第九章工厂的节约用电与计划用电

UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分1/75第九章工厂的节约用电与计划用电教学目的1．了解：节约用电和计划用电的意义及其一般措施；并联电容器的接线、运行等。2．理解和掌握：电力变压器的经济运行；并联电容器的装设方式及放电措施。重点并联电容器的装设方式及放电措施。难点电力变压器的经济运行。电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分2/75第一节节约用电的意义及一般措施一、节约用电的意义工业用电占70%，节约1kW·h可多创造若干财富。（节约型社会）二、节约用电的一般措施“电力需求侧管理”，科学管理+技术改造。（一）加强工厂供用电系统的科学管理。1．加强能源管理，建立和健全管理机构和制度；（能源定额）2．实行计划供用电，提高能源利用率；（装设电表）电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分3/753．实行需求侧管理、进行负荷调整负荷调整：简称调荷，是根据供电系统的电能供应情况及各类用户的不同用电规律，合理地安排和组织各类用户的用电时间，以降低负荷高峰，填补负荷低谷，即所谓“削峰填谷”，充分发挥发、变电设备的能力，提高电力系统的供电能力。峰谷分时和丰枯季节电价政策。4．实行经济运行方式，全面降低系统能耗；电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分4/75经济运行方式：使整个电力系统的电能损耗减少，经济效益提高的一种运行方式。T容量、并列，M：“以小换大，以单代双”。5．加强运行维护、提高设备的检修质量。（二）搞好工厂供用电系统的技术改造1．逐步更新淘汰现有低效高耗电的供用电设备；冷轧硅钢片的T、M代替热轧硅钢片的老型号；节能灯：稀土元素荧光节能灯，9W→60W，寿命↑2倍。（60-9）×10-3×8000×104×3.5×365≈52.1×108kW·h=52.1亿度。电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分5/752．改造现有不合理的供配电系统，降低线路损耗；3．选择高效节能产品，合理选择设备容量或进行技术改造，提高设备的负荷率；4．改革落后工艺，改进操作方法；5．采用无功损补偿设备，人工地提高功率因数。所谓“提高自然功率因数”，是指不添置任何无功补偿设备，只是采取技术措施（如合理选择设备容量、采用先进工艺、提高负荷率等），以减少无功功率消耗量，使提高。提高自然功率因数（优先）→人工补偿（同步补偿机同步电动机，改变If、并联电容器）。cos电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分6/75第二节电力变压器的经济运行一、经济运行与无功功率经济当量的概念1．经济运行（economicoperation），是指能使电力系统的有功损耗最小、经济效益最佳的一种运行方式。电力系统的有功损耗不仅与设备的△P有关，还与设备的△Q有关，△Q↑→I↑→△P↑。2．无功功率经济当量（economicequivalentofreactivepower），kW/kvar电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分7/75表示电力系统每减少1kvar的无功功率，相当于电力系统所减少的有功功率损耗kW数，符号Kq。对工厂变配电所，0.02~0.15（平均为0.1），通常：由发电机电压直配的工厂，Kq=0.02~0.04；经两级变压的工厂，Kq=0.05~0.08；经三级及以上变压的工厂，Kq=0.1~0.15。二、一台变压器运行的经济负荷计算，Sec有功损耗+无功损耗×Kq→等效有功损耗，称为变压器有功损耗换算值。电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分8/75一台T在负荷为S时的有功损耗换算值：即：TqT220kq0qNNNPPKQSSPPKQKQSS20q0kqNNSPPKQPKQS电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分9/75为了，必须满足变压器单位容量的有功损耗换算值△P/S为最小值的条件，令，可得：变压器的经济负荷Sec与SN之比称为T的经济负荷系数或经济负荷率，用Kec表示，则：d0dPSS0q0ecNkqNPKQSSPKQ0q0ececNkqNPKQSKSPKQecS电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分10/75一般Kec为50%左右。教材P332例9-1，Uk%。两台T同型号、同SN，变电所总负荷为S。一台T单独运行时承担总负荷S时的有功损耗换算值：两台T并列运行时承担总S时的有功损耗换算值：三、两台T经济运行的临界负荷计算2I0q0kqNNSPPKQPKQSⅠ2II0q0kqNN222SPPKQPKQSⅡ电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新0ScrSSaPⅠPⅡPPⅡPⅡPⅠPⅠPPⅠⅡ当crSSS＜时，∵PPⅠⅡ＜，∴一台T运行。当SSScr＞时，∵PPⅠⅡ＞，∴两台T运行。2019年12月19日10时11分11/75将△PⅠ、△PⅡ与S的函数关系绘图，教材P333图9-2，交于a点，则a点所对应的负荷就是两台并列T经济运行方式下的临界负荷（criticalload），用Scr表示：电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分12/75当△PⅠ=△PⅡ时，即S=Scr，即：可得两台并列T经济运行的临界负荷为Scr：20200222q0kqNNqkqNNSPKQPKQSSPKQPKQS0q0crNkqN(1)PKQSSnnPKQ电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分13/75第三节并联电容器的接线、装设、控制、保护及其运行维护一、并联电容器的接线并联补偿的电力电容器多数做成三相，且采用△形接线（除部分容量较大的高压电容器外），低压内部已接成△形。，U为线电压。∴。2()3CQCU2(Y)3CQCU()(Y)3CCQQ为相电压，。U3UUABCABC电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分14/75说明：①△形为同一电路中Y形时容量的3倍，补偿效果好；②△时，任一电容器C断线，三相仍可得到补偿；Y时，该相得不到补偿；③△接在任一C击穿短路，则两相短路，Ik大，甚至爆炸（高压特别危险）；Y接：正常，IA=IB=IC=，若A相击穿：CUXABBCA33333CCUUIIIXXAI电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分15/75仅为正常时3倍，较安全。GB50053-1994《10kV及以下变电所设计规范》规定：高压电容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时（450kvar及以下）宜接成△。低压电容器组应接成△。电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分16/75二、并联电容器的装设位置（补偿方式）及放电措施并联电容器在工厂供电系统中的装设位置和补偿效果电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分17/75（一）高压集中补偿集中装设在工厂变配电所的6~10kV母线上，只补偿母线以前的无功功率，以后不补。大中型工厂中应用。（放电时到50V以下，高压≤5min，低压≤1min）。放电措施：利用电压互感器（TV）的一次绕组放电。放电回路中不得装设FU或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。（二）低压集中补偿集中装设在车间变电所的低压母线上，补偿低压母线以前（包括T、高压线路及电力系统）的无功功率。电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分18/75低压配电室内，或单设，相当普遍，△形接线。放电措施：一般用220V、15~25W白炽灯（兼正常运行时的指示灯）的灯丝电阻来放电，但也有用专门的放电电阻来放电的。（三）分散就地补偿（单独个别补偿）设备旁，补偿安装部位以前的所有高低压线路和电力变压器的无功功率，范围最大、效果最好、应优先采用。与设备同切，利用率低。适用于负荷平稳、长期运转而容量又大的设备，如大容量感应电动机、高频电热炉等，也适于小容量多的长期稳定运行的如荧光灯等。对于供电系统中高压侧和低压侧的基本无功功率的补偿仍宜采用（一）（二）。电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分19/75放电措施：利用用电设备本身的绕组电阻来放电。三种补偿方式的比较：从节能的角度看：（一）（二）（三）；从补偿效果的角度看：（三）（二）（一）；从维护方便的角度看：（一）（二）（三）；从电容利用率的角度看：（一）（二）（三）；从造价的角度看：（三）（二）（一）；从补偿范围的角度看：（三）（二）（一）。电气工程基础（工厂供电）UniversityofScienceandTechnologyLiaoning博学明德经世致用勤奋向上求实创新2019年12月19日10时11分20/75三、并联电容器的控制与保护（一）控制手动投切、自动投切。（二）保护短路保护：低压电容器和≤450kvar的高压，用FU→相间短路保护。容量较大的高压电容器，QF、瞬时或短延时过电流相间短保。过负荷保护：含有大型整流设备或电弧炉等谐波源的电网上时，带时限→信号或跳闸。过压保护：≤10%。电气工程基础（工厂