素調(diào)整電費,這樣就會使用戶的用電成本增加,經(jīng)濟效益下降。用戶端的用電設(shè)備基本上以感性負荷為主,其無功損耗主要由勵磁損耗和漏磁損耗所構(gòu)成,其功率因數(shù)約為0.60.9之間。由此可推出,用戶端負荷的功率因數(shù)角約在53°26°之間。根據(jù)功率三角形,功率因數(shù)的正切值tg1.330.49,也就是說用戶端的無功功率需求是有功功率需求的0.491.33倍

4、,可見用戶端無功負荷之大,是不可忽視的。但是,如果用戶采用合適的無功補償設(shè)備,便可以實現(xiàn)無功平衡,從而達到提升功率因數(shù)、節(jié)能降耗、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓以及提升電能質(zhì)量等多項目的,還可以一定程度的提升社會效益與經(jīng)濟效益。例如,在導(dǎo)電抗的影響下,電機所發(fā)出的交流電壓與交流電流的相位角不為零,導(dǎo)致電機所發(fā)出的電能無法被電器完全吸收,無法被吸收的部分便會在電機與用電器之間回來變化而不能釋放出來。由于電容器所產(chǎn)生的是超前的無功,所以,使用電容器進行補償能夠有效的與無功率的電能相抵消,即Q=QL-QC。在使用無功補償設(shè)備對電力系統(tǒng)進行無功補償時所使用的無功補償設(shè)備有以下幾個要求:(1電容器補償在使用之前,選擇的電

5、容器容量應(yīng)通過計算配電電壓的容量、負荷、自然功率因素、三相電壓的平衡度、目標(biāo)功率因數(shù)等多項參數(shù)來確定。要是在補償時出現(xiàn)了諧波就必須串聯(lián)一定量的電抗器,以便將線路上的諧波消除掉。(2為更加有效地消除投切振蕩、過補償和無功倒送等情況發(fā)生,電容器的功率參數(shù)、無功電流、無功功率等投切物理量宜選擇無功功率作為投切參數(shù)物理量。(3傳統(tǒng)補償電容組普遍采用等容量分組和循環(huán)投切等分擔(dān)方式、投切開關(guān)方式。隨著補償電容組技術(shù)的不斷發(fā)展,出現(xiàn)了按比例分配、按編碼配置、投切開關(guān)按級投切等分擔(dān)和投切方式。但是上述方式均無法達到實際生產(chǎn)、生活的需求,無法滿足補償效果。為彌補上述傳統(tǒng)補償方式的不足,模糊投切方式應(yīng)運而生。這種

6、投切方式適應(yīng)面廣,調(diào)節(jié)平滑,跟蹤準(zhǔn)確,并且投切效果較佳。使用模糊投切方式時,若低壓則投切開關(guān)選擇投切復(fù)合開關(guān);若高壓,則選真空接觸器,操作較為簡單。對于供電系統(tǒng)來說,無功損耗主要包括變壓器的無功損耗和輸電線路的無功損耗。變壓器的無功損耗同樣由勵磁損耗和漏磁損耗所構(gòu)成,根據(jù)變壓器的運行狀態(tài)可分為空載和負載兩種狀態(tài)。輸電線路的無功損耗主要體現(xiàn)在串聯(lián)電抗上的感性無功損耗和并聯(lián)電納上的容性充電損耗。一般35kV及以下線路的充電無功損耗很小,線路無功損耗主要表現(xiàn)為感性的?？梢娯摵晒β?有功功率+無功功率越大,線路的無功損耗越大;線路電壓越低,無功損耗越大。所以在35kV及以下電網(wǎng)進行無功補償,特別是在1

7、0kV電網(wǎng)上進行分組動態(tài)無功補償,對降低線路損耗、穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、節(jié)約能源將起到明顯的作用。3.濾波器。因為電網(wǎng)擴建時需使用大量的非線性電壓電流特性的電氣設(shè)備,這些設(shè)備的增加會產(chǎn)生較高的諧波電流。諧波電流在電網(wǎng)阻抗作用下會產(chǎn)生一定的電壓,如果這些產(chǎn)生的電壓重疊于基波電壓,就會導(dǎo)致電壓發(fā)生畸變,繼而引起電網(wǎng)聯(lián)結(jié)電氣設(shè)備發(fā)生誤動作,影響整個電網(wǎng)的正常使用。為此,若要有效地消除非線性電壓電流特性的電氣設(shè)備產(chǎn)生的諧波則需使用有源濾波器。一般來講,有源濾波器具有較多優(yōu)點,如反應(yīng)快,其動態(tài)性能表現(xiàn)優(yōu)越;其在無功補償?shù)哪Ｊ较驴捎行C波,功率因數(shù)可強制達到1;在三相補償諧波電流下可同時濾除260次濾波。相比

8、之下,由于多元有源濾波器應(yīng)用了并聯(lián)運行方式,其功率范圍更廣。因此,在電網(wǎng)建設(shè)過程中選擇性應(yīng)用有源濾波器可實現(xiàn)對諧波地有效過濾。這些有源濾波器可很好地預(yù)防電氣設(shè)備由于畸變電壓而導(dǎo)致的誤操作。濾波器的良好性能極大地提高了電氣設(shè)備的運行效率,并且對無功補償也產(chǎn)生了很好的效果,具有良好的節(jié)能作用。4.變壓器的選擇。變壓器是供配電系統(tǒng)中最為常見的電氣設(shè)備,變壓器上由于鐵損、銅損、負載損耗以及空載損耗等原因產(chǎn)生大量電能浪費。變壓器節(jié)能可以從降低空載損耗、負載損耗以及優(yōu)化變壓器運行方式幾個方面實現(xiàn)節(jié)能?？偟膩碚f,變壓器在設(shè)計選擇時就應(yīng)該達到以下幾個要求:第一,變壓器應(yīng)該具有較好的節(jié)能性,以便將變壓器的有功功

9、率損耗進行較大程度的減少;第二,為了讓流過的三相電的電流保持平衡,必須從根本上使變壓器本體的損耗減少,最好使用一些合理、有效的減少負荷不平衡的方式,如三相四線制供電、單相自動補償設(shè)備、將單相用電設(shè)備均勻分接在三相電源上等。5.其他形式的節(jié)能。在電氣系統(tǒng)中,不但可以使用節(jié)能的技術(shù)進行節(jié)能,還可以使用一些其他的節(jié)能方式進行節(jié)能,例如,使用高效光源來達到節(jié)能的效果,在家庭中所使用的主要是照明用電,所以,將照明所使用的光源使用光色好、發(fā)光率高、顯色性能佳的高效光源是一個非常不錯的選擇。這可以從根本上做到節(jié)約能源。6.結(jié)語總之,在未來經(jīng)濟發(fā)展過程中,須從節(jié)約能源為出發(fā)點,減少電氣自動化所消耗的能源,將其污染環(huán)境的程度降至最低,為使用者提供健康、舒適的工作及生活空間,從而最終實現(xiàn)國