第9章 节电

null第九章 节电第九章 节电9.1 节电的意义和途径 9.2 工厂用电的功率因数 9.3 变压器的节电 9.4 电动机的节电 9.5 功率因数的电容补偿9.1 节电的意义和途径9.1 节电的意义和途径 华南理工大学 电力学院 程小华9.1.1 节电的意义 9.1.2 节电的一般途径9.1.1 节电的意义9.1.1 节电的意义0 概述 1 缓和电力供需矛盾 2 提高电能使用的经济效益 3 加速工艺、设备的改造，促进技术进步 0 概述0 概述 随着工农业生产的不断发展，机械化、自动化程度的不断提高，对电能的需求量在迅速增加。电力工业尽管发展很快，仍满足不了工农业和人民生活的需求。一些地区存在着程度不同的缺电情况。 缺电的原因，除了发电装机容量不足外，还存在着一次能源供应量不能满足发电需要，以及普通存在着的电能使用不合理与浪费的现象。为了缓和目前电力供应紧张的局面，应坚持开源与节流并重的方针，并应把节电放在优先地位。节电是我国发展国民经济必须长期坚持的方针。节电的意义主要有以下几方面： 1 缓和电力供需矛盾1 缓和电力供需矛盾 在全国范围内，普遍开展节约用电活动，可使有限的能源，用于更多的生产部门，为社会创造更多的财富。2 提高电能使用的经济效益2 提高电能使用的经济效益 节约用电，既可减少电费开支，降低产品的成本，又可为国家、工厂企业积累更多的资金，有利于扩大再生产。3 加速工艺、设备的改造，促进技术进步3 加速工艺、设备的改造，促进技术进步 节约用电工作的不断深入开展，必将促进对落后设备、落后工艺的革新、改造和挖潜。从而在一定条件下，大大提高生产能力，也将大幅度地降低电能损耗。 总之，节约用电是一项不投资或少投资，就能取得很大经济效益的工作，对于国民经济的发展，具有十分重要的意义。 9.1.2 节电的一般途径9.1.2 节电的一般途径0 概述 1 建立科学的定额 管理制度 档案管理制度下载食品安全管理制度下载三类维修管理制度下载财务管理制度免费下载安全设施管理制度下载 2 提高全厂电能利用率 3 实行计划用电，并利用工业余热发电供热0 概述0 概述 节约用电是一项涉及面很广的社会工作，应充分利用一切宣传手段，广泛宣传节约用电的意义和方法。工厂供电系统的节约用电一般有以下途径。1 建立科学的定额管理 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 1 建立科学的定额管理制度 制定用电定额，是实现科学管理的一项基础工作，也是挖掘节电潜力的一项主要措施。抓定额管理，要从用电大户及耗电大的产品入手，逐步积累经验，普遍进行考核。 企业下达定额要落实到车间、班组和机台，并充分利用经济杠杆作用，鼓励和调动群众节电的积极性，切实做到节能受奖、奖惩分明。 2 提高全厂电能利用率2 提高全厂电能利用率 所谓电能利用率，指工厂全部有效电能，与总消耗电能(全厂供给的电能)之比，即：2 续12 续1 供给电能与有效电能的差值，即损耗的电能。在损耗电能中，包括设备损耗与管理损耗。设备损耗是电能在输送、转换、传递和作功过程中，为了克服电、机械和其他原因造成的阻力，而在电气设备和生产机械中损耗的电能。设备性能差，能源转换传递次数多，造成的设备损耗就大。管理损耗是由于管理不当造成的电能损耗，包括操作水平低，工艺参数不合理，工序间不协调以及管理不善等原因造成的产量下降，产品报废，发生事故和生产各环节能量浪费(跑、冒、滴、漏)等引起的电能损耗。 2 续22 续2 同时，重视和设法提高电能利用率，不仅可有效地达到节约用电的目的，而且可促使工厂企业的管理等各方面得到改善，做到优质、高产、低耗。 3 实行计划用电，并利用工业余热发电供热3 实行计划用电，并利用工业余热发电供热 实行计划供用电，不仅是缓解我国当前能源紧张情况的必要措施，也是促进国民经济全面发展应长期坚持的方针。工厂供电系统，厂内各车间用电均要按计划，并通过计量，严格考核。对非生产用电，要严加管理，防止浪费。 在有条件的工厂，尽可能利用工业余热发电以解决电力供应不足，或直接利用一次能源供热，以减少能源转换中的能量损耗。 9.2 工厂用电的功率因数9.2 工厂用电的功率因数 华南理工大学 电力学院 程小华9.2.1 功率因数的基本概念 9.2.2 改善功率因数的方法9.2.1 功率因数的基本概念9.2.1 功率因数的基本概念 华南理工大学 电力学院 程小华1 无功功率与有功功率 2 功率因数对供电系统的影响 3 工厂常用的功率因数计算方法1 无功功率与有功功率1 无功功率与有功功率 供电系统中的用电设备，多数是利用磁场工作。例如，变压器、电动机，等。磁场所具有的能量是由电源供给的，但是变压器和电动机在能量转换过程中所建立的交变磁场，在一个周期内，吸收、释放的功率相等，它们只是与电源之间进行能量的互换，并没有消耗能量。这种功率称之为感性无功功率。这类设备称为感性负荷。 电容也不消耗能量，电容的功率称为容性无功功率。相应的设备称为容性负荷，例如并接于电网的电容器等。1 续11 续1 功率因数 交流电路中电压和电流之间相位差角(功率因数角)的余弦，叫做功率因数，在数值上，是有功功率与视在功率之比，即cosφ=P／S。 功率因数的大小与用户负荷性质有关。在一定有功功率条件下，当用户所需感性无功功率愈大时，其cosφ值愈小。 2 低功率因数对供电系统的影响2 低功率因数对供电系统的影响 华南理工大学 电力学院 程小华1) 增加供电系统的设备容量和投资 2) 增大线路和变压器的功率和电能损耗，增加年运行费用 3) 增大线路和变压器电压损失，降低电压质量 2续1：1) 增加供电系统的设备容量和投资2续1：1) 增加供电系统的设备容量和投资 华南理工大学 电力学院 程小华由图可见：P为常数时，当用户所需Q愈大，其S也愈大。为满足用户用电需要，供电线路导线截面和变压器容量也愈大，因而增加供电系统的设备投资。 2续2：2) 增大线路和变压器的功率和电能损耗，增加年运行费用2续2：2) 增大线路和变压器的功率和电能损耗，增加年运行费用 华南理工大学 电力学院 程小华 线路和变压器的功率损耗的大小，与其通过的电流平方成正比。如果cosφ小，在P一定时则I大，功率损耗和电能损耗也随之增大。即 2续3：3) 增大线路和变压器电压损失，降低电压质量2续3：3) 增大线路和变压器电压损失，降低电压质量 华南理工大学 电力学院 程小华 在电网中，配电线路的电抗约比电阻大2~4倍，变压器的电抗为电阻的5~l0倍，所以无功功率的增大，必然使电网电压损失随之增加，供电电压质量下降。 2续42续4 华南理工大学 电力学院 程小华 由以上分析可以看出，无功功率的增大，使cosφ降低，无论对供电系统和工厂内部都是不利的。因此，改善功率因数，是电业部门和工厂企业都应重视的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 3 工厂常用的功率因数计算方法3 工厂常用的功率因数计算方法 华南理工大学 电力学院 程小华0）概述 1）瞬时功率因数 2）月平均功率因数 3）自然功率因数 4）总功率因数3 续1：0）概述3 续1：0）概述 华南理工大学 电力学院 程小华 用电负荷的功率因数，一般是随着负荷的性质的变化及电压的波动而变动的。 在讨论改善功率因数的措施之前，首先对工厂常用的功率因数的定义及计算方法简介如下。3 续2：1）瞬时功率因数3 续2：1）瞬时功率因数 瞬时功率因数是用户某一时刻的实际功率因数值。其值可由功率因数 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf (又叫相位表)随时直接读出，或者根据电流表、电压表和有功功率表在同一瞬时的读数，按下式计算求得：3 续3：3 续3： 观察瞬时功率因数的变化情况，可以帮助分析及判断工厂或车间无功功率的变化规律，以便采取相应的补偿措施，并为今后进行同类设计提供参考资料。 3 续4：2）月平均功率因数3 续4：2）月平均功率因数 指某一月内功率因数的平均值。它实际是加权平均值，又称月加权平均功率因数。可由有功电度表及无功电度表的月积累数字计算求得：3 续53 续5 华南理工大学 电力学院 程小华 月平均功率因数是电业部门调整收费 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的依据。如有的地区电力系统，功率因数以0.9为界，对cosφ低于0.9的部门实行罚款。 3续6：3）自然功率因数3续6：3）自然功率因数 华南理工大学 电力学院 程小华 自然功率因数是指用电设备在没有安装专门的人工补偿装置（电容器、调相机）情况下的功率因数。 自然功率因数分瞬时值和月平均值两种。 3 续7：4）总功率因数3 续7：4）总功率因数 华南理工大学 电力学院 程小华 工厂装人工补偿装置后的功率因数称为总功率因数。它也分为瞬时值和月平均值两种。 9.2.2 改善功率因数的方法9.2.2 改善功率因数的方法 华南理工大学 电力学院 程小华1 提高自然功率因数 2 采用人工补偿1 提高自然功率因数1 提高自然功率因数 华南理工大学 电力学院 程小华 合理选择和使用电气设备，减少用电设备本身所吸收的无功功率，即提高自然功率因数，是改善功率因数的基本措施。 电动机、变压器等感性负荷是吸收无功功率最多的用电设备，选用的容量愈大，吸收无功功率愈大。如果这些设备经常处于空载或轻载运行，功率因数和设备效率都会降低，这是不经济的。所以，要避免大马拉小车。 2 采用人工补偿2 采用人工补偿 华南理工大学 电力学院 程小华 装设静电电容器、调相机等设备，供给用电设备所需的无功功率，以提高全厂总功率因数的方法，称为功率因数的人工补偿。 目前，在工厂、企业内广泛采用加装静电电容器的人工补偿方式。 9.3 变压器的节电9.3 变压器的节电 华南理工大学 电力学院 程小华9.3.1 有关经济运行的基本概念 9.3.2 变压器的效率、经济负荷系数9.3.1 有关经济运行的基本概念9.3.1 有关经济运行的基本概念 华南理工大学 电力学院 程小华1 经济运行 2 无功功率经济当量------无功当量1 经济运行1 经济运行 华南理工大学 电力学院 程小华 电力网的经济运行，通常指使整个系统中的有功功率损耗最小，能获得最佳经济效益的运行方式。 工厂变电所中变压器的经济运行，是使变压器总的有功损耗最小的运行。 2 无功功率经济当量------无功当量2 无功功率经济当量------无功当量 华南理工大学 电力学院 程小华 静态、片面来看，整个系统中的有功损耗等于各设备有功损耗之和。 动态、全面来看，整个系统中的有功损耗，不仅与各设备的有功损耗有关，而且与各设备的无功损耗有关。因为：无功损耗的增大，必然伴随着电流的增大，而电流的增大，势必导致I2Rt（哀方阿梯）即有功损耗的增大。2 续12 续1 华南理工大学 电力学院 程小华 为了计算设备无功损耗在系统中引起的有功损耗的增加，引入无功功率经济当量这一概念，简称无功经济当量，或无功当量。无功经济当量也代表了由于装设人工无功补偿设备所得的经济效益。 它的物理意义是：每补偿1kvar无功功率，在系统中引起有功损耗减少的数值。即： 2 续22 续2 华南理工大学 电力学院 程小华2 续32 续3 华南理工大学 电力学院 程小华 无功经济当量的大小，与系统的容量、结构及计算点的具体位置等因素有关。 距离电源愈远的工厂变电所，无功当量愈大，亦即装设无功补偿装备后所得经济效益愈高。 通常，工厂变电所的无功当量kq为0.02—0.1，其中由发电机母线直接送至工厂变电所的，无功当量kq取为0.02—0.04；经两级变压的可取0.05—0.07，经三级变压的可取0.08—0.1。 9.3.2 变压器的效率、经济负荷系数9.3.2 变压器的效率、经济负荷系数 华南理工大学 电力学院 程小华1 变压器效率定义式 2 经济负荷系数----变压器效率最高时的负荷系数1 变压器效率定义式（简称 变效定义式）1 变压器效率定义式（简称 变效定义式） 华南理工大学 电力学院 程小华 变压器输出功率与输入功率之比，称为变压器的效率。如不计无功影响时，变压器效率可以用百分数表示如下：2 经济负荷系数----变压器效率最高时的负荷系数2 经济负荷系数----变压器效率最高时的负荷系数 华南理工大学 电力学院 程小华 变压器实际容量与额定容量之比称为变压器的负荷系数。 在铁损与铜损相等时，变压器效率达到最大值，此时的负荷系数，称为经济负荷系数。 一般配电变压器负荷系数约为0.4—0.7时，变压器的效率最高。 9.4 电动机的节电9.4 电动机的节电 华南理工大学 电力学院 程小华9.4.1 原则 9.4.2 提高电动机效率的措施9.4.1 原则9.4.1 原则 华南理工大学 电力学院 程小华 在工业用电动机中，异步电动机是使用最多的一种。所以本节分析以异步电功机为主。 电动机节电的原则是：容量与负载相适应。即：不要大马拉小车，也不要小马拉大车。 9.4.2 提高电动机效率的措施9.4.2 提高电动机效率的措施 华南理工大学 电力学院 程小华措施一：选容量--------合理选择马达容量。 一般异步电动机的额定效率和额定功率因数，按负荷系数在75-100％的范围内设计。所以电动机额定输出功率的选择，应为负荷功率的1.10-1.15倍为宜。 如果电动机经常在低负荷下运行，即所谓“大马拉小车”，不仅设备容量浪费，而且电动机的效率和功率因数都随之变坏，电能损耗增加，经济效益降低。 9.4.2 提高电动机效率的措施9.4.2 提高电动机效率的措施 华南理工大学 电力学院 程小华措施一：选容量---合理选择马达容量。 措施二：改电压---改变供电电压 措施三：限空转---限制异步电动机空转时间 措施四：提高电动机的检修质量 措施五：提高机组的传动效率措施二：改电压-----改变供电电压措施二：改电压-----改变供电电压 对于轻负荷的电动机，适当降低电压，则电动机的转矩减少，输出功率降低。但由于电压降低，空载电流减小，铁损减少，因而电动机功率因数和效率基本维持不变。 对于中小型异步电动机(容量＞3kW)，当负荷低到50％以下时，常采用改变电动机定子绕组接线(由Δ接线改为Y接线)的方法，使电动机降压运行。从而减少了电动机无功功率需用量，提高了功率因数，达到节约电能的目的。 电动机其他降压运行的方法，还有用自耦变压器降压；用调压器调压；用电抗器或电容器降压，改变电动机绕组接线法等等。 措施三：限空转---限制异步电动机空转时间措施三：限空转---限制异步电动机空转时间 电动机空载运行时其输出功率为零。但是此时铁损、机械损耗仍然存在，也即仍在消耗无功功率和有功功率。而在各种机械的生产过程中空载间断时间又是不可避免的。因此，对于工厂中空载运行持续时间较长的电动机，应及时停下，或对每台电动机规定开停及运行时间表，以减少空载运行造成的电能浪费。尤其对于开停频繁的工作机械，最好应用程序控制装置，进行合理管理。 措施四：提高电动机的检修质量措施四：提高电动机的检修质量 电动机检修质量的好、坏，对工厂自然功率因数的影响很大。在修理电动机时，应准确按照电动机的各项额定数据进行，否则将增加无功功率的需要量，从而使功率因数恶化，例如若每相匝数比原匝数减少，则无功需要量增大（这是因为：据4.44fNφ公式，每相匝数少了，每极磁通就会多，励磁磁势就会大，由于每相匝数少，从而励磁电流更加大。）；空气隙加大无功需要量也将增加。（这是因为：气隙大了，磁阻增加了，从而磁势增加了，励磁电流增加了。） 措施五：提高机组的传动效率措施五：提高机组的传动效率 提高机组的传动效率是基本的节能措施。因为一台低效率的生产传动机构，即使应用高效率的电动机，受益也是不大的。 9.5 功率因数的电容补偿9.5 功率因数的电容补偿 华南理工大学 电力学院 程小华9.5.1 电容器并联补偿原理 9.5.2 电容器容量的选择 9.5.3 电容器接线方式的选择 9.5.4 电容器的补偿方式9.5.1 电容器并联补偿原理9.5.1 电容器并联补偿原理 华南理工大学 电力学院 程小华 电容器对负载电流有移相降幅作用-----并联电容器使总的负载电流相位移动，幅值降低。 9.5.1 续19.5.1 续1 华南理工大学 电力学院 程小华 顺便指出，在电力系统中也常采用串联补偿。其作用与并联补偿不同。串联补偿，主要用于送电线路，将电容器与线路串联．可以改变线路参数，从而减小线路的电压损失，提高末端电压水平和线路输送能力，并减少网络功率损耗和电能损耗。但在工厂企业内部采用较少。 9.5.2 电容器容量的选择9.5.2 电容器容量的选择 华南理工大学 电力学院 程小华1 电容器容量与电容值的关系 2 电容器电流的计算 3 补偿容量的计算 4 对电动机进行个别补偿时电容器容量的计算1 电容器容量与电容值的关系1 电容器容量与电容值的关系 电容器的基本特征是储存电荷。 电容值C，是电容器的—个参数，它的物理意义是表示储存电荷能力的大小。通常把在单位电压作用下，电容器极板上所储存的电荷量，称为该电容器的电容值C，即：C=q/U 式中 q——电容器所储存的电荷量(C)； U——电容器两端施加的电压(V)； C——电容器电容值，单位法拉(F)。因(F)太大，所以通常用微法拉(μF)或微微法(pF)进行计量。 1 续11 续1 当电容器两端施以正弦交流电压U时，它发出的无功功率(或无功容量)Qc为： 1 续2：例题9-11 续2：例题9-1某台电容器型号为YY0.4-12-l，电容量为239 μF，频率50Hz，问该电容器实际容量是多少? 2 电容器电流的计算2 电容器电流的计算 华南理工大学 电力学院 程小华2 续12 续12 续2：例题9-22 续2：例题9-2有30台YY0.5-12-1型电容器，组成Δ型接线，接于10.5kv母线上，求容量、电流。 3 补偿容量的计算3 补偿容量的计算 华南理工大学 电力学院 程小华 用电容器改善功率因数，可以获得经济效益。但是，电容性负荷过大，会引起电压升高，带来不良影响。所以，在用电容器进行无功功率补偿时，应适当选择电容器的安装容量。通常电容器的补偿容量可按下式确定： 3 续13 续1 华南理工大学 电力学院 程小华3 续23 续2 华南理工大学 电力学院 程小华 计算容量时，应考虑实际运行电压可能与额定电压不同，电容器能补偿的实际容量也不同于额定容量。电容器技术数据中的额定容量指额定电压下的无功容量，当电容器实际运行电压为U时，则电容器实际容量应按下式换算： 3 续33 续3 华南理工大学 电力学院 程小华3 续43 续4 华南理工大学 电力学院 程小华 常把补偿前后的功因角正切差，称为补偿率。补偿率在选择计算时有表可查。3 续5：例9-33 续5：例9-3某用户为两班制生产，最大负荷月的有功用电量为75000度，无功用电量为69000度， 问该户的月平均功率因数是多少？欲将功率因数提高到0.9，问需装电容器组的总容量应当是多少? 3 续63 续64 对电动机进行个别补偿时电容器容量的计算4 对电动机进行个别补偿时电容器容量的计算 华南理工大学 电力学院 程小华 当对电动机进行个别补偿时，其电容器容量的计算，应以电动机空载时补偿的功率因数接近1为宜。不能按电动机带负荷情况下计算补偿容量。因为，若带负荷时补偿至单位功因，则空载肘将会出现过补偿。此时电动机切断电源后，电容器放电供给电动机励磁，能使旋转着的电动机成为感应发电机，使电压超过额定电压数倍，对电动机和电容器的绝缘不利。所以，对于个别补偿的电动机，其补偿容量应用下式确定：4 续14 续1 华南理工大学 电力学院 程小华9.5.3 电容器接线方式的选择9.5.3 电容器接线方式的选择1 看额定电压 2 看短路容量1 看额定电压1 看额定电压 三角形还是星形-----看电压：电容器输出的无功容量分别与电容器的端电压平方和频率成正比。电网电压如果高于电容器额定电压，电容器将过负荷运行；反之，电容器的输出容量将降低。所以，安装电容器时，应使它的端电压尽可能接近其额定电压。 当单相电容器的额定电压与电网额定电压相同时，三相电容器组应采用三角形接线。采用星形接线，电容器输出容量将减小，显然不合适。 1 续11 续1 当单相电容器的额定电压低于电网额定电压时，应采用星形接线，或几个电容器串联后，使每相电容器组的额定电压高于或等于电网额定电压，再接成三角形接线。 2 看短路容量2 看短路容量 三角形还是星形-----看短路容量：在短路容量较小的工厂变电所，多采用三角形接线。这是因为：电容器接成三角形时，任一电容器击穿短路时，将导致三相线路的两相短路，短路电流很大，有可能引起电容器爆炸。这对高压电容器特别危险。因此短路容量大的变电所，不宜采用三角形接线。 9.5.4 电容器的补偿方式9.5.4 电容器的补偿方式 华南理工大学 电力学院 程小华 原则：为了提高用户补偿装置的经济效益，减少无功功率的传送，应尽量就地配置。 方式：电容器的补偿方式是指电容器的配置方式，有三种： 1 高压集中配置 2 低压成组配置 3 个别配置1 高压集中配置1 高压集中配置 华南理工大学 电力学院 程小华 将电容器组接在变(配)所6~l 0kv高压母线上。电容器组的容量按变配所总的无功负荷来选择。 这种补偿方式的电容器组，利用率较高，能够减少电网和用户变压器及供电线路的无功功率，但不能减少工厂内部配电网路的无功负荷。 2 低压成组配置2 低压成组配置 华南理工大学 电力学院 程小华 将电容器组分别安装在各车间低压配电盘的母线上。这样受电变压器及变配所至车间的线路，在无功负荷减少时都可以收到补偿效益，且运行维护方便。在中小型工厂中应用较普遍。 3 个别配置3 个别配置 华南理工大学 电力学院 程小华 将电容路直接安装在用电设备附近，一般和用电设备合用一套开关，与用电设备同时投入运行和断开。 这种补偿的优点是补偿效果好，缺点是总投资大、电容器的利用率低。 对于连续运行的用电设备且容量大时，所需补偿的无功负荷较大，一般采用个别补偿较为合适。 The EndThe End