《企業(yè)供電系統(tǒng)及運行》第五版第八章

1、81 節(jié)約用電的意義和措施節(jié)約用電的意義和措施82 電動機與變壓器的節(jié)能電動機與變壓器的節(jié)能83 提高企業(yè)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高企業(yè)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)81節(jié)約用電的意義和措施節(jié)約用電的意義和措施1.了解節(jié)約用電的意義。2.了解節(jié)約用電的主要措施。一、節(jié)約用電的意義一、節(jié)約用電的意義由于電能在能源中的特殊地位,目前,節(jié)能的關(guān)鍵在節(jié)電。 我國電能的消耗70%以上來自企業(yè),所以企業(yè)的電能節(jié)約特別值得重視。雖然我國近幾年電力行業(yè)投資較大、發(fā)展很快,但是仍趕不上用電(特別是企業(yè)用電和生活用電)的高速增長。況且,我國的發(fā)電效率低,電能的利用率低。 節(jié)約用電可以節(jié)省國家、企業(yè)相應(yīng)的電力基礎(chǔ)投資,企業(yè)可以降低

2、成本、提高經(jīng)濟效益,還可以更好地保護環(huán)境。因此,在企業(yè)供電系統(tǒng)中,要特別重視節(jié)電。 節(jié)約用電是我國社會主義建設(shè)的基本方針，具有長期性和艱巨性。研究節(jié)約用電的技術(shù)措施是企業(yè)電氣工作人員的一項重要工作。二、節(jié)約用電的措施二、節(jié)約用電的措施1.加強節(jié)電宣傳，提高節(jié)電意識加強節(jié)電宣傳，提高節(jié)電意識 我國能源工作總方針是“開發(fā)和節(jié)約并重”“把節(jié)約放在優(yōu)先位置”。企業(yè)應(yīng)加強對全體員工節(jié)電的宣傳，提高他們的節(jié)電意識，樹立長期節(jié)電思想。2.杜絕浪費現(xiàn)象杜絕浪費現(xiàn)象 我國的大中型企業(yè)具有規(guī)模大、人數(shù)多等特點。在很多職工中浪費電的現(xiàn)象嚴重,例如“長明燈”等，因此應(yīng)教育職工節(jié)約用電。3.加強節(jié)電的科學管理加強節(jié)電的

3、科學管理 建立健全用電管理機構(gòu)，落實計劃用電、節(jié)約用電和降低電力消耗的各項措施。制定一套科學有效的電力管理制度，建立廠、車間、班組的三級管理網(wǎng)絡(luò)，責任落實到人。4.合理調(diào)整電力負荷合理調(diào)整電力負荷 根據(jù)供電電網(wǎng)的供電情況和用電部門的不同用電規(guī)律,合理地、有計劃地安排各用電部門的用電時間，以降低高峰負荷，填補負荷低谷，充分發(fā)揮發(fā)、變電設(shè)備的供電能力。5.開發(fā)使用節(jié)電設(shè)備開發(fā)使用節(jié)電設(shè)備 隨著新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，企業(yè)電氣設(shè)備不斷向節(jié)能、低耗的方向發(fā)展。例如,目前變壓器、電動機因所占比重較大，耗電量也大，所以技術(shù)人員始終不停地在開發(fā)、研制、生產(chǎn)節(jié)能型產(chǎn)品。非晶合金低損失變壓器技術(shù)、電動

4、機變頻調(diào)速技術(shù)、高效電機技術(shù)等新技術(shù)都得到了快速發(fā)展。企業(yè)在購置設(shè)備時，應(yīng)優(yōu)先購買節(jié)電設(shè)備。6.合理選擇設(shè)備容量合理選擇設(shè)備容量 企業(yè)應(yīng)根據(jù)所有用電負荷,科學合理的選擇和配置變壓器容量和臺數(shù)以及經(jīng)濟運行方式,以提高設(shè)備的負荷率和運行效率使損失降到最小。7.提高功率因數(shù)提高功率因數(shù) 無論是提高自然功率因數(shù)還是用無功補償裝置提高功率因數(shù)都可以使線路的電能損失減少,提高發(fā)、變電設(shè)備的供電能力。返回82電動機與變壓器的節(jié)能電動機與變壓器的節(jié)能1.了解電動機和變壓器的節(jié)能措施。2.能正確計算變壓器的功率損失和經(jīng)濟運行條件。一、電動機的節(jié)能一、電動機的節(jié)能 電動機是企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的電氣設(shè)備之一，也是消耗

5、電能的主要設(shè)備之一。合理選擇和使用電動機在企業(yè)中十分重要。1.合理選擇電動機合理選擇電動機 合理選擇電動機類型、功率，以及其他技術(shù)參數(shù)，使其符合所拖動的生產(chǎn)機械的負荷特性,使其在各種狀態(tài)下穩(wěn)定地工作，發(fā)揮其經(jīng)濟、技術(shù)上最佳效果。（1）優(yōu)先選擇節(jié)能電動機）優(yōu)先選擇節(jié)能電動機 所謂節(jié)能電動機，就是在設(shè)計制造上全面減低電動機本身的功率損失，以提高電動機的效率。例如，Y系列節(jié)能電動機在較寬的負載范圍內(nèi)效率都較高,功率等級多，可以避免“大馬拉小車”的弊病,具有啟動轉(zhuǎn)矩高、體積小、重量輕等優(yōu)點。（2）合理選擇電動機類型）合理選擇電動機類型 對啟動、調(diào)速和制動無特殊要求的生產(chǎn)機械，應(yīng)選擇籠型電動機；若重載啟

6、動的生產(chǎn)機械，選用籠型電動機不能滿足啟動要求或加大功率不合理時，或調(diào)速范圍不大的生產(chǎn)機械，且低速運行時間較短時，均選用繞線式電動機為宜；若對啟動、調(diào)速和制動有特殊要求的生產(chǎn)機械，在交流電動機達不到要求時，可以選擇直流電動機。（3）合理選擇電動機功率）合理選擇電動機功率 運行實踐表明，感應(yīng)電動機的效率和功率因數(shù)是隨負荷率的變化而變化的。因此，若選用的電動機功率合適，不但能節(jié)約電能，而且還可以提高功率因數(shù)，降低無功損失。例如，當電動機的負荷率低于40%時，可直接更換小功率的電動機。(4)合理選擇電動機的機械特性合理選擇電動機的機械特性 根據(jù)負荷特性合理選擇電動機，對于提高電動機運行時的安全可靠性和

7、節(jié)約電能具有實際意義。只有電動機的機械特性與它所拖動的生產(chǎn)機械的負荷特性相匹配，才能達到既安全可靠又經(jīng)濟的目的。2.2.采用節(jié)電調(diào)速采用節(jié)電調(diào)速 利用電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、利用晶閘管串級調(diào)速、利用變頻調(diào)速器調(diào)速均能使效率較高、損失小、節(jié)電效果明顯。3.提高功率因數(shù)提高功率因數(shù)(1)減少電動機的空載損失 感應(yīng)電動機的空載損失主要是無功功率損失，減少電動機的空載損失，常用的方法是利用空載自停裝置,減少有功和無功功率損失，提高電動機的功率因數(shù)。(2)提高檢修質(zhì)量 感應(yīng)電動機出廠時各項技術(shù)參數(shù)應(yīng)該是最佳的，而檢修質(zhì)量的好與壞對感應(yīng)電動機的功率因數(shù)影響很大。因此,確保檢修質(zhì)量，以達到或接近出廠時各項技術(shù)參

8、數(shù)，就能達到節(jié)電的目的。4.定期保養(yǎng)、維護定期保養(yǎng)、維護 電動機的維護和保養(yǎng)往往不被重視，這造成電動機的效率降低，損失增加。對電動機要定期檢修、經(jīng)常保養(yǎng)、及時維修，才能使電動機始終處于最佳狀態(tài)，保證其效率和功率因數(shù)維持在較高的水平。二、變壓器的節(jié)能二、變壓器的節(jié)能 變壓器的節(jié)能主要有兩個方面：一是要選低損失型的變壓器；二是要減少變壓器運行時的功率損失。變壓器在供用電設(shè)備中屬于效率較高的設(shè)備之一。由于它是電源設(shè)備，需要長期連續(xù)運行，因此,變壓器運行時的節(jié)能尤為重要。1.經(jīng)濟運行與無功經(jīng)濟當量的概念經(jīng)濟運行與無功經(jīng)濟當量的概念 變壓器的經(jīng)濟運行是指變壓器(單臺或多臺)運行時本身的有功損失最小、經(jīng)濟

9、效益最佳的運行方式。 由于無功損失的存在，使得系統(tǒng)的電流增大,從而帶來電力系統(tǒng)有功損失的增加。 無功經(jīng)濟當量是表示供電系統(tǒng)在多發(fā)送1kvar的無功功率時,使供電系統(tǒng)增加的有功功率的千瓦數(shù),常用Kq 表示，它與電力系統(tǒng)的容量、結(jié)構(gòu)及計算點位置等多種因素有關(guān)。對于企業(yè)變電站，無功經(jīng)濟當量Kq=0.020.15；對經(jīng)二級變壓的企業(yè)，Kq=0.050.08;對經(jīng)三級變壓的企業(yè),Kq=0.10.15。2.變壓器的功率損失及其計算變壓器的功率損失及其計算變壓器功率損失包括有功功率損失和無功功率損失兩大部分。 (1)變壓器的有功功率損失變壓器的有功功率損失變壓器的有功功率損失由兩部分組成。1)鐵心中的有功功

10、率損失，即鐵損PFe。鐵損在變壓器一次繞組的外施電壓和頻率不變的條件下，是固定不變的，與負荷無關(guān)。鐵損可由變壓器空載實驗測定。變壓器的空載損失Po可認為就是鐵損，因為變壓器的空載電流Io 很小，在一次繞組中產(chǎn)生的有功損失可略去不計。2)有負荷時一、二次繞組中的有功功率損失,即銅損PCu。銅損與負荷電流的平方成正比。銅損可由變壓器短路實驗測定。變壓器的短路損失Pk可認為就是銅損，因為變壓器短路時一次側(cè)短路電壓Uk很小,在鐵心中產(chǎn)生的有功功率損失可略去不計。因此，變壓器的有功功率損失為:(2)變壓器的無功功率損失變壓器的無功功率損失變壓器的無功功率損失也由兩部分組成。1)用來產(chǎn)生主磁通即產(chǎn)生勵磁電

11、流的一部分無功功率，用Qo表示。它只與繞組電壓有關(guān)，與負荷無關(guān)。它與勵磁電流成正比，即: 2)消耗在變壓器一、二次繞組電抗上的無功功率。額定負荷下的這部分無功損失用QN表示。由于變壓器繞組的電抗遠大于電阻，因此QN近似地與短路電壓成正比，即:3.一臺變壓器的經(jīng)濟運行一臺變壓器的經(jīng)濟運行 變壓器的損失包括有功損失和無功損失兩部分，而其無功損失對電力系統(tǒng)來說，通過Kq 換算后,可等效為有功損失,這兩部分之和就是變壓器有功損失的換算值4.兩臺變壓器的經(jīng)濟運行兩臺變壓器的經(jīng)濟運行 若變電站有兩臺型號完全相同的變壓器，假設(shè)變電站的總負荷為S。 一臺變壓器單獨運行時,它承擔的總負荷為S，因此由式(81)可

12、得其變壓器的有功損失換算值為：【例81】 某企業(yè)變電站有兩臺S91250/10型變壓器(Dyn11連接),試計算該主變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷值。解:查表可得S91250/10型變壓器的相關(guān)技術(shù)參數(shù):Po=2.0kW,Pk=11kW,Io%=2.5,Uk%=5;并取Kq=0.1。將這些數(shù)據(jù)分別代入式(83)、(84)和(89),即得到這兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷為 也就是說，單臺變壓器運行在變壓器額定容量的70%左右比較經(jīng)濟；兩臺變壓器運行，每臺變壓器運行在額定容量的50%左右比較經(jīng)濟。返回83提高企業(yè)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高企業(yè)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)1.能正確計算功率因數(shù)。2.掌握提高功率因數(shù)的措

13、施。式中 P功率表測出的三相功率讀數(shù)，kW； I流表測出的線電流讀數(shù)，A； U 電壓表測出的線電壓讀數(shù)，kV。 瞬時功率因數(shù)只用來了解和分析企業(yè)或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況，以便采取適當?shù)难a償措施。一、功率因數(shù)一、功率因數(shù)1.瞬時功率因數(shù)瞬時功率因數(shù)瞬時功率因數(shù)可由功率因數(shù)表(相位表)直接測量,亦可由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出2.平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)亦稱加權(quán)平均功率因數(shù)，按下式計算式中 Wp某一時間內(nèi)消耗的有功電能，由有功電能表讀出，kWh； Wq某一時間內(nèi)消耗的無功電能，由無功電能表讀出，kvarh。我國電業(yè)部門每月向企業(yè)用戶收取電費，規(guī)定電費按月平均功率

14、因數(shù)的高低來調(diào)整。3.最大負荷時的功率因數(shù)最大負荷時的功率因數(shù) 最大負荷時的功率因數(shù)是指在年最大負荷(或計算負荷)時的功率因數(shù)，按下式計算 在供電系統(tǒng)中許多設(shè)備是根據(jù)電磁感應(yīng)原理而工作，依靠磁場來傳送和轉(zhuǎn)換能量的，,如變壓器、電動機、感應(yīng)爐等。它們在運行中不僅消耗有功功率，還需要一定的無功功率，功率因數(shù)因此存在。“無功功率”是磁場能量交換所必需的，是電感性的負載正常工作所必不可少的條件，絕不是“無用功率”。二、提高功率因數(shù)二、提高功率因數(shù) 企業(yè)節(jié)約電能的途徑之一是提高功率因數(shù)。因為輸送同樣的有功功率，功率因數(shù)低則取用的無功功率大，視在功率和總的電流也大，從而導致電能損失和電壓損失的增加。所以電

15、力單位及企業(yè)均希望提高功率因數(shù)。 我國原電力工業(yè)部于1996年制訂的供電營業(yè)規(guī)則明確:“用戶在當?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因數(shù),應(yīng)達到下列規(guī)定：100千伏安及以上高壓供電的用戶功率因數(shù)為0.90以上。其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購轉(zhuǎn)售電企業(yè),功率因數(shù)為0.85以上?！?提高功率因數(shù)的方法主要是提高自然功率因數(shù)和采用人工補償。1.提高自然功率因數(shù)的方法提高自然功率因數(shù)的方法 提高自然功率因數(shù)是指不用任何補償設(shè)備，采用降低用電設(shè)備本身所需的無功功率的方法，從而改善其功率因數(shù)。這主要是從合理選擇和使用電氣設(shè)備，改善它們的運行方式以及提高對它們的檢修質(zhì)量等方面著手，這是提高功率因數(shù)的

16、經(jīng)濟的、積極有效的方法。（1）合理選擇、使用電動機）合理選擇、使用電動機 用于異步電動機勵磁的無功功率占電力系統(tǒng)總無功功率的70%左右，合理選用異步電動機是提高自然功率因數(shù)的重要措施之一。應(yīng)保證電動機經(jīng)常在75%以上的負荷狀態(tài)下運行，盡量減少備用容量。有條件時異步電動機可采用Y-減壓啟動方式。電動機負載率與功率因數(shù)、效率的關(guān)系見表（2）適當降低電動機的運行電壓）適當降低電動機的運行電壓 異步電動機輕載運行時，可適當降低其運行電壓，以提高自然功率因數(shù)和節(jié)約電能。（3）安裝空載自動斷電裝置）安裝空載自動斷電裝置 對于存在周期性空載運行的電動機，可安裝空載自動斷電裝置，以控制電動機的空載損失。因為空

17、載時電動機消耗的無功功率占額定負載時消耗無功功60%70%，所以安裝空載自動斷電裝置，可以使電動機的自然功率因數(shù)顯著提高。(4)提高電動機的檢修質(zhì)量提高電動機的檢修質(zhì)量 由于振動或彎曲，以及軸承的磨損或偏心，使電動機的氣隙不均或過大，磁阻增大，導致電動機的無功功率增加。因此，應(yīng)定期檢修電動機并提高檢修質(zhì)量。電動機是運行費用大于成本費用的設(shè)備，必要時應(yīng)淘汰舊電動機，更換為新電動機。（5）合理選擇與使用變壓器）合理選擇與使用變壓器 合理選擇變壓器的容量，低損耗變壓器的最佳負荷率約為50%；及時切除空載變壓器,減少變壓器的空載損失；變壓器應(yīng)實行并聯(lián)運行，并聯(lián)運行的變壓器應(yīng)根據(jù)負荷變化特點實行經(jīng)濟運行

18、；根據(jù)電網(wǎng)運行情況及時調(diào)整變壓器的分接開關(guān)，以防止變壓器過勵磁。（6）調(diào)整工藝生產(chǎn)過程，改善設(shè)備運行制度）調(diào)整工藝生產(chǎn)過程，改善設(shè)備運行制度 在生產(chǎn)工藝允許的條件下，將消耗無功功率大的設(shè)備安排在系統(tǒng)無功負荷低谷時運行。（7）采用電纜供電或減小架空線幾何間距）采用電纜供電或減小架空線幾何間距 因為電纜線路的電抗為零，電纜供電沒有無功損耗，并且電纜線路的電容電流較大(電纜各相之間及各相對外皮之間就像電容器一樣，當電纜充電后,就會有微小的電流，這個電流稱為電纜的電容電流)，有一定的無功補償作用。（8）均衡變壓器負荷）均衡變壓器負荷 對于使用多臺變壓器的企業(yè),均衡各變壓器的負荷可以減少變壓器阻抗中的無功損耗。2.無功補償無功補償 企業(yè)(尤其是耗電量高的單位)僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的方法一般不能滿足要求還需裝設(shè)無功補償裝置，對功率因數(shù)進行人工補償。 無功補償?shù)幕驹砭褪前丫哂腥菪詿o功功率負荷的裝置并接在感性負荷的電路中，由于感性和容性負荷之間實現(xiàn)了能量互相交換，因此感性負荷所應(yīng)吸收的無功功率能從容性補償設(shè)備輸出的容性無功功率中獲得，從而使電源不再通過線路輸送無功功率。 企業(yè)中普遍采用在需補償?shù)碾娐飞喜⒙?lián)電力電容器的方法來提高功率因數(shù)。三、無功補償方式三、無功補償方式1.集中補償集中補償 集中補償就是把電容器組集中安裝在變電站的一次側(cè)或二次側(cè)母線上。集中補償方