用电管理三 节约用电管理

第三章节约用电管理主讲人：刘春明华北电力大学电力自动化技术研究所§3－1节约用电的意义及途径•一．节约用电的概念：•1．理解：节约用电就是通过采取技术上可行，经济上合理和对环境保护无妨碍的一切技术节电和管理节电措施，消除用电过程中的不合理和浪费现象，提高电力能源的有效利用程度，以实现能源的节约和电力供需的平衡，提高电能使用的经济效益。•2．节电工作的三个方面：管理节电、技术节电和结构节电。•二．节电的潜力：•我国目前电能的使用状况大致如下：电动机消耗的电能约占总电能的70％，电热设备约占l6％，电气照明约占8％，电化学约占6％。从我国目前的用电情况分析，电能利用的有效程度普遍较低，每年约有65％的电能被损耗掉了。我国目前单位产值的耗能量是法国的5倍，日本的4.5倍，巴西的4倍，印度的1.6倍。这一方面说朗我国在能源消耗中存在严重的浪费现象，从另一方面说明我国节约用电的潜力是相当大的。•主要表现：•(1)设备性能差。我国生产中使用的大量机电设备，大多属陈旧落后的产品，性能很差，与国外同类产品相比，中小型电动机的效率低1.5％～4％，中小型变压器的损耗高70％～90％，水泵效率低5％～10％，风机效率低lo％～15％，电阻炉热效率低15％～20％。由于长期使用，得不到及时改造和更新，性能更差。有的地区使用中的风机效率仅为18％，较好的也只有40％～50％。•(2)生产工艺落后。我国一些产品的生产工艺水平低，致使产品生产周期长、质量差、电耗高。•(3)经济结构不合理。国民经济各部门之间、供需之间的比例关系不协调，可造成用电的损耗和浪费。•(4)管理工作薄弱。企业对电能的使用管理工作薄弱，特别是一些中小型企业，用电无计划，消耗三．节电的意义：1．节约一次能源2．缓和电力供需矛盾3．提高了企业的生产水平和科学管理水平4．提高了电能的有效利用率5．降低了供、用电设备的投资四．节约用电的方法：1．大力宣传节约用电2．建立科学的定额管理制度3．利用经济杠杆作用4．开展电能平衡工作5．推广节约用电的技术措施6．开展群众性的节电活动§3－2电能平衡•一．电能平衡的意义：•目的：考察企业电能构成、分布、流向和损失。•二．电能利用率：•单一产品的企业：•是一项衡量电能利用率程度的综合性指标。•η高→损耗小，效率高、管理水平高。•三．企业电能利用率测定方法：•1．企业综合电能利用率的测定：•式中：分别代表变电设备、配电设备、电气设备、机械设备等的利用率。•2．企业设备电能利用率：•（1）设备电能利用率：•①对电气设备、水泵和风机等通用设备来说．相当于它们的效率；•②对于电加热、电解槽等直接参与产品生产，其工况与生产及操作有密切联系的设备来说，在一定程度上相当于它们的综合电能利用率。•（2）测定方法：•①直接法：直接法就是直接测定电源供给用电设备的电能和产品生产有效消耗的电能，然后计算设备的电能利用率。•优点：简单易行。•缺点：不能按损耗原因详细分析各项电能损耗的大小。•②间接法：间接法也称损耗分析法，是以测定的计算用电设备的各项电能损耗为基础，求出总的损耗电能和电源供给电能及产品所需的有效电能，最后经计算确定用电设备的电能利用率。•五．企业电能平衡的内容：•1．在用电体系确定的范围内，电能消耗的分布状况，即在哪些车间、严品、工艺和设备上用电。•2．电能在用电体系内输送、转换与传递的流向和产品生成的过程。•3．对用电体系的供给电量和损失电量进行测定。•4．计算分析以及研究提高电能利用率的改进措施。•六．电能平衡的计算步骡：•1．确定用电体系电能平衡的边界线。•2．查清边界线内的用电设备。•3．查清电能的流向和产品（或工质）生成的过程。•4．设备(即元件)电能平衡。•5．绘制能流图。•6．电能利用率的测定与计算。•7．制定提高电能利用率的改进措施规划。§3－3企业用电功率因数管理•一．功率因数的基本概念：•1．定义：•解释：•①有功：将电能转化为其他能•②无功：建立交变磁场和感应装置的磁通，只实现能量交换而不做功。•2．功率因数分类：•（1）自然功率因数：指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备负荷的性质。•（2）瞬时功率因数：指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数值。也可根据电压表、电流表和有功功率表在同一瞬间的读数经计算而确定。瞬时功率因数是随着企业用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻变化的。瞬时功率因数可以用来判断工矿企业所需要的无功功率数量是否稳定，以便在运行中采取相应的措施。•（3）平均功率因数：指企业在一定时间段（—个工作班、一周或一个月等）内功率因数的平均值。对企业功率因数的考核通常是以一个月的平均功率因数进行的，是通过企业一个月内消耗的实用有功电量和无功电量计算而得。其计算公式为：•供电部门每月定时来企业考核月平均功率因数的大小，再与国家规定的平均功率因数值比较，从而决定对企业所交纳电赞是奖励还是惩罚，并决定应采取的措施，以利于节约用电。•3．影响功率因数的因素：•（1）用电设备的轻载或空载。•（2）感性设备的增多。•（3）变压器的空载和轻载。•（4）线路中的无功功率损耗。•（5）无功补偿的不足。•二．功率因数对配电网路系统的影响：•1．降低线路损失：•2．改善电压质量：•线路的电压损失由两部分构成：一部分是输送有功功率产生的；另一部分是输送无功功率产生的。由于输配电线路的电抗分量约是电阻分量的2～4倍，变压器的电抗分量是电阻分量的5～10倍，因此，远距离输送无功功率会在线路和变压器中造成很大的电压损失，使输配电线路末端电压严重降低。若提高功率因数，就可减少线路和变压器中输送的无功功率，从而减少线路的电压损失，有效地改善用户端电压质量，从而达到节电目的。•3．增加电网的传输能力，提高设备利用率：•4．减少设备容量：•5．减少用户电费支出：在国家电价制度中，从合理利用电能出发，对不同企业用户的功率因数规定了不同标准值。低于规定数值，企业要多交一定的电费；高于规定数值，企业可少交一定的电费。•6．减少变压器的铜损：PSSPcoscos一定，SPPScoscos/一定，12cos1cos1PS221222222121222211cos1cos1eKeKeKeKSPPIIIPPPPIIPPIIPP•三．提高功率因数的办法：•1．提高自然功率因数：•（1）合理地选择电动机，使其接近满载运行。•（2）合理安排和调整工艺流程，改善用电设备的运行方式，限制空载运行。•（3）合理选择变压器，提高变压器的负载率（80％左右）。•（4）提高电动机检修质量，防止间隙过大。•2．无功补偿：•同步调相机、并联电容器、静止补偿装置。•一般采用并联电容器。，并联电容的优点：投资省，有功功率损失小，运行维护方便，故障范围小。•3、电容器补偿容量确定：•①额定电压下：•：一年中最大负荷月份的平均有功负荷；•：补偿率，可查•②非额定电压下：•③个别补偿的电动机：•注意：1功率因数补偿的幅度：0.9～0.95为宜。•2防止因负荷轻载而引起过补偿，并联电容器能自动投切。)(21tgtgPQPCPP210tgtgq2NNNUUQQ03UIQCUUQUQXPRUe很可能为负，即为负时，，当电压升高，过补偿欠补偿4、并联电容器补偿方式和原则：•①总原则：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡。•②补偿方式：•1集中补偿：将电容器组接在变电所（或配电所）的高压或低压母线上。这种补偿方式的电容器组，利用率较高，但不能减少用户内部配电网络的无功负荷所引其的损耗。•2分组补偿（分散补偿）：将电容器组分别安装在各车间配电盘的母线上。这样配电变压器及变电所至车间的线路都可以收到补偿效果。分组补偿的电容器组利用率比个别补偿时高，所需容量也比个别补偿少。•3就地补偿（个别补偿）：广泛用于低压网络，将电容器直接接在用电设备附近，一般和用电设备合用一套开关。个别补偿的优点是补偿效果好，缺点是电容器利用率低。对连续运行的用电设备所需补偿的无功功率容量较大时用个别补偿最为合适。5、电容器的投切控制：•（1）电容器补偿的固定投切与自动投切比较：•固定投切：a、易造成欠补偿或过补偿，过补偿将造成企业用电户向配电系统倒送无功功率，使系统电压升高，产生过电压。•b、对于供用电部门来说，由于在欠补偿时无功电能表正转，过补偿时电能表反转，这样就会使得无功电能表累计总数值很小，它不仅掩盖了企业用户功率因数的真实性，而且对企业的经济核算不合理，也达不到国家对功率因数调整电费奖罚效果。•自动投切：可以根据配电系统中无功负荷的大小，自动及时地投切无功功率补偿容量，克服了上述欠补偿或过补偿所引起的不良后果，可使无功功率分布合理，充分发挥供配电设备的供电能力，提高功率因数、降低线损，保障电能质量。因此无功功率的自动投切补偿得到越来越广泛的应用。（2）、高压并联电容器的自动控制方式：•a．电压型自动控制方式：根据配电系统电压的变化规律，确定适当的电压整定值，自动投切并联电容器组的容量，以改善配电系统的电压质量。•b．电流型自动控制方式：根据配电系统负荷电流的大小，自动投切一定数量的并联电容器组的容量，•c．程序控制方式：根据一定的生产规律编制出并联电容器的投切程序，用时间切换器按固定程序进行投切并联电容器组的容量。这主要是由于企业变电所或企业负荷的变化有一定的规律性的原因。•d．无功功率自动控制方式：根据配电系统无功功率或无功电流的大小．投切并联电容器组的容量。（2）、高压并联电容器的自动控制方式：•e．功率因数自动控制方式：根据功率因数的高低，利用功率因数继电器控制投切的并联电容器组的容量。对于与配电系统相连接的变电所或实行功率因数奖罚的企业，宜采用按功率因数控制并联电容器组的投切，以保证在最佳的功率因数下运行。不足之处是当所需补偿容量小于一组电容器容量时，可能会出现反复投切。•f．综合型自动控制方式：这是采用功率因数型与电压型相结合的综合型自动控制方式。它既能满足在功率因数或电压低于下限时自动投入并联电容器组的容量，又能在功率因数或电压超过上限时自动切除并联电容器组。•注意：前三种自动控制方式的特点是结构简单，控制方便，但补偿的效果较差；后三种方式的结构虽然复杂，但补偿准确、经济、效果好、因而在企业中较广泛应用。•（3）低压并联电容器的自动控制方式：•a．时间型自动控制方式。对于一班制或两班制生产的企业，宜采用时间型的自动控制方式，按时间投入并联电容器组的容量，在非生产时间全部切除并联电容器组，•b．功率因数型自动控制方式。一般企业均以提高功率因数、降损节电、减少电费开支和提高经济效益为目标，宜采用此种自动控制方式。•（4）并联电容器的接线方式：•①三角形接线：三角形接线的并联电容器直接承受配电网的线电压。•容量：•当任何一台并联电容器因故障被击穿发生短路故障时，就形成两相短路，通过故障点的电流为相间短路电流，短路电流非常大，可能导致并联电容器油箱爆炸，威胁配电网的安全运行。所以，三角形接线多用于短路容量较小的工矿企业用户变电所和配电线路中。CYCQWCUQ332•②星形接线：星形接线的并联电容器承受的是相电压。•容量：•当一台电容器被击穿而短路时，通过故障点的电流是额定相电流的3倍；如果采用每相两段串联的星形接线时，一台被击穿，则通过故障点的短路电流仅为1.5倍，因此运行就安全多了，所以星形接线能较好地防止并联电容器爆炸。另外星形接线的一相被击穿时，当单台保护熔断丝使故障电容器断开后，不易造成相间短路，使其余并联电容器继续运行，进行无功补偿。•星形接线方式的不足是当一相并联电容器断线，造成该相失去补偿，引起三相不平衡。•③规定：•1高压电容器宜接成中性点不接地星形。•2