1供电部分《现代节电技术与节电工程》

现代节电技术与节电工程现代节电技术与节电工程讲座赵卫国第一篇、工业企业供电系统的合理化工业企业是为了接受从电力系统送来的电能，经过降压再将电能分配给各用电车间或用电设备，就需要有工业企业内部的供电系统。工业企业内部的供电系统，视容量的大小、引入电压的高低，设置一次降压、二次降压变电所或配电所，承担企业的供、配电任务。工业企业供配电系统的配置，应以负荷的重要性、用电容量大小、引入电压的高低及地区供电条件为依据，同时还应贯彻国家的各项节能方针和政策。因此，在确定供配电系统时必须全面分析上述有关因素，予以合理解决。现代节电技术与节电工程讲座第一节负荷分类及其供电方式工业企业电力负荷分为三类：1、一类负荷：对负荷停止供电时，将造成人身伤亡，或设备损坏，或引起生产混乱。这类负荷称为一类负荷。2、二类负荷：对负荷停止供电时，将产生大量废品，或大量原材料报废，或引起大量减产。这类负荷称为二类负荷。3、三类负荷：所有不属于一类及二类负荷范围内的用电负荷。这类负荷短时停止供电所造成的损失不大。现代节电技术与节电工程讲座工业企业各类负荷的供电方式1、一类负荷的供电方式：应由两个独立电源供电。所谓两个独立电源是指互不联系，而又无影响的两个电源。按照生产需要和允许停电时间，采用双电源自动或手动切换的方式，或双电源对多台一类用电设备分组同时供电的方式。2、二类负荷的供电方式：应有两条进线供电，当取得两条进线有困难时，允许有一条专用线路供电。3、三类负荷的供电方式：无特殊要求。现代节电技术与节电工程讲座第二节工业企业的供电系统1、电源系统（或称外部供电系统）：是指从电源至工业企业总降压变电所（或总配电所）的供电系统，包括高压架空线路或电力电缆线路。2、供电系统（或称内部供电系统）：是指从工业企业总降压变电所（或总配电所）至各车间变压所及高压用电设备的供电系统，包括厂区内的高压线路、车间变电所和高压用电设备等。现代节电技术与节电工程讲座工业企业内部的供电系统总降压变电所的作用，是降35～110kV的电源电压降至6～10kV的电压，然后分别送至各车间变电所或其他6～10kV的高压用电设备。总降压变电所的位置应接近负荷中心或网络中心。总配电所的作用是在靠近负荷中心处集中接受6～10kV电源供来的电能，重新分配送至附近各个车间变电所或其他6～10kV的高压用电设备。总配电所的位置应接近负荷中心。车间变电所的作用是将6～10kV的电源降至380/220V的使用电压，并送至车间各个低压用电设备。车间变电所的位置也应尽量靠近负荷中心。现代节电技术与节电工程讲座图11.1.1电力系统示意图第三节供电电压的选择和电压调整额定电压；为使电气设备生产标准化，便于批量生产，使用中易于互换，所以对发电、输变电、配电以及用电等所有设备的额定电压就必须有统一规定，且应分成若干标准等级；电力网的额定电压必须与电气设备的额定电压相对应，亦应分成若干电压等级。现代节电技术与节电工程讲座我国交流电力网和电气设备的额定电压电力变压器额定电压/KV分类电网和用电设备电压/KV发电机额定电压/KV一次绕组二次绕组低压0.380.660.400.690.380.660.400.69高压3610—35661102203305007503.156.310.513.8,15.75,18,20,22,24,263及3.156及6.310及10.513.8,15.75,18,20,22,24,2635661102203305007503.15及3.36.3及6.610.5及11—38.572.6121242363550820现代节电技术与节电工程讲座电力系统中各设备的额定电压为保证加在用电设备上的实际电压等于或接近额定电压，必须使线路首端电压高于线路的额定电压，用以补偿线路上的电压损失。因此发电机的额定电压必须比相应电力网和用点设备的额定电压高出5%。变压器二次绕组的额定电压高出用电设备额定电压5%~10%，这是因为电力变压器二次绕组额定电压均指空载时的电压而言。当变压器满载供电时，变压器本身的一、二次绕组将引起一定的电压损失，故变压器满载时二次绕组的端电压较空载时约低5%，但比用电设备或线路的额定电压尚高出5%左右，用以补偿线路上的电压损失。现代节电技术与节电工程讲座供电电压的选择工业企业中如何确定电压等级和选用哪几个等级较合理，是个比较复杂的问题。它关系到企业的负荷类别、容量和分布情况，以及供电可靠性、配电的合理性、电能损耗和有色金属耗用量、设备投资、运行维护、今后的发展情况等一系列问题现代节电技术与节电工程讲座各级电压电力线路合理的输送容量及输送距离现代节电技术与节电工程讲座额定电压,kV输送功率，kW输送距离，km0.22500.150.381000.63100～10001～36100～12004～510200～20006～20352000～1000020～50603500～3000030～10011010000～5000050～1500供电电压的调整1、正确选择变压器的变比和电压分接头2、合理减少供配电系统的阻抗3、尽量使三相负荷稳定。三相负荷分布不均匀将产生不平衡电压，从而加大了电压偏移。4、根据企业供配电系统电压情况，合理投切无功补偿设备，调整企业内部系统电压，使电压偏移维持在允许的范围之内现代节电技术与节电工程讲座第四节工业企业线路损失及其计算1、总降压变电所主要变压器的损耗。2、高压架空线路的损耗；3、低压架空线路的损耗；4、电缆线路的损耗；5、车间配电线路的损耗；6、汇流排、高低压开关、隔离刀闸、电力电容器以及各类电气仪表等有关元件上的损耗。现代节电技术与节电工程讲座降低线损的主要措施1、减少变压次数在GB3485中规定：线损率应达到下列指标：a.一次变压3.5%以下b.二次变压5.5%以下c.三次变压7%以下企业供配电系统中线路和变压器是主要元件，占供电损耗比重最大。由于每经过一次变压总要多消耗一部分功率，一般来说每多一级变压大约要多消耗1%～2%的有功功率现代节电技术与节电工程讲座降低线损的主要措施2、简化电压等级，合理提高电压企业供电网络进行升压改造，是降低线损的有效措施。提高运行电压与降低线损的关系如下式：线损降低的百分数；式中：α——电压提高的百分数当供电线路的电压水平提高5%时，线损可降低9%。现代节电技术与节电工程讲座%100)1001(11%2pP升压后的降损效果现代节电技术与节电工程讲座电网原来的额定电压，kV升压后的电网额定电压，kV升压后降损百分数，%3511090103591.86106439136750.220.38/0.2266.7提高运行电压与降低线损的关系现代节电技术与节电工程讲座电压提高，%线损降低，%11.9335.7459.091017.351524.392030.5降低线损的主要措施3、提高功率因数，减少输送的无功电流，降低线损Δ4、均衡网络负荷在GB3485中规定：“单相用电设备应均匀地接在三相网络上，降低三相负荷电流不平衡度，供电网络的电流不平衡度应小于20%。”否则不仅要增加线损，而且影响配电变压器的供电效率。现代节电技术与节电工程讲座RIP2降低线损的主要措施5、按经济电流密度选择导线截面，电流密度直接与导线截面有关，导线截面越大，功率损耗和电能损耗越小，但线路的投资和耗用的有色金属增多综合考虑各方面的因素，定出按年运行总费用最小时所对应的导线截面，称为经济截面。对应于经济截面的电流密度，称为经济电流密度。现代节电技术与节电工程讲座第二篇、企业供电运行指标的合理确定工业企业为了加强用电管理，促进企业合理有效的使用电能，因此，企业供、用电设备在运行时，必须对一些主要的经济运行指标，提出合理的要求，并为达到这些指标规定某些具体做法及措施。现代节电技术与节电工程讲座第一节企业用电负荷率电力负荷；在工业企业供配电系统中，电气设备所需要的电功率，称为负荷或电力负荷。负荷率；系指平均有功负荷与最大有功负荷之比的百分数。在GB3485第3.5条中规定：“调整企业用电设备的工作状态，合理分配与平衡负荷，提高企业负荷率，使企业用电均衡化。根据不同的用电情况，企业日负荷率不应低于以下指标：、连续性生产的企业95%、三班制生产的企业85%、二班制生产的企业60%、一班制生产的企业30%现代节电技术与节电工程讲座提高用电负荷率的方法1、调整企业内部高峰负荷，调节生产工序，变更交接班时间，错开午休和就餐时间等。2、调整大容量用电设备的用电时间，错开高峰时间用电。企业可以规定某些大型用电设备只能在后半夜用电。3、调整企业各车间的生产班次和工作时间，实行在电力系统高峰时间内让电。4、企业实行计划用电，搞好企业电力平衡，高峰电力指标下达到车间、班组，严格控制高峰时间的电力负荷。5、分车间安装电力定量器，合理地分配高峰电力指标。现代节电技术与节电工程讲座第二节、企业功率因数电源供给电网功率分为两部分；一部分用于作功而被消耗掉，这部分电能将转换为机械能、热能、化学能和光能，称为有效功率；另一部分能量是用来建立交变磁场，对于外部电路并不作功，它是由电能转换为磁场，再由磁能转换为电能，这样反复交换的功率成为无功功率视在功率；有功功率和无功功率构成为视在功率22QPS最大负荷时的功率因数；最大负荷时的功率因数指在年最大负荷(即计算负荷)时的功率因数，按下式计算3030cosSP（11.2.14）我国电力规程规定：高压供电的用户功率因数应达到0.90以上，其它电力用户功率因数应为0.85以上；同时还规定，凡功率因数未达到上述规定的，应增添无功补偿装置。这里所指的功率因数为最大负荷时的功率因数。提高功率因数给企业和电网带来的效益1、减少电压损失，改善电压质量2、减少线路损耗，提高供电能力3、节省企业的电费开支提高功率因数不仅对企业的直接经济效益是明显的。而且对整个电力系统的经济运行，有着重大的经济效益。现代节电技术与节电工程讲座提高功率因数的方法1.提高自然功率因数⑴合理选择异步电动机；在额定负荷时的功率因数约为0.85～0.89；空载时的功率因数只有0.2～0.3。因此，正确选择异步电动机使其额定容量与它所拖动的负荷相配合，达到合理的运行，对于改善功率因数是十分重要的。⑵避免电力变压器轻载运行；电力变压器一次侧功率因数不仅与负荷的功率因数有关，而且与负荷率有关。当负荷率小于60%时，一次侧功率因数就显著下降现代节电技术与节电工程讲座提高功率因数的方法⑶合理安排和调整工艺流程，改善机电设备的运行状况，限制电焊机和机床电动机的空载运行。⑷在生产工艺条件允许的情况下，采用同步电动机代替异步电动机。同步电动机在过励磁方式下运行（0.8～0.9超前）,提高企业自然功率因数,并向电力系统输送无功功率。现代节电技术与节电工程讲座提高功率因数的方法2.提高功率因数的人工补偿法（1）人工补偿最普遍采用的方法是并联电容器来提高功率因数。（2）补偿容量；要使功率因数由cosφ提高到cosφ′，必须装设的无功补偿装置容量为现代节电技术与节电工程讲座)tan(tan303030PQQQC在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量qC来确定电容器的个数，即CCqQn（11.2.16）并联电容器有三相和单相之分。如采用三相电容器组进行补偿，其个数按上述计算值取整数选择，如采用单相电容器进行补偿，其个数应是3的整数倍，以便电容器三相均衡分配。现代节电技术与节电工程讲座无功补偿后的工厂计算负荷工厂(或车间)装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿装置装设地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，即总的无功计算负荷CQQQ3030（11.2.17）补偿后总的视在计算负荷23030230)(CQQPS（11.2.18）现代节电技术与节电工程讲座