供配電技術(shù) 課件 第8章　節(jié)約用電

工廠供配電技術(shù)02節(jié)約用電的意義

能源一般分為兩大類：天然能源和人工能源。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、風力、地熱、原子能、潮汐能、生物能等，都是天然能源。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。電能是應用最廣泛的二次能源。此外，汽油、煤氣、沼氣、液化氣、焦炭及各種余熱等也都是二次能源。

能源是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要物質(zhì)基礎，也是制約國民經(jīng)濟發(fā)展的一個重要因素。歷史上，國家之間因爭奪能源而引發(fā)戰(zhàn)爭，而戰(zhàn)爭又往往是以能源為武器的較量。因此，在加強能源開發(fā)的同時，必須大力降低能源消耗，提高能源的有效利用程度。節(jié)能的科學含義即是提高能源的利用率。

節(jié)約能源是我國經(jīng)濟建設中的一項重大政策。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。由于工業(yè)用電在全國電能消耗量中大約占70%以上，所以工廠的電能節(jié)約具有特別重要的意義。

節(jié)約電能就是通過采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理和有利于環(huán)境保護的措施，用以消除供用電過程中的電能浪費現(xiàn)象，提高電能的利用率。

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，機械化、自動化程度及人民生活水平的不斷提高，電能的生產(chǎn)與消費間的矛盾日趨尖銳，因此節(jié)約電能更顯得必要，它是緩和電力供需矛盾的一項重要舉措。

節(jié)約電能既可減少工廠的電費開支，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。電能可以創(chuàng)造比其本身價值高幾十倍甚至上百倍的工業(yè)產(chǎn)值。因此，節(jié)約電能被視為加強企業(yè)經(jīng)營管理、提高經(jīng)濟效益的一項重要途徑。我國目前的能源利用率較低，致使很多產(chǎn)品的單位產(chǎn)量所耗能源(產(chǎn)品單耗)遠高于一些技術(shù)先進的國家；從另一方面來看，這也說明我國在節(jié)能方面大有潛力。

在我國，要得到1kW的電力，建火電廠約需4000~6000元；建水電廠約需8000~10000元；建核電站約需12000~15000元。而通過節(jié)約電能達到這一目的則只需約1000元，還可以減少環(huán)境污染。充分利用在生產(chǎn)、輸送、使用過程中被無謂損耗和浪費掉的電能，這是一項意義重大并且效益顯著的工作。TheEND!

謝謝觀看！

工廠供配電技術(shù)02工廠電能節(jié)約的一般措施

要搞好工廠的節(jié)電工作，就應大力宣傳節(jié)電的重要意義，提高人們的節(jié)電意識，努力提高工廠供用電水平。一、加強工廠供用電系統(tǒng)的科學管理1.加強能源管理，建立管理機構(gòu)和制度

廠礦企業(yè)都要建立專門的能源管理機構(gòu)，對各種能源(包括電能)進行統(tǒng)一管理。要有專人負責本單位的日常節(jié)能工作。電能管理是能源管理的一部分，電能管理的基礎工作是搞好耗電定額的管理。通過充分調(diào)查研究，制定出工廠各部門及各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的合理而先進的耗電定額。國家規(guī)定的幾種高耗電產(chǎn)品電耗最高限額指標見附錄17。對于電能要認真計量，嚴格考核，并切實做到節(jié)電受獎，浪費受罰。2.實行計劃供用電，提高電能的利用率

實行計劃供用電，必須把電能的供應、分配和使用納入計劃。對于地區(qū)電網(wǎng)來說，各個工廠用電要按地區(qū)電網(wǎng)下達的指標，實行計劃用電，并采取必要的限電措施，對工廠內(nèi)部供電系統(tǒng)來說，廠內(nèi)各車間用電也要按計劃。各車間的用電計劃要落實到各個班組。這就需要各級加強用電管理，并通過計量嚴格考核。對于工廠的非生產(chǎn)用電也要加強管理，防止浪費。同時要研究工廠各種能源的合理利用。在可以直接利用一次能源的地方，盡量不用一次能源轉(zhuǎn)換而來的電能。因為煤炭等一次能源轉(zhuǎn)換為電能的效率只有30%左右，用電相當于浪費了70%左右的能源，很不經(jīng)濟。03

3.實行負荷調(diào)整，“削峰填谷”，提高供電能力所謂負荷調(diào)整，就是根據(jù)供電系統(tǒng)的電能供應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，以降低負荷高峰，填補負荷低谷，充分發(fā)揮發(fā)、變電設備的潛力，提高系統(tǒng)的供電能力，以滿足電力負荷日益增長的需要。負荷調(diào)整是一項全局性的工作，電力系統(tǒng)要做全局性的調(diào)整負荷。由于工業(yè)用電在整個電力系統(tǒng)中占的比重最大，因此電力系統(tǒng)調(diào)荷的主要對象是工業(yè)用戶。同一地區(qū)各工廠的廠休日錯開，就是電力系統(tǒng)調(diào)整負荷的措施之一。工廠內(nèi)部也要調(diào)整負荷。主要方法有：①錯開各車間的上下班時間，使各車間的高峰負荷分散；②調(diào)整大容量用電設備的用電時間，使之避開高峰負荷時間用電，這樣就降低了負荷高峰，填補了負荷低谷，做到均衡用電，從而提高了變壓器的負荷系數(shù)和功率因數(shù)，減少了電能損耗，因此，調(diào)整負荷不僅提高了供電能力，而且也是節(jié)約電能的一項有效措施。抽水蓄能電站就是用來作負荷調(diào)整的。實行分時電價制可以有效地促使用戶“削峰填谷”。044.實行經(jīng)濟運行方式，降低電力系統(tǒng)的能耗所謂經(jīng)濟運行方式，就是一種能使整個電力系統(tǒng)的電能損耗減少、經(jīng)濟效益提高的運行方式，例如兩臺并列運行的變壓器可在低負荷時切除一臺；又如長期處于輕載運行的電動機可更換較小容量的電動機。關于變壓器的經(jīng)濟運行將在下面第三節(jié)詳述。5.加強運行維護，提高設備的檢修質(zhì)量搞好供用電系統(tǒng)的運行維護和用電設備的檢修，可減少電能損耗、節(jié)約電能。如檢修電動機時要保證質(zhì)量，重繞的繞組匝數(shù)、導線截面都不應改變；氣隙要均勻；軸承磨損嚴重的應更換軸承，減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動摩擦；這些都能減少電能的損耗。又如導線接頭處接觸不良，發(fā)熱嚴重，應及時維修，這樣既保證了安全供電，又減少了電能損耗。對于其他動力設施也要加強維修和保養(yǎng)，減少水、氣、熱等能源的跑、冒、滴、漏，這樣也能直接節(jié)約電能。05

搞好工廠供用電系統(tǒng)的技術(shù)改造1.逐步淘汰現(xiàn)有低效率的供用電設備以高效節(jié)能的用電設備替換低效率的用電設備，節(jié)能效果十分顯著。以電力變壓器為例，應采用冷軋硅鋼片的節(jié)能型(如SL7、S9、S11)變壓器，其空載損耗比老型號的熱軋硅鋼片變壓器低50%左右，同是1000kVA(高壓側(cè)10kV)的變壓器，采用冷軋硅鋼片的S9型節(jié)能變壓器，其空載損耗為1.7kW，而熱軋硅鋼片SJL型變壓器，其空載損耗為3.9kW。如果用S9型替代SJL型，則一年僅空載損耗方面就節(jié)電19272kW?h，相當可觀。又如電動機，新的Y系列電動機與JO2系列電動機比較，效率又提高了0.413%。如果全國按年產(chǎn)量20×106kW計算，年工作時間按4000h計，則全國一年可因此節(jié)電3.3×108kW?h。若采用高效節(jié)能電動機，效率還可提高8%~9%。對于照明設備，應采用高效率的新光源和照明自動控制裝置。例如我國新生產(chǎn)的采用稀士元素的節(jié)能燈，其9W燈的光通量即相當于60W普通白熾燈。采用LED燈的節(jié)能效果更為顯著。另外，采用大功率的硅整流和晶閘管整流裝置取代電動—發(fā)電機組和汞弧整流器，也可以取得比較顯著的節(jié)電效果。國家有關部門經(jīng)常分批公布若干淘汰的機電產(chǎn)品，使用單位必須按規(guī)定的淘汰期限執(zhí)行。062.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)應進行技術(shù)改造，降低線路損耗，節(jié)約電能。例如將迂回的配電線路改為直配線路；將截面偏小的導線更換為較大截面的導線；在技術(shù)經(jīng)濟指標合理的條件下將配電系統(tǒng)升壓運行；或者改變變電所的位置或分散安裝變壓器，使之更加靠近負荷中心等，這些都能有效地降低線損，節(jié)約電能。3.合理地選擇供用電設備容量，或進行技術(shù)改造，提高設備的負荷率合理地選擇設備容量，發(fā)揮設備潛力，提高設備的負荷率和使用率，這也是節(jié)電的基本措施之一。如電力變壓器、電動機等供用電設備在低負荷運行時，效率低，功率因數(shù)也低，很不經(jīng)濟。對于長期處于低負荷運行的供用電設備，從節(jié)電的觀點，應更換較小容量的設備。關于供用電設備進行技術(shù)改造，如長期輕負荷運行的電動機改造、電焊機加裝無載自停裝置等。07

4.改革落后工藝，改進操作生產(chǎn)工藝不僅對產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量有著決定性的影響，而且也關系到產(chǎn)品用電量的多少。如在機床加工中，采用以銑代刨的工藝能使零件加工耗電量下降30%~40%；在鑄造工藝中，用精密鑄造工藝取代目前的鑄造方法，可使生產(chǎn)鑄件的耗電量減少50%左右。改進操作方法也是節(jié)約電能的一條有效途徑。例如在電加熱生產(chǎn)中，電爐連續(xù)作業(yè)比間歇作業(yè)消耗的電能少。

5.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備使用狀況的一個具有代表性的重要指標，提高功率因數(shù)可以降低電能損耗。首先應考慮提高自然功率因數(shù)。即在不添置任何補償設備的前提下，采取適當技術(shù)措施，以達到提高功率因數(shù)的目的。在一定意義上講，這就是向運行管理要經(jīng)濟效益，靠挖潛來節(jié)約電能。工廠的無功功率主要消耗在感應電動機和變壓器中，因此提高自然功率因數(shù)的主要措施有：①合理地選擇感應電動機和電力變壓器的容量，避免低負荷運行；②改變感應電動機繞組的結(jié)線(如由△聯(lián)結(jié)改為Y聯(lián)結(jié))；③繞線轉(zhuǎn)子感應電動機同步化運行；④在條件允許時，用同等容量的同步電動機替代感應電動機等。以上措施將在本章第三節(jié)詳述。在盡量提高自然功率因數(shù)的情況下，工廠的功率因數(shù)如果仍達不到供電部門的要求時，則應該考慮無功功率的人工補償，這部分內(nèi)容將在本章第四節(jié)詳述。TheEND!

謝謝觀看！

工廠供配電技術(shù)02

《全國供用電規(guī)則》規(guī)定：“用戶在當?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因數(shù)應達到下列規(guī)定：高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為0.90以上；其他功率因數(shù)為0.85以上?！惫β室驍?shù)未達到上述規(guī)定的應增添無功功率補償設備。一、無功功率人工補償設備

常用的無功功率人工補償設備，主要有同步補償機(又叫同期調(diào)相機)和并聯(lián)電容器。同步補償機是一種專門用來改善功率因數(shù)的空載運行的同步電動機，通過調(diào)節(jié)其勵磁電流可以起到補償電網(wǎng)無功功率的作用，通常用在大電網(wǎng)中樞調(diào)壓或地區(qū)降壓變電所中。并聯(lián)電容器又稱移相電容器，是一種專門用來改善功率因數(shù)的電力電容器。并聯(lián)電容器與同步補償機相比，無旋轉(zhuǎn)部分，并具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴建方便等優(yōu)點，所以并聯(lián)電容器在一般工廠供電系統(tǒng)中廣泛應用。但它損壞后不便修復，從電網(wǎng)切除后有危險的殘余電壓存在(殘余電壓可通過放電消除)。新型的CLMB、CLMD等型干式金屬化全膜低壓電容器具有自愈性能，不用維護且體積小，便于實現(xiàn)就地補償，很有發(fā)展前途。同步補償機和并聯(lián)電容器一般只適用于補償變動不快的無功功率，即對無功功率進行靜態(tài)補償?，F(xiàn)代工業(yè)中大容量沖擊負荷帶來了大量的沖擊性無功功率，而且這種負荷含有大量的高次諧波，用同步補償機和并聯(lián)電容器是無法補償?shù)?。靜止無功補償裝置(SVC，簡稱靜補裝置)具有反應速度快、補償效果好、維護方便等優(yōu)點，因此應用越來越廣泛。靜補裝置目前主要用于電弧爐、大型軋鋼機等沖擊性快速變動的無功功率及超高壓輸電系統(tǒng)的無功功率補償。SVC價格較高，故一般中小型機械工廠較少應用，仍以采用并聯(lián)電容器為主。無功功率應盡可能地做到就地補償，以實現(xiàn)無功功率的就地平衡原則，從而減少線路的功率損耗和電壓損耗，提高無功補償?shù)慕?jīng)濟效果。下面主要介紹并聯(lián)電容器的結(jié)線、裝設、控制、保護及其運行維護。無功功率的人工補償03

并聯(lián)電容器的結(jié)線，通常分為△結(jié)線和Y結(jié)線兩種方式，大多數(shù)采用Δ結(jié)線。低壓電容器多數(shù)是三相的，內(nèi)部已結(jié)成Δ。電容量為C的三個電容器，采用Δ結(jié)線的容量QC(Δ)為Y結(jié)線容量QC(Υ)的3倍。因為Qc=ωCU2，而Δ結(jié)線時加在C上的電壓UΔ為Y結(jié)線時加在C上的電壓UΥ的倍，所以QC(Δ)=3QC(Υ)。同時，電容器采用△結(jié)線時，若任一電容器斷線，三相線路仍得到無功補償；而采用Y結(jié)線時，若一相電容器斷線，將使該相失去補償，造成三相負荷不平衡。此外，電容器采用△結(jié)線時，電容器的額定電壓與電網(wǎng)的額定電壓相同，這時電容器結(jié)線簡單，電容器外殼及支架均可接地，安全性也得到提高。由此可見，當電容器的額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相等時，電容器一般宜采用△結(jié)線。并聯(lián)電容器的結(jié)線04電容器采用△結(jié)線也存在一定缺點，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，使事故擴大。如果電容器采用Y結(jié)線，在一相電容器發(fā)生擊穿短路時，其短路電流僅為正常工作電流的3倍，因此運行就安全多了。所以國家標準GB50053-2013《20kV及以下變電所設計規(guī)范》規(guī)定：在高壓電容器組的容量較大(超過400kvar)時，宜采用Y結(jié)線(中性點不接地系統(tǒng))。這時電容器的額定電壓應按電網(wǎng)相電壓(即電網(wǎng)額定電壓除以)來選擇。例如10kV電網(wǎng)中，電容器為Y結(jié)線時，應選用額定電壓為11kV/的電容器；而電容器為Δ結(jié)線時，應選用額定電壓為11kV。通常電容器額定電壓比電網(wǎng)電壓高10%，以便電網(wǎng)電壓正偏差10%時電容器也不致?lián)p壞。05并聯(lián)電容器在工廠供電系統(tǒng)中的裝設位置，有高壓集中補償、低壓集中補償和低壓單獨就地補償?shù)热N方式。并聯(lián)電容器的裝設位置1.高壓集中補償

高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設在工廠變電所的6~10kV母線上，這種補償方式只能補償6~10kV母線前所有線路上的無功功率，而此母線后的廠內(nèi)線路和變壓器沒有得到無功補償，所以這種補償方式的經(jīng)濟效果比后兩種補償方式差。但這種補償方式的初投資較少，便于集中運行維護，而且能對工廠高壓側(cè)的無功功率進行有效的補償以滿足工廠功率因數(shù)的要求，所以這種補償方式在一些大中型工廠中應用比較普遍。2.低壓集中補償

低壓集中補償是將低壓電容器集中裝設在車間變電所的低壓母線上。這種補償方式能補償車間變電所低壓母線前的無功功率。這種補償能使車間主變壓器的視在功率減小，從而可使主變壓器容量選得較小，所以比較經(jīng)濟。而且低壓電容器柜可以安裝在變電所低壓配電室內(nèi)，運行維護方便。因此這種補償方式在工廠中應用非常普遍，尤其是6~10kV供電的中小型工廠變電所大多數(shù)采用這種補償方式。05

3.單獨就地補償

單獨就地補償，又稱個別補償，是將補償電容器組裝設在需要進行無功補償?shù)母鱾€用電設備附近。這種補償方式能夠補償安裝部位前面所有高低壓線路和變壓器的無功功率，因此補償范圍最大，補償效果最好，應予優(yōu)先采用。但這種補償方式總的投資較大，且電容器組在用電設備停止工作時，它也一并被切除，因此其利用率較低。單獨就地補償方式適用于負荷平穩(wěn)、經(jīng)常運轉(zhuǎn)而容量又較大的設備，如大型感應電動機、高頻爐等；也適用于容量雖小但數(shù)量多而且是長期穩(wěn)定運行的設備，如熒光燈等。并聯(lián)電容器的裝設位置TheEND!

謝謝觀看！

工廠供配電技術(shù)02變配電所的定義

電能從生產(chǎn)、傳輸、分配到用戶使用的過程中，經(jīng)過了電壓的變化和線路的分合，這些工作都是在變配電所中完成的。變電所的功能是接受電能、變化電壓和分配電能。僅用于接受和分配電能的場所稱為配電所。03變電所的類型

發(fā)電廠通常建立在距離一次能源豐富或傳輸便利的地域，與電力用戶有一定的距離。

為了經(jīng)濟、可靠、快速地把電能從發(fā)電廠輸送至用戶，必須經(jīng)過變電所升高電壓，因此，升壓變電所一般安裝在發(fā)電廠中，不另設變電所。

由于高壓危險，距離用戶較近時須把傳送的高壓降低，降壓變電所的作用就是在傳遞電能的同時降低電壓。所以，變電所是電力供應的中間轉(zhuǎn)運站，用來提高或降低