工廠供配電技術(shù)第九章

1、思思 考考 題題第一節(jié)第一節(jié) 電能節(jié)約的意義電能節(jié)約的意義 第二節(jié)第二節(jié) 工廠電能節(jié)約的一般措施工廠電能節(jié)約的一般措施 第三節(jié)第三節(jié) 工廠供用電設(shè)備的電能節(jié)約工廠供用電設(shè)備的電能節(jié)約* 第四節(jié)第四節(jié) 無功功率的人工補(bǔ)償無功功率的人工補(bǔ)償 第九章第九章 工廠的電能節(jié)約工廠的電能節(jié)約第一節(jié)第一節(jié) 電能節(jié)約的意義電能節(jié)約的意義天然能源： 自然界本來存在的能源，稱為天然能源或一次能源。如太陽能、煤、石油、天然氣、水力、風(fēng)力、地?zé)?、原子能、潮汐能、生物能等等，都是天然能源人工能源?天然能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)化而形成的新能源，稱為人工能源或二次能源。電能是應(yīng)用最廣泛的二次能源。此外，汽油、煤氣、沼氣、液化氣、焦

2、炭及各種余熱等也都是二次能源。 能源是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個重要因素。 電能是一種高價的二次能源，它只利用了一次能源的30左右。因此，節(jié)約電能又是節(jié)約能源工作中的一個重要方面。 節(jié)約電能就是通過采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理和對環(huán)境保護(hù)無妨礙的措施，用以消除 供用電過程中的電能浪費(fèi)現(xiàn)象，提高電能的利用率。 節(jié)約電能既可減少工廠的電費(fèi)開支，降低單位產(chǎn)品的電能消耗，又能在一定條件下提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。 節(jié)約電能是一項(xiàng)不投資或少投資就能取得很大經(jīng)濟(jì)效益的工作，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，具有十分重要的意義。 第二節(jié)第二節(jié) 工廠電能節(jié)約的一般措施工廠電能節(jié)約的一般措施一、

3、加強(qiáng)工廠供用電系統(tǒng)的科學(xué)管理（一）加強(qiáng)能源管理，建立管理機(jī)構(gòu)和制度 廠礦企業(yè)都要建立專門的能源管理機(jī)構(gòu)，對各種能源（包括電能）進(jìn)行統(tǒng)一管理。 （二）實(shí)行計劃供用電，提高電能的利用率 對用電單位的功率與電能進(jìn)行監(jiān)督，許多工廠都裝有電力定量器。 對于工廠的非生產(chǎn)用電也要加強(qiáng)管理，防止浪費(fèi)。（三）實(shí)行負(fù)荷調(diào)整，“削峰填谷”，提高供電能力 根據(jù)供電系統(tǒng)的電能供應(yīng)情況及各類用戶不同的用電規(guī)律，合理地、有計劃地安排和組織各類用戶的用電時間。 實(shí)行分時電價制可以有效地促使用戶“削峰填谷”。 （四）實(shí)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，降低電力系統(tǒng)的能耗 所謂經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，就是一種能使整個電力系統(tǒng)的電能損耗減少、經(jīng)濟(jì)效益提高的運(yùn)

4、行方式 （五）加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，提高設(shè)備的檢修質(zhì)量 搞好供用電系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和用電設(shè)備的檢修，可減少電能損耗，節(jié)約電能。二、搞好工廠供用電系統(tǒng)的技術(shù)改造（一）逐步淘汰現(xiàn)有低效率的供用電設(shè)備 以高效節(jié)能的用電設(shè)備替換低效率的用電設(shè)備，節(jié)能效果十分顯著。 （二）改造現(xiàn)有的工廠供配電系統(tǒng)，降低線路損耗 對現(xiàn)有的不盡合理的供配電系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行技術(shù)改造，降低線路損耗，節(jié)約電能。 （三）合理地選擇供用電設(shè)備容量，或進(jìn)行技術(shù)改造，提高設(shè)備的負(fù)荷率 合理地選擇設(shè)備容量，發(fā)揮設(shè)備潛力，提高設(shè)備的負(fù)荷率和使用率，這也是節(jié)電的基本措施之一。 （四）改革落后工藝，改進(jìn)操作 生產(chǎn)工藝不僅對產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量有著決定性的影響，而且

5、也關(guān)系到產(chǎn)品用電量的多少。 （五）提高功率因數(shù) 功率因數(shù)是衡量工廠供電系統(tǒng)電能利用程度及電氣設(shè)備使用狀況的一個具有代表性的重要指標(biāo)，提高功率因數(shù)可以降低電能損耗。 在盡量提高自然功率因數(shù)的情況下，工廠的功率因數(shù)如果仍達(dá)不到供電部門的要求時，則應(yīng)該考慮無功功率的人工補(bǔ)償 。第三節(jié)第三節(jié) 工廠供用電設(shè)備的電能節(jié)約工廠供用電設(shè)備的電能節(jié)約*一、電力變壓器的電能節(jié)約 電力變壓器在供用電設(shè)備中，是效率最高的設(shè)備之一。 主要考慮：應(yīng)選用新型低損耗（即節(jié)能型）電力變壓器；合理選擇電力變壓器的容量；實(shí)行電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，避免變壓器輕負(fù)荷運(yùn)行。 （一）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量的概念 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指能使整個電

6、力系統(tǒng)的有功損耗最小，能獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的設(shè)備運(yùn)行方式。 無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量Kq，它表示電力系統(tǒng)多發(fā)送1kvar的無功功率時，將在電力系統(tǒng)中增加的有功功率損耗kW數(shù) 。（二）一臺變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷計算 一臺變壓器在負(fù)荷為S時的有功損耗換算值為 變壓器的空載無功損耗Q0可近似地由下式計算變壓器額定負(fù)荷時的無功損耗QN可近似地由下式計算 變壓器運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷經(jīng)濟(jì)負(fù)荷Sec.T下，就必須滿足變壓器單位容量的有功損耗換算值P/S為最小值的條件。因此令d（P/S）/d0， 變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷與變壓器額定容量之比，稱為變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷系數(shù)或經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率，用Kec.T表示，即 一般電力變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為一般電力

7、變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為5050左右。左右。例例9-1 試計算SL7-500/10型變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷及經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率。解解 查附錄表-5得SL7-500/10型變壓器的有關(guān)數(shù)據(jù)：P0 1.08kW，Pk6.9 kW，I0 2.1，Uk 4。由式（9-2）得Q0 0.021500kVA10.5kvar由式（9-3）得QN 0.04500 kVA20kvar取Pk0.1。由式（9-5）可得此變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為因此變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷為（三）兩臺變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷計算 設(shè)變電所有兩臺同型號同容量（SN）的變壓器，變電所的總負(fù)荷為S。 一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，它承擔(dān)總負(fù)荷S 。 兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行時，每臺承

8、擔(dān)負(fù)荷 。 由此可求得判別兩臺變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷為 如果是n臺同型號同容量的變壓器，則判別n臺與n1臺經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷為例例9-2 某廠變電所裝有兩臺SL7-500/10型變壓器，試計算此變電所變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷值。解解 全部利用例9-1的變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)，代入式（9-6）即得判別此變電所兩臺變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷為（取Kq0.1） 因此，如果負(fù)荷S346kVA，則宜于一臺運(yùn)行；如果負(fù)荷S346kVA，則宜于兩臺運(yùn)行。二、電動機(jī)的電能節(jié)約二、電動機(jī)的電能節(jié)約 電動機(jī)是應(yīng)用最廣的電氣設(shè)備之一，所消耗的電能約占全部工業(yè)生產(chǎn)用電量的60，因此，電動機(jī)的節(jié)電問題顯得十分重要。（一）選用高

9、效節(jié)能電動機(jī) 重點(diǎn)提高電動機(jī)的效率（二）合理選擇和使用電動機(jī)1合理選擇電動機(jī)的類型 2合理選擇電動機(jī)的容量 3合理選擇電動機(jī)的電壓等級4合理選擇電動機(jī)的負(fù)荷特性 （三）電動機(jī)的節(jié)電調(diào)速方式1交流感應(yīng)電動機(jī)的節(jié)電調(diào)速方式（1）電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速 （2）液力耦合器調(diào)速 （3）晶閘管串級調(diào)速 （4）變頻調(diào)速 2.直流電動機(jī)的節(jié)電調(diào)速方式（1）晶閘管-電動機(jī)組調(diào)速方式（2）晶閘管斬波器調(diào)速方式（四）提高電動機(jī)的功率因數(shù)1.合理地選擇電動機(jī)容量 2.采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)速方式 3.一聯(lián)結(jié)變換 （1）長期輕負(fù)荷運(yùn)行的感應(yīng)電動機(jī) （2）改變電動機(jī)繞組的聯(lián)結(jié)法 4.繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)同步化運(yùn)行 5.減少電動機(jī)的空載損

10、耗 6.提高電動機(jī)的檢修質(zhì)量 檢修后空氣隙應(yīng)保持原來的尺寸與均勻性； 重繞繞組每相匝數(shù)不應(yīng)少于原有繞組匝數(shù)； 重繞繞組每組的總截面不應(yīng)小于原有繞組每相的截面。7.采用同步電動機(jī) 同步電動機(jī)與感應(yīng)電動機(jī)比較，其轉(zhuǎn)速恒定不變，與負(fù)荷大小沒有關(guān)系；而它的功率因數(shù)是可調(diào)的，能夠在cos1的情況下運(yùn)行；且在運(yùn)行中可以調(diào)節(jié)勵磁電流。 三、電焊機(jī)的電能節(jié)約三、電焊機(jī)的電能節(jié)約 電焊機(jī)產(chǎn)生大量無功負(fù)荷。電焊機(jī)不規(guī)則地、間歇性地工作，其空載時間一般大于工作時間，空載時的功率因數(shù)只有0.10.3，因此，電焊機(jī)在空載時斷開電源具有較好的節(jié)電效果。四、電熱設(shè)備的電能節(jié)約四、電熱設(shè)備的電能節(jié)約（一）電熱設(shè)備的類型 1.

11、電阻爐 2.感應(yīng)爐 3.電弧爐 4.高頻電場加熱設(shè)備 （二）電熱設(shè)備的節(jié)電措施 電熱設(shè)備的節(jié)電措施，主要就是設(shè)法降低其運(yùn)行中的電損耗和熱損耗 1.正確地選擇加熱能源 2.合理的熱工設(shè)計是節(jié)電的一項(xiàng)重要措施 3.減少爐體的熱損耗 4.改革夾具和料筐 5.改善電熱元件的發(fā)熱材料 6.改進(jìn)操作工藝 7.改造短網(wǎng)結(jié)構(gòu) （1）減少短網(wǎng)電阻 縮短短網(wǎng)長度 減小接觸電阻 采用水冷短網(wǎng) （2）減少短網(wǎng)周圍的鐵磁物質(zhì) （3）合理選擇短網(wǎng)的電流密度 （4）改變短網(wǎng)的布線方式，減少短網(wǎng)的電感 五、電氣照明的電能節(jié)約五、電氣照明的電能節(jié)約 采用高效電光源，提高光源的效率 降低照明電路的損耗 提高光通量的利用系數(shù) 采用

12、節(jié)電的照明系統(tǒng) 充分利用自然光源 第四節(jié)第四節(jié) 無功功率的人工補(bǔ)償無功功率的人工補(bǔ)償一、無功功率人工補(bǔ)償設(shè)備 常用的無功功率人工補(bǔ)償設(shè)備，主要有同步補(bǔ)償機(jī)（又叫同期調(diào)相機(jī)）和并聯(lián)電容器。 同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器一般只適應(yīng)于補(bǔ)償變動不快的無功功率，即對無功功率進(jìn)行靜態(tài)補(bǔ)償。二、并聯(lián)電容器的結(jié)線 通常分為結(jié)線和結(jié)線兩種方式，而大多數(shù)采用結(jié)線。 采用結(jié)線的容量C（）為結(jié)線容量C（Y）的倍； 若任一電容器斷線，三相線路仍得到無功補(bǔ)償 ； 電容器采用結(jié)線也存在一定缺點(diǎn)，在一相電容器發(fā)生短路故障時，就形成兩相直接短路，短路電流很大，有可能引起電容器爆炸，使事故擴(kuò)大。 三、并聯(lián)電容器的裝設(shè)位置 并聯(lián)電容器在

13、工廠供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，有高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和低壓單獨(dú)就地補(bǔ)償?shù)热N方式。 （一）高壓集中補(bǔ)償 高壓集中補(bǔ)償是將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變電所的610kV母線上 （二）低壓集中補(bǔ)償 低壓集中補(bǔ)償是將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上 （三）單獨(dú)就地補(bǔ)償 單獨(dú)就地補(bǔ)償，又稱個別補(bǔ)償，是將補(bǔ)償電容器組裝設(shè)在需要進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)母鱾€用電設(shè)備附近 在工廠供電系統(tǒng)中，實(shí)際在工廠供電系統(tǒng)中，實(shí)際上多是綜合采用上述各種補(bǔ)償上多是綜合采用上述各種補(bǔ)償方式，以求經(jīng)濟(jì)合理地達(dá)到總方式，以求經(jīng)濟(jì)合理地達(dá)到總的補(bǔ)償要求。的補(bǔ)償要求?？傊?，采用并聯(lián)電容器作無功補(bǔ)償裝置時，宜就地平衡補(bǔ)償?？傊?，采用并聯(lián)

14、電容器作無功補(bǔ)償裝置時，宜就地平衡補(bǔ)償。四、并聯(lián)電容器的控制四、并聯(lián)電容器的控制（一）手動投切的并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)蛪夯緹o功功率（即設(shè)備正常運(yùn)行時所需的最小無功功率）的電容器組；補(bǔ)償常年穩(wěn)定的無功功率的電容器組；補(bǔ)償長期投入運(yùn)行的變壓器及變配電所內(nèi)投切次數(shù)較少的高壓電動機(jī)的電容器組。（二）自動控制的并聯(lián)電容器 采用自動控制的并聯(lián)電容器（無功功率自動補(bǔ)償裝置）可以使電容器組能夠隨著無功負(fù)荷的變化而按一定的規(guī)則自動地投入或者切除，從而達(dá)到較理想的無功功率補(bǔ)償要求。 簡要介紹：簡要介紹：兩種無功功率自動補(bǔ)償控制器兩種無功功率自動補(bǔ)償控制器1. ZKW-II型無功功率自動補(bǔ)償控制器 （1）測量部分（2）

15、比較部分 （3）時鐘脈沖 （4）循環(huán)計數(shù)器 （5）過電壓保護(hù)電路 （6）基準(zhǔn)電源 （7）電源電路 2.采用單片機(jī)構(gòu)成的無功功率自動補(bǔ)償控制器 WGB-I型單片機(jī)無功補(bǔ)償控制器 （1）系統(tǒng)的硬件框圖及工作原理 （2）系統(tǒng)的軟件設(shè)計 （3）系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 五、并聯(lián)電容器的保護(hù)五、并聯(lián)電容器的保護(hù)（一）并聯(lián)電容器保護(hù)的一般要求 并聯(lián)電容器主要故障形式是短路故障，它可造成相間短路。對于低壓電容器和容量不超過400kvar的高壓電容器，可裝設(shè)熔斷器作為電容器的相間短路保護(hù)；對于容量較大的高壓電容器，則需要采用高壓斷路器控制，裝設(shè)瞬時或短延時的過電流繼電保護(hù)來作相間短路保護(hù)。 高次諧波對電容器的影響很大。

16、一般規(guī)定電網(wǎng)電壓不得超過其額定電壓10。因此凡電容器裝設(shè)處的電壓可能超過其額定電壓10時，宜裝設(shè)過電壓保護(hù) 。（二）并聯(lián)電容器短路保護(hù)的整定 采用熔斷器保護(hù)電力電容器時，其熔體的額定電流應(yīng)按下式計算： 采用電流繼電器作相間短路保護(hù)時，其動作電流應(yīng)按下式計算： 電容器過電流保護(hù)的靈敏度，應(yīng)按電容器端子上發(fā)生兩相短路的條件來檢驗(yàn) 六、并聯(lián)電容器的運(yùn)行維護(hù)六、并聯(lián)電容器的運(yùn)行維護(hù)（一）并聯(lián)電容器的投入和切除 并聯(lián)電容器在供電系統(tǒng)運(yùn)行時是否投入，主要看供電系統(tǒng)的功率因數(shù)或電壓是否符合要求而定。 當(dāng)發(fā)生下列任一情況時，應(yīng)立即切除電容器： 電容器爆炸；接頭嚴(yán)重過熱；套管閃絡(luò)放電； 電容器噴油或燃燒；環(huán)境溫度超過40。（二）并聯(lián)電容器的維護(hù) 并聯(lián)電容器正常運(yùn)行時，值班人員應(yīng)定期檢視其電壓、電流和室溫等，并檢查其外部，看看有無漏油、噴油、外殼膨脹（鼓肚）等現(xiàn)象，有無放電聲響或放電痕跡，接頭有無發(fā)熱現(xiàn)象，放電回路是否完好，指示燈是否正常等。對裝有通風(fēng)裝置的電容器室，還應(yīng)檢查通風(fēng)裝置是否完好。9-1 電能節(jié)約在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有何重大意義?9-2 如何加強(qiáng)工廠供用電系統(tǒng)的科學(xué)管理來節(jié)約電能？9-3 如何搞好工廠供用電系統(tǒng)的技術(shù)改造來節(jié)約電能？9-4 什么叫經(jīng)濟(jì)運(yùn)行？對電力變壓器如何考慮其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?9-5 電動機(jī)的電能節(jié)約主要從哪些方面考慮？9-6 電熱設(shè)備的節(jié)電措施主要有哪些?9-7 什么叫無功功率