供配电基本理论及节能.pptx

第一部分第一部分第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识供配电系统基本知识供配电系统基本知识 第二部分第二部分第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识供配电系统节能知识供配电系统节能知识 目目目目 录录录录第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 电是重要的能源，20世纪70年代以来，我国电力工业的发展速度赶不上国家生产建设与人民生活用电增长的速度，形成严重的缺电局面。电力普遍短缺，供不应求，已经成为制约生产发展的重要因素。第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识什么是电？什么是电？电是一种粒子，电子在移动的过程中就会产生各种形式的能，电器就是使用这些能的机器。当电路中的电流随着方向和强度的变化作周期性变化时，称其为“交流电”。现代发电厂生产的电能都是交流电，家庭用电和工业动力用电也都是交流电。电流：电流：金属导线里面有大量的自由电子,当它们因为某种原因共同流动时被称作“电流”。电流的单位是“安培”，符号“A”。电阻：电阻：电流在导线里面的流动是很流畅的，但当它进入到某些电子器件的时候，流动就不会那么顺畅，会受到阻力，我们把这种电子器件叫做“电阻”。电阻的单位是“欧姆”，符号“”。电压：电压：电子是要流动起来才会形成电流的，那么，是什么才能让静止的电子流动起来呢？方法很简单，只要给电子施加一个外力，“推”它一下，电子就会动起来的。这个“推力”的大小就叫做电压。推力越大，也就是电压越高。电压的单位是“伏特”，符号“V”。什么是电流、电阻、电压？什么是电流、电阻、电压？第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 1所有的用电设备都是按运行在额定电压时效率为最高设计的、偏离额定电压必然导致效率下降，经济性较差：2电压过高会大大缩短白炽灯一类照明灯的寿命，也会对设备的绝缘产生不利影响。3电压过低会大大增加恒定转矩的异步电动机的转差，由此引起工业产品出现次品、废品，转差增大的结果使异步电动机电流增加，由此引起发热、甚至损坏。电压偏移带来的经济、安全方面不利影响：电压偏移带来的经济、安全方面不利影响：第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 鉴于以上原因，同时考虑到用电设备对电压的要求，电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围。供配电设计规范供配电设计规范（GB50052GB5005219951995）规定：）规定：电动机为。常规照明：5%远离变电所的小面积一般工作场所：可为5%、10%应急照明、道路照明和警卫照明等为5%、10%。电能质量一供电电压允许偏差电能质量一供电电压允许偏差（GBl2325GBl23259090）规定：）规定：35kV及以上供电电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10 10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的土7 220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+710 电压偏移的最大允许范围电压偏移的最大允许范围第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。有功功率有功功率:在交流电路中，电源在一个周期内发出瞬时功率的平均值(或负载电阻所消耗的功率)，称为有功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。有功功率符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。什么是有功功率？什么是有功功率？第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 无功功率：无功功率：在具有电感或电容的电路中，每半个周期内，把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来，然后再释放，又把贮存的磁场（或电场）能量再返回给电源，我们把这个交换的功率值称为“无功功率”。无功功率是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。什么是无功功率？什么是无功功率？第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在：(1)降低发电机有功功率的输出。(2)降低输、变电设备的供电能力。(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。无功功率对供、用电产生的影响无功功率对供、用电产生的影响 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，还需要取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识什么是视在功率？什么是视在功率？第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 视在功率视在功率:在具有阻抗的交流电路中，电压有效值与电流有效值的乘积值，称为“视在功率”。S S2 2=P=P2 2+Q+Q2 2 视在功率并不等于这个电路或用电器消耗的功率，电路或用电器所消耗的功率还必须再乘以它们自身的功率因数，即 P=ScosP=Scos什么是功率因数？什么是功率因数？第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角的余弦cos来表示。cos称为功率因数。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为：一般工业企业消耗的无功功率中，感应电动机约占 70%，变压器占 20%，线路等占 10%。第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识提高功率因数的意义？提高功率因数的意义？1.减少线路功率损耗，提高电网输电效率减少线路功率损耗，提高电网输电效率供配电线路的有功损耗为Pa=3I2R10-3 从式中可以看出，当线路输送的有功功率一定时，线路有功损耗与 成反比，所以提高功率因数，可大大降低损耗。2.提高功率因数，可减少电压损失提高功率因数，可减少电压损失供配电线路的有功损耗为 采用补偿电容提高功率因数后，电压损失U减小，改善了电压质量。3.3.提高电力网的传输能力，提高设备利用率提高电力网的传输能力，提高设备利用率 公式 可知，在传送一定有功功率P的条件下，cos越高，输出电流就越小，传输能力越大。提高功率因数的意义？提高功率因数的意义？第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识4.降低设备容量降低设备容量 以变压器为例，0.4kV线路功率因数提高后，线路电流减小，视在功率也减小，变压器传输能力是用视在功率衡量，因此也降低了变压器的负载率。因此，改善功率因数是充分发挥设备潜力，提高设备能力的有效方法。提高功率因数的方法？提高功率因数的方法？第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识一是采用同步电动机补偿。二是采用电力电容器补偿。就地补偿就地补偿 集中补偿集中补偿 高压补偿高压补偿 什么是电动机？什么是电动机？第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 电动机电动机:也称为“马达”，把电能转变为机械能的机器。利用电动机可以把发电机所产生的大量电能，应用到生产事业中去。构造和发电机基本上一样，原理却正好相反，电动机是通电于转子线圈以引起运动。为了获得强大的磁场起见，不论电动机还是发电机，都以使用电磁铁为宜。电动机因输入的电流不同，可分为直流电动机与交流电动机。直流电动机-用直流电流来转动的电动机叫直流电动机。因磁场电路与电枢电路连结之方式不同，又可分为串激电动机、分激电动机、复激电动机；交流电动机-用交流电流来转动的电动机叫交流电动机。种类较多，主要有：整流电动机同步电动机感应电动机。三相异步电动机的分类三相异步电动机的分类 电机的分类方式有多种，按转子结构分类、按机壳防护形式分类、按机座号、尺寸大小分类、按相数分类、按电压分类、按安装方式分类等。按照转子结构形式分类按照转子结构形式分类 按转子结构分类可分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机。我厂用的各类电机，基本上是鼠笼式电机。按机壳防护形式分类按机壳防护形式分类 过去电动机按机壳防护形式分为防护式，封闭式，开启式等，现在按电机外壳防护分级规定，电动机防护等级用代号“IPXX”表示，第一位数字表示第一种防护等级，第二位数字表示第二种防护等级，数字含义分别见下表。第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识第一位表征数字防护等级简述含义0无防护电机无专门防护1防护大于50mm固体的电机能防止大于面积的人体(如手)偶然或意外地触及或接近壳内带电或转动部件但不能防止故意接触)。能防止直径大于5Omm的固体异物进入壳内。2防护大于12mm固体的电机能防止手指或长度不超过8Omm的类似物体触及或接近壳内带电或转动部件。能防止直径大于12mm的固体异物进入亮内。3防护大于2.5mm固体的电机能防止直径大于2.5mm的工具或导线触及或接近壳内带电或转动部件。能防止直径大于2.5mm的固体异物进入壳内。4防护大于1mm固体的电机能防止直径或厚度大于1mm的导线或片条触及或接近壳内带电或转动部件。能防止直径大于1mm的固体异物进入壳内。5防尘电机能防止触及或接近壳内带电或转动部件进尘量不足以影响电机的正常运行。第一位表征数字表示的防护等级 第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识第二位表征数字防护等级简述含义0无防护电机无专门防护1防滴电机垂直滴水应无有害影响。215防滴电机当电机从正常位置向任何方向倾斜至15以内任何一角度时,垂直滴水应无有害影响。3防淋水电机与垂直线成60角范围内的淋水应无有害影响。4防溅水电机承受任何方向的溅水应无有害影响。5防喷水电机承受任何方向的喷水应无有害影响。6防海浪电机承受猛烈的海浪冲击或强烈喷水时,电机的进水量应不达到有害的程度。7防浸水电机当电机浸入规定压力的水中经规定时间后,电机的进水量应不达到有害的程度。8潜水电机电机在制造厂规定的条件下能长期潜水.电机一般为水密型但对某些类型电机也可允许水进入,但应不达到有害的程度。第二位表征数字表示的防护等级 第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识异步电动机的结构？异步电动机的结构？1.1.定子定子 定子铁心定子铁心 定子绕组定子绕组第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识异步电动机的结构？异步电动机的结构？2.2.转子转子 转子铁心转子铁心 转子绕组转子绕组第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识3.3.气隙气隙0.2-1mm.0.2-1mm.对电机的性能影响很大。对电机的性能影响很大。异步电动机的结构？异步电动机的结构？第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识图71 笼型异步电动机结构图1-轴 2-弹簧片 3-轴承 4-端盖 5-定子绕组 6-机座 7-定子铁心 8-转子铁心 9-吊环 10-出线盒11-风罩12-风扇13-轴承端盖异步电动机的结构？异步电动机的结构？第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 三相异步电动机转动的基本原理是：（1 1）三相对称绕组中通入三）三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场；（相对称电流产生圆形旋转磁场；（2 2）转子导体切割旋转磁场产生感应）转子导体切割旋转磁场产生感应电动势和电流；（电动势和电流；（3 3）转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而）转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转矩，驱使电动机转子转动。形成电磁转矩，驱使电动机转子转动。异步电动机的旋转方向始终与旋转磁场的旋转方向一致，而旋转磁场的方向又取决于异步电动机的三相电流相序，因此，三相异步电动机的转向与电流的相序一致。要改变转向，只需改变电流的相序即可，即任意对调电动机的两根电源线，可使电动机反转。三相异步电动机转动的基本原理第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识异步电动机的铭牌数据异步电动机的铭牌数据 额定功率额定功率P PN N 指电动机额定运行时轴端输出的机械功率，单位为kW。额定电压额定电压U UN N 指电动机额定运行时定子加的线电压，单位为V或kV。额定电流额定电流I IN N 指定子加额定电压，轴端输出额定功率时定子线电流，单位为A。额定频率额定频率 我国工频为50Hz。额定转速额定转速n nN N 指额定运行时转子的转速，单位为r/min。第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识三相异步电动机的损耗分析三相异步电动机的损耗分析 三相异步电动机在运行中产生各种损耗，电机基本技术要求中规定，将三相异步电动机损耗划分为恒定损耗、负荷损能及杂散损耗。恒定损耗是指三相异步电动机运行时固有损耗，它与电动机材料、制造工艺、结构设计、转速等参数有关，而与负载大小无关。恒定损能包括铁心损耗(含空载杂散损耗)及机械损耗。铁耗是基本恒定的，一般占异步电动机总损耗的2025，机械损耗一般占总损耗的1050，电动机容量越大，由于通风损耗变大，在总损耗中比重也增大。1.1.恒定损耗恒定损耗第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识2.2.负载损耗负载损耗 负载损耗主要是指电动机运行时，定子、转子绕组通过电流而引起的损耗，亦称铜耗。负载损耗（铜耗）大小取决于负载电流大小及绕组中的电阻值。铜耗约占总损耗的2070，电动机容量大，铜耗占比例小。3.3.杂散损耗杂散损耗 (附加损耗）附加损耗）杂散损耗PS主要由定子漏磁通和定子、转子的各种高次谐波在导线、铁心及其他金属部件内所引起的损耗。这些损耗约占总损耗的1015。三相异步电动机的损耗分析三相异步电动机的损耗分析第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 由于电网质量原因：如电压波动、频率下降或上升以及网内高次谐波源的注入，都会造成三相异步电动机损耗增加。1.1.电压波动对各种损耗的影响电压波动对各种损耗的影响 电压波动将对各种损耗产生影响，根据公式可知，运行电压降低时，电动机的铁耗按电压平方减少，在负载率一定时，运行电压下降，电动机转矩下降，转差率变大，定子、转子的铜耗将增加，因此一台电动机在恒负载运行时电压下降将使总损耗增加。只有在负载率较低的情况下，当电压下降时电动机的总损耗才能下降，效率才能提高。电网质量对电机损耗的影响电网质量对电机损耗的影响第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识2.2.三相电压不对称对损耗影响三相电压不对称对损耗影响 一般电网负载都存在不同程度的不对称，负序电压将产生负序磁场，负序磁场产生的转矩为负值，是一个制动转矩。由于负序分量所产生的机械功率为负值，它将吸取一部分机械功率，变为转子负载电流引起的铜损耗。负序分量在转子上引起额外的铁损、铜损和杂散损耗，同时也会在定子上增加损耗。如有 3.5不平衡电压加在电动机上，那么将使电动机总损耗增加 20，效率下降34。总之三相异步电动机在不对称电压下运行其性能恶化，过载能力下降，效率下降，并有局部过热危险，因此 GB12497 规定电压不平衡度应小于1.5。电网质量对电机损耗的影响电网质量对电机损耗的影响第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识3.3.电网频率对损耗彩响电网频率对损耗彩响 当电压恒定时，频率下降铁损增加，机械损耗稍有下降，铜损耗要看变化程度而言，总的说来，频率下降时总损耗增加，效率下降；当频率上升时，总损耗下降，效率略有上升。4.4.高次谐波电流对异步电动机损耗影响高次谐波电流对异步电动机损耗影响 电网中有许多用电设备是非线性负载，这些负载将产生高次谐波电流并注入供电网络，从而在系统的阻抗上产生出相应频率的高次谐波电压，使系统电压波形畸变。由于高次谐波源通常容量较大，因而造成的高次谐波影响不容忽视。高次谐波电流进入三相异步电动机后，将产生频率较高的旋转磁场，使杂散损耗剧增，局部产生过热，甚至烧坏电动机。电网质量对电机损耗的影响电网质量对电机损耗的影响第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识什么是变压器？什么是变压器？变压器是一种电能转换装置，主要作用是传输电能，它以相同的频率，但往往是不同的电压和电流把能量从一个或多个电路转换到另一个或多个电路中去。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。变压器种类很多，一般分为电力变压器和特种变压器，前者是电力系统中输配电的重要设备，按用途分，升压变压器，降压变压器，配电变压器和联络变压器；按结构分，双绕组变压器，三绕组变压器和自藕变压器；按相数分，单相变压器，三相变压器和多相变压器。变压器结构变压器结构 铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为 0.35 或 0.5 mm，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识变压器损耗分析变压器损耗分析第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 变压器的有功功率的有功功率损耗由两部分组成。有功损耗：铁损和铜损，又称空载损耗和负载损耗。有功损耗：铁损和铜损，又称空载损耗和负载损耗。铁芯产生的有功损耗叫铁损，变压器一、二次绕组中的电阻产生的有功损耗叫铜损。只要外加的电压和频率不变，铁损就不变，与变压器负载大小无关。铁损大小可由空载试验得到。铜损与变压器的负载率平方成正比，其大小也可以通过变压器短路试验确定。无功损耗：无功损耗：一部分是用来产生主磁通，产生主磁通，也就是用来产生励磁电流和空载电流的，它与变压器负载大小无关；另外一部分无功是消耗在变压器一、二次绕组的漏电抗漏电抗上，它与变压器的负载率平方成正比。线路损耗分析线路损耗分析 企业线损包括变压器损耗和线路损耗。我国规定:降低企业受电端致用电设备的线损，线损率应达到下列指标：一次变压3.5%以下。二次变压5.5%以下。三次变压7%以下。大型企业往往是二次变压，少数为三次变压，线损是很大的，而且不仅是经济损失，更重要的是线损过大，会使用电设备的电压过低，影响正常运行。第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识 线损中的变压器损耗是线损的一部分，另一部分是导线损耗，导线损耗主要是电阻损耗，即有功损耗。Pa=3I2R10-3 如以功率形式表示，则为在输电线路损耗中，除了有功损耗外，还有无功损耗，由于电抗值很小，通常不予考虑。供配电线路有功损耗的影响因素有线路电流、电网运行电压、导线截面等。第一部分第一部分 供配电系统基本知识供配电系统基本知识线路损耗分析线路损耗分析第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识 节电不应简单的理解为少用电，它的定义应该是以一定的电能取得最大的经济效益，即合理使用电能，提高电能利用率，即使在电资源丰富不缺电的情况下，也应合理有效地使用，不容随意挥霍，这样的概念才是科学的，全面的。节电不是关了电灯、停了机器、减少生产，而是做同样的工作，使用最少的电能，即通过科学管理和技术进步，最大限度地提高电能利用率。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识什么是节电？国家对能源工业和节能、节电非常重视，在“十一五”规划中明确提出了单位国内生产总值能耗比“十五”降低20。节电的出路在于坚持科学管理。依靠技术进步，走合理用电、节约用电、提高电能利用率的道路，大幅度地降低单位产品电耗，以最少的电能创造最大的财富。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识节电的意义 一是一是不能降低产品质量、产量和性能；二是二是不能给环境带来不良影响；三是三是技资的回收期要短；四是四是不能增加其他费用和额外工作量。虽能达到节电目的，但不应增加维修工时和设备操作人员的工作量。最理想的节电措施是既节约了用电又降低了其他费用，至少应运保持原有的操作和维修工作量；五是五是应以技术经济的可能条件为基础。节电需要遵循的原则第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识基本上可分四个阶段：即从技术上讲是先易后难；投资上先少后多；时间上先短后长；收效上先小后大。节电措施的实施步骤第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识1.1.电动机的无功就地补偿电动机的无功就地补偿第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施 将就地补偿装置安装在电动机附近,并直接与电动机连接在一起的补偿方式。笼式电动机通常采用并联电容器就地补偿方式。优点注意事项A、有利于降低电力系统线损，提高无功补偿经济当量值。B、有利于挖掘供电设备的潜力，减小配电线路导线的截面和配电变压器的容量。C、实施电动机无功就地补偿的投资，按现行电价计算，半年左右即可回收。A、对经常停用的电动机、年利用小时数很低的电动机，不宜采用就地补偿的方式。B、为了减少技术上的复杂性，对多速电动机，经常反复开停、点动或堵转的电动机（如电梯或吊车上的电动机），双向转动或反接制动的电动机也都不采用就地补偿。2.2.电动机的合理选型和节能改造电动机的合理选型和节能改造 第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施（1 1）电动机的合理选型）电动机的合理选型 A、选用节能型电动机，淘汰高能耗的老式电动机 B、合理选择电动机的型号。选择电机除了满足拖动功能外还应考虑其经济运行性能。C、合理选择电动机的额定容量。当负载率在70%100%之间时为经济运行区；当40%70%时，为一般运行区；当40%时为非经济运行区。（2 2）合理设计电动机起动和运行方案）合理设计电动机起动和运行方案 A、对于大中型电动机的起动方案设计也有节能潜力可挖，若采用全压直接起动方式，则要求电力系统有足够大的容量，而实际运行时，电力系统负载率很低，影响供电效率，并且用直接起动方式易烧电机或影响电网其它设备运行。对于这类电机可采用降压等起动方式，既改善电机起动性能，又可以降低电机起动对电网容量的要求；既节约能源，又节约一次性投资。B、对于大型风机、短时满载运行而长期处于轻载运行的电机，选择时应考虑调速运行方案，节能效果相对调节风门方式显著。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施（3 3）老式电动机的节能改造）老式电动机的节能改造 A、更换电动机的外风扇 将电动机的外风扇更换为节能型的。对于不同型号的电动机，有对应型号的节能型风扇产品可供选用。主要用于单方向运转的2极和4极电动机，改后可提高效率1.35%2.55%。B、采用磁性槽泥代替原来的槽楔 用磁性槽泥进行电动机节能改造后，可降低电动机的铁心损耗和附加损耗，提高效率，但起动转矩会下降10%20%，因此仅适用于空载或轻载起动的电动机。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施 三相异步电动机转速公式为从上式可见，改变供电频率、电动机的极对数及转差率s均可达到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转速两种。在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速以及无换向器电动机调速等。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施3.3.电动机的调速节能电动机的调速节能 从调速时的能耗观点来看,有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指调速时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施（1 1）变极对数调速方法）变极对数调速方法 这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。变极调速适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设机、水泵等。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施（2 2）变频调速方法）变频调速方法 改变电源频率，就能改变电动机的同步转速，为了使调速过程中电动机的容量能充分利用，就需要维持磁通的恒定。当频率下降时必须使电压随着频率的下降同时降低，这种电压与频率配合变化称为恒磁通变频调速中的协调控制。根据电压、频率协调控制方法不同，获得恒转矩特性或恒功率特性的调速方式。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可以分成交流直流交流变频器，和交流交流变频器两大类，目前国内大都使用交直交变频器。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施变频调速的特点如下：变频调速的特点如下：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，调速比可达 20:1，特性硬、精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。变频调速适用于要求精度较高、调速性能较好的场合。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施（3 3）串级调速）串级调速 串极调速是指绕线式电机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电机的转差，达到调速目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加电势的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用开式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速型式，后者是串级调速的主要型式。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施 串级调速的特点如下：可以将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，尤其适用于调速范围在额定转速7090的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。串级调速适合在风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施（4 4）绕线式电动机转子串电阻调这方法）绕线式电动机转子串电阻调这方法 绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机转速越低。这种调速方法，设备简单、控制方便，但转差功率以发热的形式消能在电阻上，属有级调速、机械特性较软。由于该调速方法装置简单，仍在起重设备及调速要求不高的生产机械上使用。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施（5 5）定子调压调速方法）定子调压调速方法 当改变电动机定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电机转子上串联频敏电阻。为了扩大稳定当调速运行范围，当调速范围在 2:1 以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和 电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。无论从节能还是从实现自动化控制来说都宜改用晶闸管调压方式为好。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施 调压调速特点如下：调压调速线路简单、易实现自动控制、维护检修方便；调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低；调压调速用于绕线式电动机当无问题，亦可用特殊设计 YE 系列高阻转子电动机，但用于普通笼型电动机要慎重。调压调速一般适用于100kW 以下的生产机械。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施（6 6）磁调速电动机调速）磁调速电动机调速 电磁调速电动机调速特点如下：装置结构及控制线路简单、运行可靠、维护方便；调速平滑，无级调速；在闭环控制时，调速范围大，可达10：1，调速精度高；对电网无谐波影响；速度损失大，效率低。电磁调速电动机调速适用于中小功率、要求平滑起动、短时低速运行的机械，如纺织、印染、化工、造纸等机械。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施（7 7）液力耦合器调速）液力耦合器调速 液力耦合器调速是一种机械调速方法，适用于风机、水泵的节能调速，其特点如下：用于笼型电动机的无级调速；属机械结构，可靠性高、容量可达数千 KW；可空载起动或逐步起动大惯量负载；控制调节方便，容易实现自动化控制；具有保护功能，维护检修简单，使用寿命长；有转差损耗，需要有一定安装位置，故障后要停机修理。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识电动机节电措施变压器节电措施第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识 在工矿企些中，几乎所有的电能分配和使用都要经过变压器来实现。因此，它是企业节电的重要环节。国家在评价企业合理用电技术导则标准中，提出了企业应根据负载等级、容量和分布情况合理选择供电电压等级；正确选择和配置变压器容量和台数；合理分配负载以及正确确定变压器的并列运行及投入运行的台数；对负载率(负载系数)经常低于30%的变压器，按经济运行条件考核后，合理更换相应容量的变压器等。变压器节电措施第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识1.1.合理选择变压器容量，实现变压器的经济运行合理选择变压器容量，实现变压器的经济运行 通过公式计算，当变压器处于经济运行区时，其空载损耗等于负载损耗，即铁损等于铜损，这时，变压器的效率最高。对于我厂这种24小时运行的变压器，最佳负载率在50左右，考虑投资等因素影响，我们通常找一个投资与负载率的最佳值，一般为7585。对负载波动较大或季节性变化的用电单位，可选择变容量变压器或两台不等容量变压器，以保证其经常在经济负载区域运行。变压器年有效、无效综合电能损耗最小时的负载率为变压器节电措施第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识2.2.合理分配变压器负载合理分配变压器负载 在选定变压器容量和台数之后，还应对各台变压器合理地分配负载，如果变压器的负载分配不合理，将增加功率损耗和电能损耗。对于一个变压器群n台变压器)，在总负载一定的情况下，如果各变压器的负载率符合某种规律，能使n台变压器的总铜耗最小，这种情况称为n台变压器的负载率符合均衡条件。3.3.3.3.及时调整轻载和切除空载运行的变压器及时调整轻载和切除空载运行的变压器及时调整轻载和切除空载运行的变压器及时调整轻载和切除空载运行的变压器 变压器经常在低负载下运行，造成电能浪费。通常采取的方式：一是停用一台变压器，用另一台变压器带起整个负荷；二是更换一台容量匹配的小容量变压器。变压器节电措施第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识5.5.采用节能型变压器采用节能型变压器 目前国家推荐的技术成熟的节能型变压器为S9系列，S7及SL7等系列均为国家明文淘汰设备。随着科技的发展，目前节能效果优于S9系列的变压器已经广为应用，我厂应用的有SH11非经合金变压器，S11变压器以及目前国内最新产品S13变压器。上述节能变压器节电效果最好的是SH11变压器，但投资高，普及有一定的难度，S13变压器次之，且价格与S9相当，低于S11变压器，应用前景广阔。4.4.4.4.改造高耗能变压器改造高耗能变压器改造高耗能变压器改造高耗能变压器 改造高耗能变压器必须考虑改造费用和节约电能，如果投资回收期较长，改造的意义就不大，改造时，投资回收期越短越好。相关参数SL7-50S7-50S9-50S11-50SH11-50变压器额定空载损耗kw0.22 0.19 0.17 0.13 0.05 变压器额定负载损耗kw1.40 1.15 0.87 0.87 0.60 空载电流%6 2.20 2.00 2.00 0.90 阻抗电压%4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 有功损耗1.01 0.37 0.31 0.27 0.15 无功损耗47.45 18.40 17.14 17.14 10.21 总损耗5.75 2.21 2.02 1.98 1.17 总损耗与S7差值0.19 0.23 1.05 总损耗与SL7差值3.73 3.77 4.59 总损耗与S9差值0.04 0.86 变压器初始费用 元1.60 1.80 2.59 投资回收期S719.35 17.99 5.71 投资回收期SL70.99 1.10 1.30 投资回收期S911.54 2.67 注：对SL7和S7变压器的投资回收期为更换变压器，不考虑变压器残值，对于S9变压器的投资回收期为替代S9变压器，考虑变压器残值。50kVA变压器负载率40时功率消耗以及投资回收期测算第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识630kVA变压器负载率75时功率消耗以及投资回收期测算相关参数SL7-630S7-630S9-630S11-630SH11-630变压器额定空载损耗kw1.30 1.30 1.15 0.81 0.32 变压器额定负载损耗kw8.10 8.10 6.20 6.20 6.20 空载电流%3.00 1.30 0.90 1.00 0.45 阻抗电压%4.50 4.50 4.50 4.50 4.50 有功损耗5.86 5.86 4.64 4.30 3.81 无功损耗34.85 24.14 21.62 22.25 18.78 总损耗9.34 8.27 6.80 6.52 5.69 总损耗与S7差值kw1.47 1.75 2.58 总损耗与SL7差值kw2.54 2.82 3.66 总损耗与S9差值kw0.28 1.11 变压器初始费用 元8.30 9.10 11.60 投资回收期S713.02 12.01 10.36 投资回收期SL77.53 7.45 7.32 投资回收期S96.66 6.84 注：对SL7和S7变压器的投资回收期为更换变压器，不考虑变压器残值，对S9变压器的投资回收期为替代S9变压器，考虑变压器残值。第二部分第二部分 供配电系统节能知识供配电系统节能知识S9变压器S11变压器S13变压器Sh11变压器结构特点铁芯全部采用优质冷轧硅钢片，剪切毛刺小，叠积精度高；同时采用全斜接缝、不冲孔、不叠上铁轭工艺，有效地降低了变压器的空载损耗、空载电流。改变了传统的叠片式铁心结构。硅钢片连续卷制，铁心无接缝，大大减少了磁阻，提高了功率因数。卷铁心结构成自然紧固状态，无需夹件紧固，避免了因铁心夹紧所带来的铁心性能恶化，损耗增加。传统变压器的铁心结构为平面形，S13为三角形卷铁芯变压器，突破了传统结构，采用三只相同矩形的半圆截面卷铁芯，组合成为立体三相变压器铁芯，使三相铁芯磁路完全对称，磁阻大大减少，激磁电流、空载损耗显著降低，是一种使用传通材料，但运行噪声更小、结构更为紧凑的高效节能型变压器。非晶合金具有高饱和磁感应强度、低损耗（相当于硅钢片的1/31/5）、低激磁电流、良好的温度稳定性等特点。非晶合金是一种新型节能材料，采用快速急冷凝固生产工艺，其物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列，它与硅钢的晶体结构完全不同更利于被磁化和去磁。用于油浸变压器可减排CO、SO、NOX等有害气体，被称为二十世纪的“绿色材