《企业供电系统及运行》第五版第八章概述课件.ppt

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1、81 节约用电的意义和措施82 电动机与变压器的节能83 提高企业供电系统的功率因数,81节约用电的意义和措施,1.了解节约用电的意义。2.了解节约用电的主要措施。,一、节约用电的意义由于电能在能源中的特殊地位,目前,节能的关键在节电。我国电能的消耗70%以上来自企业,所以企业的电能节约特别值得重视。虽然我国近几年电力行业投资较大、发展很快,但是仍赶不上用电(特别是企业用电和生活用电)的高速增长。况且,我国的发电效率低,电能的利用率低。节约用电可以节省国家、企业相应的电力基础投资,企业可以降低成本、提高经济效益,还可以更好地保护环境。因此,在企业供电系统中,要特别重视节电。,节约用电是我国社会

2、主义建设的基本方针，具有长期性和艰巨性。研究节约用电的技术措施是企业电气工作人员的一项重要工作。,二、节约用电的措施1.加强节电宣传，提高节电意识 我国能源工作总方针是“开发和节约并重”“把节约放在优先位置”。企业应加强对全体员工节电的宣传，提高他们的节电意识，树立长期节电思想。2.杜绝浪费现象 我国的大中型企业具有规模大、人数多等特点。在很多职工中浪费电的现象严重,例如“长明灯”等，因此应教育职工节约用电。3.加强节电的科学管理 建立健全用电管理机构，落实计划用电、节约用电和降低电力消耗的各项措施。制定一套科学有效的电力管理制度，建立厂、车间、班组的三级管理网络，责任落实到人。,4.合理调整

3、电力负荷 根据供电电网的供电情况和用电部门的不同用电规律,合理地、有计划地安排各用电部门的用电时间，以降低高峰负荷，填补负荷低谷，充分发挥发、变电设备的供电能力。5.开发使用节电设备 随着新材料、新工艺、新技术的不断出现，企业电气设备不断向节能、低耗的方向发展。例如,目前变压器、电动机因所占比重较大，耗电量也大，所以技术人员始终不停地在开发、研制、生产节能型产品。非晶合金低损失变压器技术、电动机变频调速技术、高效电机技术等新技术都得到了快速发展。企业在购置设备时，应优先购买节电设备。,6.合理选择设备容量 企业应根据所有用电负荷,科学合理的选择和配置变压器容量和台数以及经济运行方式,以提高设备

4、的负荷率和运行效率使损失降到最小。7.提高功率因数 无论是提高自然功率因数还是用无功补偿装置提高功率因数都可以使线路的电能损失减少,提高发、变电设备的供电能力。,返回,82电动机与变压器的节能,1.了解电动机和变压器的节能措施。2.能正确计算变压器的功率损失和经济运行条件。,一、电动机的节能 电动机是企业中应用最广泛的电气设备之一，也是消耗电能的主要设备之一。合理选择和使用电动机在企业中十分重要。,1.合理选择电动机 合理选择电动机类型、功率，以及其他技术参数，使其符合所拖动的生产机械的负荷特性,使其在各种状态下稳定地工作，发挥其经济、技术上最佳效果。（1）优先选择节能电动机 所谓节能电动机，

5、就是在设计制造上全面减低电动机本身的功率损失，以提高电动机的效率。例如，Y系列节能电动机在较宽的负载范围内效率都较高,功率等级多，可以避免“大马拉小车”的弊病,具有启动转矩高、体积小、重量轻等优点。,（2）合理选择电动机类型 对启动、调速和制动无特殊要求的生产机械，应选择笼型电动机；若重载启动的生产机械，选用笼型电动机不能满足启动要求或加大功率不合理时，或调速范围不大的生产机械，且低速运行时间较短时，均选用绕线式电动机为宜；若对启动、调速和制动有特殊要求的生产机械，在交流电动机达不到要求时，可以选择直流电动机。,（3）合理选择电动机功率 运行实践表明，感应电动机的效率和功率因数是随负荷率的变化

6、而变化的。因此，若选用的电动机功率合适，不但能节约电能，而且还可以提高功率因数，降低无功损失。例如，当电动机的负荷率低于40%时，可直接更换小功率的电动机。,(4)合理选择电动机的机械特性 根据负荷特性合理选择电动机，对于提高电动机运行时的安全可靠性和节约电能具有实际意义。只有电动机的机械特性与它所拖动的生产机械的负荷特性相匹配，才能达到既安全可靠又经济的目的。,2.采用节电调速 利用电磁转差离合器调速、利用晶闸管串级调速、利用变频调速器调速均能使效率较高、损失小、节电效果明显。,3.提高功率因数(1)减少电动机的空载损失 感应电动机的空载损失主要是无功功率损失，减少电动机的空载损失，常用的方

7、法是利用空载自停装置,减少有功和无功功率损失，提高电动机的功率因数。(2)提高检修质量 感应电动机出厂时各项技术参数应该是最佳的，而检修质量的好与坏对感应电动机的功率因数影响很大。因此,确保检修质量，以达到或接近出厂时各项技术参数，就能达到节电的目的。,4.定期保养、维护 电动机的维护和保养往往不被重视，这造成电动机的效率降低，损失增加。对电动机要定期检修、经常保养、及时维修，才能使电动机始终处于最佳状态，保证其效率和功率因数维持在较高的水平。,二、变压器的节能 变压器的节能主要有两个方面：一是要选低损失型的变压器；二是要减少变压器运行时的功率损失。变压器在供用电设备中属于效率较高的设备之一。

8、由于它是电源设备，需要长期连续运行，因此,变压器运行时的节能尤为重要。,1.经济运行与无功经济当量的概念 变压器的经济运行是指变压器(单台或多台)运行时本身的有功损失最小、经济效益最佳的运行方式。由于无功损失的存在，使得系统的电流增大,从而带来电力系统有功损失的增加。无功经济当量是表示供电系统在多发送1kvar的无功功率时,使供电系统增加的有功功率的千瓦数,常用Kq 表示，它与电力系统的容量、结构及计算点位置等多种因素有关。对于企业变电站，无功经济当量Kq=0.020.15；对经二级变压的企业，Kq=0.050.08;对经三级变压的企业,Kq=0.10.15。,2.变压器的功率损失及其计算变压

9、器功率损失包括有功功率损失和无功功率损失两大部分。(1)变压器的有功功率损失变压器的有功功率损失由两部分组成。1)铁心中的有功功率损失，即铁损PFe。铁损在变压器一次绕组的外施电压和频率不变的条件下，是固定不变的，与负荷无关。铁损可由变压器空载实验测定。变压器的空载损失Po可认为就是铁损，因为变压器的空载电流Io 很小，在一次绕组中产生的有功损失可略去不计。,2)有负荷时一、二次绕组中的有功功率损失,即铜损PCu。铜损与负荷电流的平方成正比。铜损可由变压器短路实验测定。变压器的短路损失Pk可认为就是铜损，因为变压器短路时一次侧短路电压Uk很小,在铁心中产生的有功功率损失可略去不计。因此，变压器

10、的有功功率损失为:,(2)变压器的无功功率损失变压器的无功功率损失也由两部分组成。1)用来产生主磁通即产生励磁电流的一部分无功功率，用Qo表示。它只与绕组电压有关，与负荷无关。它与励磁电流成正比，即:,2)消耗在变压器一、二次绕组电抗上的无功功率。额定负荷下的这部分无功损失用QN表示。由于变压器绕组的电抗远大于电阻，因此QN近似地与短路电压成正比，即:,3.一台变压器的经济运行 变压器的损失包括有功损失和无功损失两部分，而其无功损失对电力系统来说，通过Kq 换算后,可等效为有功损失,这两部分之和就是变压器有功损失的换算值,4.两台变压器的经济运行 若变电站有两台型号完全相同的变压器，假设变电站

11、的总负荷为S。一台变压器单独运行时,它承担的总负荷为S，因此由式(81)可得其变压器的有功损失换算值为：,【例81】某企业变电站有两台S91250/10型变压器(Dyn11连接),试计算该主变压器经济运行的临界负荷值。解:查表可得S91250/10型变压器的相关技术参数:Po=2.0kW,Pk=11kW,Io%=2.5,Uk%=5;并取Kq=0.1。将这些数据分别代入式(83)、(84)和(89),即得到这两台变压器经济运行的临界负荷为,也就是说，单台变压器运行在变压器额定容量的70%左右比较经济；两台变压器运行，每台变压器运行在额定容量的50%左右比较经济。,返回,83提高企业供电系统的功率

12、因数,1.能正确计算功率因数。2.掌握提高功率因数的措施。,式中 P功率表测出的三相功率读数，kW；I流表测出的线电流读数，A；U 电压表测出的线电压读数，kV。瞬时功率因数只用来了解和分析企业或设备在生产过程中无功功率的变化情况，以便采取适当的补偿措施。,一、功率因数1.瞬时功率因数瞬时功率因数可由功率因数表(相位表)直接测量,亦可由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出,2.平均功率因数平均功率因数亦称加权平均功率因数，按下式计算,式中 Wp某一时间内消耗的有功电能，由有功电能表读出，kWh；Wq某一时间内消耗的无功电能，由无功电能表读出，kvarh。我国电业部门每月向企业用户收取电费，规

13、定电费按月平均功率因数的高低来调整。,3.最大负荷时的功率因数 最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷(或计算负荷)时的功率因数，按下式计算,在供电系统中许多设备是根据电磁感应原理而工作，依靠磁场来传送和转换能量的，,如变压器、电动机、感应炉等。它们在运行中不仅消耗有功功率，还需要一定的无功功率，功率因数因此存在。“无功功率”是磁场能量交换所必需的，是电感性的负载正常工作所必不可少的条件，绝不是“无用功率”。,二、提高功率因数 企业节约电能的途径之一是提高功率因数。因为输送同样的有功功率，功率因数低则取用的无功功率大，视在功率和总的电流也大，从而导致电能损失和电压损失的增加。所以电力单位及企业均

14、希望提高功率因数。我国原电力工业部于1996年制订的供电营业规则明确:“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数,应达到下列规定：100千伏安及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上。其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业,功率因数为0.85以上。”提高功率因数的方法主要是提高自然功率因数和采用人工补偿。,1.提高自然功率因数的方法 提高自然功率因数是指不用任何补偿设备，采用降低用电设备本身所需的无功功率的方法，从而改善其功率因数。这主要是从合理选择和使用电气设备，改善它们的运行方式以及提高对它们的检修质量等方面着手，这是提高功率因数的经济的、积极有效的方法。,（1）合理选

15、择、使用电动机 用于异步电动机励磁的无功功率占电力系统总无功功率的70%左右，合理选用异步电动机是提高自然功率因数的重要措施之一。应保证电动机经常在75%以上的负荷状态下运行，尽量减少备用容量。有条件时异步电动机可采用Y-减压启动方式。电动机负载率与功率因数、效率的关系见表,（2）适当降低电动机的运行电压 异步电动机轻载运行时，可适当降低其运行电压，以提高自然功率因数和节约电能。（3）安装空载自动断电装置 对于存在周期性空载运行的电动机，可安装空载自动断电装置，以控制电动机的空载损失。因为空载时电动机消耗的无功功率占额定负载时消耗无功功60%70%，所以安装空载自动断电装置，可以使电动机的自然

16、功率因数显著提高。,(4)提高电动机的检修质量 由于振动或弯曲，以及轴承的磨损或偏心，使电动机的气隙不均或过大，磁阻增大，导致电动机的无功功率增加。因此，应定期检修电动机并提高检修质量。电动机是运行费用大于成本费用的设备，必要时应淘汰旧电动机，更换为新电动机。,（5）合理选择与使用变压器 合理选择变压器的容量，低损耗变压器的最佳负荷率约为50%；及时切除空载变压器,减少变压器的空载损失；变压器应实行并联运行，并联运行的变压器应根据负荷变化特点实行经济运行；根据电网运行情况及时调整变压器的分接开关，以防止变压器过励磁。（6）调整工艺生产过程，改善设备运行制度 在生产工艺允许的条件下，将消耗无功功

17、率大的设备安排在系统无功负荷低谷时运行。,（7）采用电缆供电或减小架空线几何间距 因为电缆线路的电抗为零，电缆供电没有无功损耗，并且电缆线路的电容电流较大(电缆各相之间及各相对外皮之间就像电容器一样，当电缆充电后,就会有微小的电流，这个电流称为电缆的电容电流)，有一定的无功补偿作用。（8）均衡变压器负荷 对于使用多台变压器的企业,均衡各变压器的负荷可以减少变压器阻抗中的无功损耗。,2.无功补偿 企业(尤其是耗电量高的单位)仅仅依靠提高自然功率因数的方法一般不能满足要求还需装设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。无功补偿的基本原理就是把具有容性无功功率负荷的装置并接在感性负荷的电路中，由于感性

18、和容性负荷之间实现了能量互相交换，因此感性负荷所应吸收的无功功率能从容性补偿设备输出的容性无功功率中获得，从而使电源不再通过线路输送无功功率。企业中普遍采用在需补偿的电路上并联电力电容器的方法来提高功率因数。,三、无功补偿方式1.集中补偿 集中补偿就是把电容器组集中安装在变电站的一次侧或二次侧母线上。集中补偿方式具有安装简便、运行可靠、利用率高等优点，因此被广泛应用，但它必须装设自动控制设备，使之能随着负荷的变化而自动投切，一般适用于企业变电站的补偿。,2.分散补偿 分散补偿就是将电容器组分组安装在各配电室或分路出线上，它可与部分负荷的变动同时投入或切除。分散补偿方式具有补偿范围更大、效果比较好等优点，但它设备投资较大，利用率不高，一般适用于补偿量小、用电设备多而分散，以及部分补偿容量相当大的场所。3.个别补偿 个别补偿方式就是把电容器直接并接到单台用电设备的同一电气回路中，与设备同时投切。个别补偿方式效果最好，但电容利用率低，一般适用于容量较大的高、低压电动机等用电设备的补偿。,返回,