第七章 工廠的節(jié)約用電

第七章工廠的節(jié)約用電1工廠節(jié)約用電7.1節(jié)約用電的意義、方法和途徑一、節(jié)約用電的意義從我國(guó)電能消耗的情況來(lái)看，70﹪以上消耗在

工業(yè)部門(mén)，所以工廠節(jié)能是個(gè)重點(diǎn)。節(jié)約電能不

只是減少了工廠的電費(fèi)開(kāi)支，降低了工業(yè)產(chǎn)品的

成本，可以為工廠積累更多的資金，

更重要的

是，由于電能能夠創(chuàng)造更多、更大的工業(yè)產(chǎn)值，

因此多節(jié)約一度電，就能為國(guó)家創(chuàng)造若干財(cái)富，

有力地促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以節(jié)約用電具有

十分重要的意義。2工廠節(jié)約用電二、加強(qiáng)工廠供用電系統(tǒng)的科學(xué)管理1.加強(qiáng)電能管理，建立和健全管理機(jī)構(gòu)和制度；

2.實(shí)行計(jì)劃供電，提高電能利用率；3.實(shí)行負(fù)荷調(diào)整，降低負(fù)荷高峰，提高供電能

力；4.實(shí)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，全面降低電力系統(tǒng)的能

耗；5.加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，提高設(shè)備的檢修質(zhì)量。3工廠節(jié)約用電三、搞好工廠供用電系統(tǒng)的技術(shù)改造

1.逐步更新淘汰現(xiàn)有低效率的供用電設(shè)備；2.改造現(xiàn)有耗能大的供用電設(shè)備；3.改造現(xiàn)有工廠供配電系統(tǒng)，降低線損；4.合理選擇供用電設(shè)備的容量，或進(jìn)行技術(shù)改

造，提高設(shè)備的負(fù)荷率；5.采用無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，人工地提高功率因

數(shù)。4工廠節(jié)約用電7.2電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與無(wú)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(gè)電力系統(tǒng)的有功網(wǎng)損

最小，能獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的設(shè)備運(yùn)行方式。為了計(jì)算設(shè)備的無(wú)功功率在電力系統(tǒng)引起的

有功損耗增加量，引入一個(gè)換算系數(shù)，即無(wú)功功

率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。其表示電力系統(tǒng)多發(fā)送1kvar的無(wú)功

功率時(shí)，將在電力系統(tǒng)中增加的有功功率損耗kW

數(shù)，其符號(hào)為Kq，單位為kW/kvar

。

Kq值與系統(tǒng)的5工廠節(jié)約用電容量、結(jié)構(gòu)及計(jì)算點(diǎn)的具體位置等多種因素有

關(guān)。對(duì)于工廠變電所，可取Kq=0.02～0.15；對(duì)由發(fā)電機(jī)電壓直配的工廠，可取Kq=0.02～0.04；

對(duì)經(jīng)兩級(jí)變壓的工廠，可取Kq=0.05～0.08；對(duì)經(jīng)三級(jí)以上變壓的工廠，可取Kq=0.1～0.15。二、一臺(tái)變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷計(jì)算變壓器的損耗包括有功損耗和無(wú)功損耗兩部

分，而無(wú)功損耗對(duì)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也相當(dāng)于按Kq換6工廠節(jié)約用電算的有功損耗，因此變壓器有功損耗加上變壓器

無(wú)功損耗所換算的等效有功損耗，就稱(chēng)為變壓器

有功損耗換算值。一臺(tái)變壓器在負(fù)荷為S時(shí)的有功損耗換算值

△P0-變壓器空載有功損耗

△Pk-變壓器短路有功損耗

△Q0-變壓器空載無(wú)功損耗

△QN-變壓器額定無(wú)功損耗7工廠節(jié)約用電要使變壓器運(yùn)行在經(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/SN

為最

小。因此令d(△P/SN)/dS=0

，可得變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷為：

Sec.T

=

SN

變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷與變壓器額定容量之比，稱(chēng)

為變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷系數(shù)或經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率，Kec·T

表

示，即8例7-1試計(jì)算SL7-800/10型變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷及

經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率。解：查表知SL7-800/10型變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)：△P0=1.54kW，

△Pk=9.9kW，I0﹪=1.7，

UZ﹪=4.5空載無(wú)功損耗

ΔQ0

≈

SN

=

800

×

0.017

=

13.6額定無(wú)功損耗

ΔQN

≈

SN

=

800

×

0.045

=

36

取Kq=0.1。由此可得此變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為：

變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷為：Sec.T

=Kec.T

.

SN

=0.46

×

800=368kVA工廠節(jié)約用電9工廠節(jié)約用電二、兩臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷計(jì)算假設(shè)變電所有兩臺(tái)同型號(hào)同容量的變壓器，

變電所的總負(fù)荷為S。①一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行，承擔(dān)總負(fù)荷S，則其有功損耗換算

+

Kq

ΔQ0

+

②兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，各承擔(dān)負(fù)荷S/2，則兩臺(tái)

變壓器總的有功損耗換算值為：

10從圖可見(jiàn)，當(dāng)S<Scr

時(shí)，

宜于

一

臺(tái)運(yùn)行，而當(dāng)

S>Scr

時(shí)，宜于兩臺(tái)運(yùn)行。得到判

別兩臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷為

=

S

Ncr如果是n

臺(tái)變壓器，則判別n

臺(tái)和n-1臺(tái)經(jīng)

濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷為：工廠節(jié)約用電

11工廠節(jié)約用電例7-2某廠變電所裝有2臺(tái)SL7-800/10型變壓器，試計(jì)算此變電所變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷值。

解：查表知SL7-800/10型變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)：△P0=1.54kW，

△Pk=9.9kW，I0﹪=1.7，

UZ﹪=4.5取Kq=0.1

。由此可得判別此變電所兩臺(tái)變壓器經(jīng)

濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷為：

如果負(fù)荷S<524kVA，則宜于一臺(tái)變壓器運(yùn)行，如果負(fù)荷S>524kVA，則宜于兩臺(tái)變壓器運(yùn)行。12工廠節(jié)約用電7.3利用電力電容器提高功率因數(shù)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，企業(yè)應(yīng)在提高自然功率

因數(shù)的基礎(chǔ)上，合理裝置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，企業(yè)用

電的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上。提高自然功率因數(shù)是指不添置任何無(wú)功補(bǔ)償

設(shè)備，只采用各種技術(shù)措施減少用電設(shè)備中無(wú)功

功率的消耗量，使功率因數(shù)提高。無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容

器。同步補(bǔ)償機(jī)是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)改善功率因數(shù)的

同步電動(dòng)機(jī)。并聯(lián)電容器，又稱(chēng)移相電容器，是

一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)改善功率因數(shù)的電力電容器。13工廠節(jié)約用電一、移相電容器并聯(lián)補(bǔ)償?shù)脑黼娏ο到y(tǒng)的負(fù)荷大部分是電感性和電阻性的，于是總電流將滯后電壓一個(gè)角度φ(功率因數(shù)

角)，如果將移相電容器與負(fù)荷并聯(lián)，則移相電容

器的電流將抵消一部分電感電流，從而使感性電

流減少，總電流也將減少，于是功率因數(shù)得到提高。14工廠節(jié)約用電二、移相電容器的連接1.并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙萜鞔蠖嘟映伞餍谓泳€。

而低壓并聯(lián)電容器多數(shù)是做成三相的，

內(nèi)部已接

成了△形。接成△形的優(yōu)點(diǎn)：①相同電容量C的三個(gè)單相電容器，接成△形的容

量是接成Y型容量的3倍；②電容器采用△形接線時(shí)，任一電容器斷線，三

相線路仍可得到無(wú)功補(bǔ)償，而采用Y形接法時(shí)，一

相電容器斷線，斷線相則將失去無(wú)功補(bǔ)償。15工廠節(jié)約用電接成△形的缺點(diǎn)：在一相電容器發(fā)生短路故障時(shí)，就造成三相

線路的兩相短路，短路電流非常大，有可能引起

電容器爆炸，使事故擴(kuò)大。如果電容器接成Y形，

短路電流小得多，僅為正常工作電流的3倍，所以

運(yùn)行較安全。當(dāng)高壓電容器組的容量較大(超過(guò)400kvar)

時(shí)，宜采用Y形接線(中性點(diǎn)不接地)，這時(shí)電容器

的額定電壓為電網(wǎng)的相電壓。低壓電容器組一般

都接成△形。電容器組裝在成套的電容器柜內(nèi)。16工廠節(jié)約用電2.放電設(shè)備的接線電容器從電網(wǎng)切除時(shí)，由于極板上仍然存有電荷，所以電容器兩端有一定的殘余電壓，最高

可達(dá)到電網(wǎng)電壓的峰值，這對(duì)人是非常危險(xiǎn)的。而且由于電容器極間絕緣電阻高，自行放電的速

度慢，為了盡快消除電容器極板上的電荷，所以

并聯(lián)電容器組必須裝設(shè)與之并聯(lián)的放電設(shè)備。低壓電容器組用的放電設(shè)備一般采用白熾

燈，這些燈同時(shí)可作為電容器組運(yùn)行的指示燈。17工廠節(jié)約用電對(duì)高壓電容器，通常利用電壓互感器的一次

繞組來(lái)進(jìn)行放電。為了確?？煽糠烹?，

電容器組

的放電回路中不得裝設(shè)熔斷器或開(kāi)關(guān)設(shè)備，

以免

放電回路斷開(kāi)，危及人身安全。為防止電容器擊

穿時(shí)引起相間短路，所以△形各邊均接有高壓熔低壓電容器組的接線

高壓電容器組的接線

18斷器作為短路保護(hù)。工廠節(jié)約用電三、電力電容器的裝設(shè)位置19工廠節(jié)約用電1.高壓集中補(bǔ)償將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變配電所的

6～10kV母線上。特點(diǎn)：電容器的利用率高，能減少供電系統(tǒng)及線路中輸送的無(wú)功負(fù)荷，這種補(bǔ)償方式的初投

資較少，便于集中運(yùn)行維護(hù)。但不能減少用戶變

壓器和低壓配電網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功負(fù)荷。這種補(bǔ)償可

以滿足工廠總功率因數(shù)的要求，因此在大中型工

廠中廣泛應(yīng)用。20對(duì)集中補(bǔ)償?shù)母邏弘娙萜鹘M

利用高壓斷路器

進(jìn)行手動(dòng)投切。

電容器組的安裝

方式可根據(jù)臺(tái)數(shù)

多少設(shè)置在高壓

配電室或?qū)Ｓ秒?/p>

容器室。工廠節(jié)約用電21工廠節(jié)約用電2.低壓集中補(bǔ)償將低壓電容器集中裝設(shè)在車(chē)間變電所的低壓母線上。由于這種補(bǔ)償能使車(chē)間主變壓器的視在

功率減小，從而使主變壓器的容量選得較小，因

而比較經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行維護(hù)方便，這種補(bǔ)償方式工廠

中應(yīng)用十分廣泛。對(duì)集中補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M，可按補(bǔ)償容量

分組投切。可利用接觸器分組投切或利用低壓斷

路器進(jìn)行分組投切。22工廠節(jié)約用電電容器組的安裝方式一般設(shè)置在高低壓配電

室或低壓配電室內(nèi)。斷路器投切23接觸器投切工廠節(jié)約用電3.單獨(dú)就地補(bǔ)償又稱(chēng)個(gè)別補(bǔ)償，是將并聯(lián)補(bǔ)償電容器組裝設(shè)

在需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)母鱾€(gè)用電設(shè)備附近。這種補(bǔ)償方式補(bǔ)償?shù)姆秶畲?，補(bǔ)償效果最

好，應(yīng)優(yōu)先采用，但這種補(bǔ)償方式總投資大，其

電容器組在用電設(shè)備停止工作時(shí)，它也一并切

除，因此利用率降低。這種單獨(dú)就地補(bǔ)償適于負(fù)

荷平穩(wěn)、經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)而容量又大的設(shè)備，如大型感

應(yīng)電動(dòng)機(jī)、高頻電路等；也適用于容量雖小但數(shù)

量多且長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備，如熒光燈等。24工廠節(jié)約用電對(duì)單獨(dú)就地補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M，利用控制用電

設(shè)備的短路器或接觸器進(jìn)行手動(dòng)投切。電容器組通常利用用電設(shè)備本身的電阻來(lái)放

電。25工廠節(jié)約用電四、電力電容器的保護(hù)并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙萜髦饕墓收闲问?，?/p>

短路故障，一般是電容器組與斷路器之間的連線

上發(fā)生的短路或電容器內(nèi)部發(fā)生的短路，它可造

成電網(wǎng)的相間短路。對(duì)于低壓電容器和容量不超

過(guò)400kvar的高壓電容器，可裝設(shè)熔斷器來(lái)作電容

器的相間短路保護(hù)；

對(duì)于容量較大的高壓電容

器，則需采用高壓斷路器控制，裝設(shè)瞬時(shí)或短延

時(shí)的過(guò)電流繼電保護(hù)來(lái)作相間短路保護(hù)。26工廠節(jié)約用電因含有高次諧波的電壓加在電容器兩端時(shí)，

可使電容器發(fā)生過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象，因此安裝在大型整

流設(shè)備和大型電弧爐附近的電容器組，如果沒(méi)有

限制高次諧波的措施而可能導(dǎo)致電容器過(guò)負(fù)荷

時(shí)，宜裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)，發(fā)出過(guò)負(fù)荷信號(hào)警報(bào)。電容器對(duì)加在其兩側(cè)的電壓很敏感，一般規(guī)

定電網(wǎng)電壓不得超過(guò)其額定電壓的10

﹪。因此凡

電容器裝設(shè)處的電壓可能超過(guò)其額定電壓10﹪

時(shí)，宜裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)，以免長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行引

起使用壽命縮短或介質(zhì)擊穿而損壞。過(guò)電壓保護(hù)裝置可27工廠節(jié)約用電發(fā)出報(bào)警信號(hào)或帶有3～5min的延時(shí)跳閘。當(dāng)電容器組所接電網(wǎng)的單相接地電流大于10A

時(shí)，應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的單相接地保護(hù)裝置。電容器組

的單相接地保護(hù)與6～10kV線路接地保護(hù)相似。當(dāng)接地電流小于10A以及電容器與支架絕緣時(shí)，可以

不裝設(shè)接地保護(hù)。對(duì)于接成△形接線的高壓電容器組，為防止

電容器擊穿時(shí)引起相間短路，所以△形接線的各

邊均接有高壓熔斷器保護(hù)。28工廠節(jié)約用電五、電力電容器的運(yùn)行維護(hù)1.電力電容器的投入和切除電力電容器在供電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)是否投

入，主要是看供電系統(tǒng)的功率因數(shù)或電壓是否符

合要求。如果功率因數(shù)過(guò)低，或者電壓過(guò)低時(shí)，

則應(yīng)投入電容器，或增加電容器的投入量。電力電容器是否切除或部分切除，也主要看

系統(tǒng)的功率因數(shù)或電壓情況而定。如變配電所母

線電壓偏高(超過(guò)電容器額定電壓1.1倍)時(shí)，則應(yīng)

將電容器切除。29工廠節(jié)約用電發(fā)生下列任一情況，也應(yīng)立即切除電容器：

電容器爆炸、接頭嚴(yán)重過(guò)熱、套管閃絡(luò)放電、電

容器噴油或燃燒、環(huán)境溫度超過(guò)40℃。如果變配電所停電時(shí)，也應(yīng)切除電容器，以

免突然來(lái)電時(shí)，母線電壓過(guò)高，超過(guò)了電容器長(zhǎng)

期運(yùn)行的電壓值。另外，電容器可能與空載變壓

器產(chǎn)生共振使過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作，

因此盡量避免無(wú)

負(fù)荷空投電容器。在切除電容器前，須從儀表指示或指示燈來(lái)

檢查放電回路是否完好。電容器從電網(wǎng)切除后，30工廠節(jié)約用電應(yīng)立即通過(guò)放電回路放電。高壓電容器放電時(shí)間

在5min以上，低壓電容器發(fā)電時(shí)間在1min以上。為

確保人身安全，人體接觸電容器之前，應(yīng)該用短

接導(dǎo)線將所有電容器兩端直接短接放電。2.電容器的操作為保證電容器組安全運(yùn)行，電容器組操作應(yīng)

遵守：1)正常情況下全站停電操作時(shí)，應(yīng)先拉開(kāi)電