电气工程学基础与节能技术

《电气工程学基础与节能技术》能源管理师培训苏州节能管理进修学院基础理论：一.电磁学概论二.电工学与电子技术基础知识三.电力基础知识工程学：四.电机与拖动五.电气线路六.高压电器与成套设备七.低压电器与成套设备八.自动控制理论九.电气测量基础节能技术：十.输变电十一.电机系统十二.电化学十三.电加热十四.照明三人行有吾师（交互）、复杂简单、理论实践、节能省钱第十章：输配电系统节能技术（电力需求侧管理）输变电系统、供配电系统的节能方法与措施、供配电系统的谐波抑制技术目录第四章电机与拖动电机分类、变压器及其应用、直流电动机、异步电动机第十一章电机系统节能技术电机系统、常用机械负载的特性、风机和泵类负载的节能、电动机经济运行及软启动节能技术、变频调速节能技术、空气压缩机节能技术、制冷压缩机节能技术第十二章电化学节能技术电化学简介、电化学基础知识、电化学工业的主要节能技术第十三章电加热节能技术电加热设备、电加热设备节能技术第十四章照明节能技术照明与光源、照明节能措施、采用高效电光源节电量的计算《节约用电管理办法》《评价企业合理用电技术导则》《产品电耗定额和管理导则》官方依据：电机与拖动电机占用电总量约75%（四分之三），值得研究一.电机分类分类：发电机、电动机、变压器/变频机/变流机/移相器、控制电机/伺服电机同步电机：恒转速二.变压器及其应用电磁感应原理，电生磁，磁生电，电能的隔离传输靠交变磁场完成；变压器、互感器…三.直流电动机电生磁，磁磁的吸/斥，产生机械力（转矩）。产生启动/制动转矩大，调试性能好，调速范围广，平滑调节，机械式换流器（整流片+碳刷）寿命短，电子式（无刷）功率小。四.异步电动机典型的三相异步电动机，定子产生旋转磁场，转子导体感应出电流，电流产生磁场，磁磁的吸/斥，产生机械力（转矩）。根据负载大小自动改变转差率1-9%，同步则无感应。输配电电力系统构成：发电、变电（升）、输电、变电（降）、用电一次设备（动力系统）、二次设备（测控系统）为什么用50赫兹三相交流电？利用电磁转换进行变压器升压降压，电动机用的旋转磁场最少要三相，选50赫兹是磁性材料允许损耗输变电节能节能发展趋势：低阻导向、高效变压器、静止无功补偿；SVG是通过电力电子器件IGBT和相应控制电路，对系统检测到的无功功率进行抵消，即：系统产生多大的无功功率，SVG就产生多大的无功功率，但这个无功是与系统无功反相的，将系统无功抵消。只要IGBT的开关频率足够快，不仅可以抵消系统的无功，还能抵消系统的谐波，这就是APF。电容补偿是通过减小cosφ来较小系统的无功损耗，而SVG则是通过抵消来消除无功损耗的。电容器是静止的无功补偿元件，而调相机是转动的无功补偿元件。供配电系统的节能方法与措施头尾同步检测压降，直接定量测量线损设备端单点双参数同步测量线损线损率7%以上，集中补偿损耗，无功经济当量，电压偏高损耗节能方法与措施：减少线损、减少运行线损、变压器节能、无功补偿；让我们看看，一个正弦波在5次谐波和7次谐波的影响下怎样发生畸变(失真)。（相对于基波的24%和9%）。7thharmonic5thharmonicfundamentalharmonicsdistortedwavefundamental基波和谐波引起的失真波形供配电系统的谐波抑制技术节能监察注重谐波有功消耗，本系统能直接测量“谐波有功”谐波有功谐波：危害、抑制技术、抑制效益、谐波标准；电机系统节能一.电机系统170电机与电机产生的机械能驱动的对象组成的系统叫电机系统二.常用机械负载的特性175泵类流量-流程Q-H，流量-轴功率Q-N，效率η公式，速度对其他参数的关系？风机全压-流量恒功率转速*转矩=恒定恒转矩转矩恒定三.风机和泵类负载的节能176量很大，总电量的30%，值得研究，老款多，初装余量大，有30%节能空间四.电动机的经济运行及软启动节能技术178经济运行主要是无功线损，无功经济当量软启动节能主要是启动是的机电安全及电能浪费五.变频调速节能技术181风机调速节能明显水泵调速要考虑扬程（压力）要闭环，选闭环参数谐波损耗和电网干扰（安全）六.空气压缩机节能技术186合理压力，漏气，随需量变速无功线损多机并联，各自调控，引起紊乱，七.制冷压缩机节能技术188需求变化的，自己有调控，不需要改造，对系统加装调控有效，无功应动态补偿（看根据线损大小而定）电化学节能一.电化学简介191电能与化学反应，达到工艺目的通过化学反应产生电能如电池，蓄电池放电消耗电能进行化学反应如蓄电池充电，电解：电镀、电解加工、电解磨削、电化学抛光、电铸、电泳直流电发生器（交流转直流）效率问题二.电化学基础知识195正负电离子的有序迁移，改变化学特性三.电化学工业的主要节能技术205装置合理、生产工艺、改进电极、添加剂、高效整流、供电网络、随动跟踪控制、保温、电加热节能一.电加热设备215电能转换成加工工艺需要的热能热效率高（但是电效率低），反应快，温度可控，能积大电阻、电弧、感应、远红外、电子束、等离子、微波、电磁灶二.电加热设备节能技术225管理，减少浪费提高转换设备效率、优化装置、改进工艺、减少线路损耗：谐波，无功，发热照明节能一.照明与光源235电光源、灯具、直接高温发光、电弧、冷光源气体、LED发光、流明、光照度二.照明节能措施240配置合理、高效光源、高效灯具、辅佐设备高效（镇流器、变流器）、控制三.采用高效电光源节电量的计算245发光效率：光通量，流明/W，白炽灯15，日光灯50，太阳灯94，钠灯120，节能灯60-80，LED80-130光照度，勒克司度（lux），100-500年使用时间，前后差值电力需求侧管理上位文件2015.4.72015.4.72010.11.42015.6.15省钱几招•一.降低电费单价：•1.减少需量电费：控制最大需量，少交“需量”电费。2-3%•2.减少（尖）峰电费：避峰运行某些设备、改变工艺时序。3-5%•3.直购电：2.5-4分/度。5%•二.减少用电量：•1.减少企业内部供配电损耗（主要是线损）。2-3%•尽量就地无功补偿源头改终端，降低线损。2-3%•供电电压偏高下调电压，降低末端线损。2-3%•尽量就地消谐措施终端消谐，全网得益。5-10%•2.精细化电能管理•行为管理班次比较、空开机监管3-5%•主动安全自动值班、自动巡检；主动安全；故障过程记录分析。•三.提高工艺设备能效：5-25%•空压机、水泵、风机的个性化实际能效诊断后针对性改造替换。•结合工艺进行电能诊断，针对性优化工艺。对标诊断。•……优化用电与需求响应高峰电价8小时（国家项目）苏州高峰4小时（苏州项目：优化用电）根据负荷曲线及相关资料，按序寻找：1.寻找局部高峰电价8小时转移项目；2.寻找局部苏州高峰4小时(1小时)转移项目；3.寻找尖峰电价2小时转移项目；4.寻找电力紧张时主动少量让电项目；尖峰电价2小时(7-8月，增收0.1元/度)最大需量电网公司最新标准行业标准国家标准1分钟平均负荷需量与固定15分钟平均相比，1分钟采集计算可以提前做出趋势判断，及时调控负荷，抑制最大需量。如果在前5-10分钟做出调控，15分钟平均负荷就会减小，更省需量电费！201201月基本受电容量需量示数乘率计费容量金额(元)电费285000.51343500017969718760无功本月示数上月示数乘率95%-0.75%电量3653.253544.1135000铜0无功总3819900项目单价金额(元)项目单价金额(元)0035000铁0有功总11707416加减0抄3819900力调费-5390.7有功1154911214.9135000铜3805970峰1.0874137089力调费-29951.75电量3822.223711.5635000铁3874757平0.6522526342-17851.683891.543778.8835000加减142663809753谷0.3171207692-7980.193835.243724.4735000扣216936抄11693150其它1785.51770.23000铜峰力调费电量铁45894平0.85239101.69-280.28加减谷扣抄45894照明5866.15010.89200铜峰力调费电量铁171042平0.518388651.07加减谷扣抄171042定比定量已收金额：￥应补金额：￥应退金额：￥小计金额：￥8656180.81定比比例：%定量:金额合计：￥金额(大写)   违约金：￥1796911400040加减电量实用电量功率因数增减率地址：苏州新区**路***号总户号：63000376741账   号：3220198863605075****实际需量核准需量数超核准需量单价江苏省大电力用户电费统一发票供电服务热线：95598发票联注:本发票作为核查，不作为收费报销凭证页数：1/2纳税号：32050872068****户名：苏州**电子有限公司段户号：05300960145开户行：05300****行新区支行电费清单需量优化月份平均负荷峰值峰值系数超需量需量费平均负荷峰值峰值系数超需量需量费11,71719721.15-348-132241,80621101.17110418021,48717441.17-576-218881,72020861.2186326831,76119511.11-369-140221,75820291.1529110241,63121661.33-154-58521,78522241.25224851251,75322711.30-49-18621,72624841.444841839261,85622311.20-89-33821,99023671.193671394672,11422761.08-44-16722,17526501.226502470082,10822761.08-44-16722,12424581.164581740491,83121601.18-160-60801,94425021.2950219076101,78433591.881039394821,39322601.622609880单元1单元21150kW950kW班次管控利用现代工业的特点（一群人操作一群设备生产同样的产品），只需非专业的简单比较，就能实现全员节约用电的动态管控。空开机浪费空开机浪费：本例浪费=7.5小时×42.6+1小时×80=400kWh(度)监控设备电—机运行状态、操作(人员)是否规范、产品质量是否稳定无功诊断当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。P=U2/R，1.1*1.1=1.21,电压高10%，无功增21%，非线性时达35%，无功经济当量10%计算，有3.5%的损耗！谐波可能还要大，我们从来没有对线损变损测量分析诊断过！谐波损耗消谐效果脉动设备诊断空压机节能空间诊断:电能效率=50%（不含电气转换效率）注塑机节能空间诊断115×30=345028×125=3500平台工具的功能自动抄表需求响应节能诊断DSM管理系统全时全能的电管工具：实时管控、连续记录、动态统计主动安全科学用电节约用电安全用电有序用电集成的工具集成的管理管理目标：节能、安全、省钱用户(客户)端功能有序用电节约用电安全用电节能监测经济用电限电预案需量响应时段电费实时汇总班次考核单耗统计配网监控设备运行安全分析耗电时比耗电类别负载特性运行评估优化方案保护设置节能空间谐波分析节能量认定沙钢润忠211节电项目50%苏钢集团3#空压机，节能诊断华芳金田1车间控压与2车间控压对比基础管理用户设置设备台账数据交换精细化时域的精细化；地域的精细化；多点多指标同步灵活便捷的通讯组网方式用户路