页数：34页文件大小：420.2 KB来源： 供配电实用技术ppt课件
本课件围绕工厂节约用电展开，先说明节电的意义与科学管理、技术改造两大类措施，再推导变压器经济负荷、经济负荷率与多台变压器经济运行临界负荷的计算方法，最后系统介绍利用并联电容器提高功率因数的接线方式、装设位置、保护装置与运行维护要点。
第七章 工厂的节约用电
7.1 节约用电的意义、方法和途径
一、节约用电的意义
从我国电能消耗的情况来看，70﹪以上消耗在工业部门，所以工厂节能是个重点。
节约电能不只是减少了工厂的电费开支，降低了工业产品的成本，可以为工厂积累更多的资金，更重要的是，由于电能能够创造更多、更大的工业产值，因此多节约一度电，就能为国家创造若干财富，有力地促进国民经济的发展。所以节约用电具有十分重要的意义。
二、加强工厂供用电系统的科学管理
三、搞好工厂供用电系统的技术改造
7.2 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
Kq 值与系统的容量、结构及计算点的具体位置等多种因素有关。
二、一台变压器运行的经济负荷计算
变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗两部分，而无功损耗对电力系统来说也相当于按 Kq 换算的有功损耗，因此变压器有功损耗加上变压器无功损耗所换算的等效有功损耗，就称为变压器有功损耗换算值。
一台变压器在负荷为 S 时的有功损耗换算值为：
△P ≈ △PT + Kq·△QT = △P0 + △Pk·(S/SN)2 + Kq·[△Q0 + △QN·(S/SN)2]
即 △P ≈ △P0 + Kq·△Q0 + (△Pk + Kq·△QN)·(S/SN)2
△P0 为变压器空载有功损耗，△Pk 为变压器短路有功损耗，△Q0 为变压器空载无功损耗，△QN 为变压器额定无功损耗。
Kq 取值：工厂变电所取 0.02～0.15；由发电机电压直配的工厂取 0.02～0.04；经两级变压的工厂取 0.05～0.08；经三级以上变压的工厂取 0.1～0.15。
要使变压器运行在经济负荷 Sec·T 下，就必须满足变压器单位容量的有功损耗换算值 △P/SN 为最小。因此令 d(△P/SN)/dS = 0，可得变压器的经济负荷为：
Sec·T = SN·√[(△P0 + Kq·△Q0)/(△Pk + Kq·△QN)]
变压器经济负荷与变压器额定容量之比，称为变压器的经济负荷系数或经济负荷率，用 Kec·T 表示，即
Kec·T = √[(△P0 + Kq·△Q0)/(△Pk + Kq·△QN)]
变压器无功损耗可按下列两式估算：
空载无功损耗 △Q0 ≈ (I0﹪/100)·SN
额定无功损耗 △QN ≈ (UZ﹪/100)·SN
式中 I0﹪ 为变压器空载电流百分数，UZ﹪ 为变压器短路电压（阻抗电压）百分数。
本页还有变压器有功损耗换算值随负荷变化的曲线关系示意，建议对照原课件图片查看。
例7-1 试计算 SL7-800/10 型变压器的经济负荷及经济负荷率。
解：查表知 SL7-800/10 型变压器的技术数据如下，取 Kq = 0.1。
| 项目 | 数值 | 说明 |
|---|---|---|
| 空载有功损耗 △P0 | 1.54 kW | 查表技术数据 |
| 短路有功损耗 △Pk | 9.9 kW | 查表技术数据 |
| 空载电流 I0﹪ | 1.7 | 查表技术数据 |
| 短路电压 UZ﹪ | 4.5 | 查表技术数据 |
| 空载无功损耗 △Q0 | 13.6 kvar | △Q0 ≈ 800×0.017 |
| 额定无功损耗 △QN | 36 kvar | △QN ≈ 800×0.045 |
| 无功功率经济当量 Kq | 0.1 | 工厂变电所取值 |
| 经济负荷率 Kec·T | 0.46 | √[(1.54+0.1×13.6)/(9.9+0.1×36)] |
| 经济负荷 Sec·T | 368 kVA | Kec·T·SN = 0.46×800 |
二、两台变压器经济运行的临界负荷计算
假设变电所有两台同型号同容量的变压器，变电所的总负荷为 S。
从图可见，当 S < Scr 时，宜于一台运行，而当 S > Scr 时，宜于两台运行。
判别两台变压器经济运行的临界负荷为：
Scr = SN·√[2(△P0 + Kq·△Q0)/(△Pk + Kq·△QN)]
如果是 n 台变压器，则判别 n 台和 n-1 台经济运行的临界负荷为：
Scr = SN·√[(n-1)·(△P0 + Kq·△Q0)/(n·(△Pk + Kq·△QN))]
例7-2 某厂变电所装有 2 台 SL7-800/10 型变压器，试计算此变电所变压器经济运行的临界负荷值。
解：查表知 SL7-800/10 型变压器的技术数据：△P0 = 1.54kW，△Pk = 9.9kW，I0﹪ = 1.7，UZ﹪ = 4.5，取 Kq = 0.1。
| 项目 | 数值 | 说明 |
|---|---|---|
| 变压器台数与型号 | 2台 SL7-800/10 | 变电所总负荷为 S |
| 空载有功损耗 △P0 | 1.54 kW | 查表技术数据 |
| 短路有功损耗 △Pk | 9.9 kW | 查表技术数据 |
| 空载无功损耗 △Q0 | 13.6 kvar | △Q0 ≈ 800×0.017 |
| 额定无功损耗 △QN | 36 kvar | △QN ≈ 800×0.045 |
| 临界负荷 Scr | 524 kVA | 800×√[2×2.86/13.5] |
如果负荷 S < 524kVA，则宜于一台变压器运行；如果负荷 S > 524kVA，则宜于两台变压器运行。
7.3 利用电力电容器提高功率因数
我国国家标准规定，企业应在提高自然功率因数的基础上，合理装置无功补偿设备，企业用电的功率因数应达到0.9以上。
无功补偿设备主要有同步补偿机和并联电容器两类。
一、移相电容器并联补偿的原理
电力系统的负荷大部分是电感性和电阻性的，于是总电流将滞后电压一个角度 φ（功率因数角）。如果将移相电容器与负荷并联，则移相电容器的电流将抵消一部分电感电流，从而使感性电流减少，总电流也将减少，于是功率因数得到提高。
本页含并联补偿原理的相量图与接线示意，建议对照原课件图片查看。
二、移相电容器的连接
1.并联补偿的电力电容器大多接成△形接线。而低压并联电容器多数是做成三相的，内部已接成了△形。
接成△形的优点
接成△形的缺点：在一相电容器发生短路故障时，就造成三相线路的两相短路，短路电流非常大，有可能引起电容器爆炸，使事故扩大。
如果电容器接成Y形，短路电流小得多，仅为正常工作电流的3倍，所以运行较安全。
当高压电容器组的容量较大（超过400kvar）时，宜采用Y形接线（中性点不接地），这时电容器的额定电压为电网的相电压。低压电容器组一般都接成△形。电容器组装在成套的电容器柜内。
2.放电设备的接线
电容器从电网切除时，由于极板上仍然存有电荷，所以电容器两端有一定的残余电压，最高可达到电网电压的峰值，这对人是非常危险的。而且由于电容器极间绝缘电阻高，自行放电的速度慢，为了尽快消除电容器极板上的电荷，所以并联电容器组必须装设与之并联的放电设备。
低压电容器组用的放电设备一般采用白炽灯，这些灯同时可作为电容器组运行的指示灯。
对高压电容器，通常利用电压互感器的一次绕组来进行放电。为了确保可靠放电，电容器组的放电回路中不得装设熔断器或开关设备，以免放电回路断开，危及人身安全。
为防止电容器击穿时引起相间短路，△形各边均接有高压熔断器作为短路保护。
本页含高压电容器组接线与低压电容器组接线图，建议对照原课件图片查看。
三、电力电容器的装设位置
本页给出电力电容器三种装设位置（高压集中补偿、低压集中补偿、单独就地补偿）的示意图，建议对照原课件图片查看。
1.高压集中补偿：将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的 6～10kV 母线上。
特点：电容器的利用率高，能减少供电系统及线路中输送的无功负荷，这种补偿方式的初投资较少，便于集中运行维护。但不能减少用户变压器和低压配电网络中的无功负荷。
这种补偿可以满足工厂总功率因数的要求，因此在大中型工厂中广泛应用。
对集中补偿的高压电容器组利用高压断路器进行手动投切。
电容器组的安装方式可根据台数多少设置在高压配电室或专用电容器室。
2.低压集中补偿：将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。
由于这种补偿能使车间主变压器的视在功率减小，从而使主变压器的容量选得较小，因而比较经济，运行维护方便，这种补偿方式工厂中应用十分广泛。
对集中补偿的低压电容器组，可按补偿容量分组投切。可利用接触器分组投切或利用低压断路器进行分组投切。
电容器组的安装方式一般设置在高低压配电室或低压配电室内。
本页给出接触器投切与断路器投切两种分组投切方式的接线图，建议对照原课件图片查看。
3.单独就地补偿：又称个别补偿，是将并联补偿电容器组装设在需要进行无功补偿的各个用电设备附近。
这种补偿方式补偿的范围最大，补偿效果最好，应优先采用，但这种补偿方式总投资大，其电容器组在用电设备停止工作时，它也一并切除，因此利用率降低。
这种单独就地补偿适于负荷平稳、经常运转而容量又大的设备，如大型感应电动机、高频电路等；也适用于容量虽小但数量多且长期稳定运行的设备，如荧光灯等。
对单独就地补偿的电容器组，利用控制用电设备的短路器或接触器进行手动投切。
电容器组通常利用用电设备本身的电阻来放电。
四、电力电容器的保护
并联补偿的电力电容器主要的故障形式是短路故障，一般是电容器组与断路器之间的连线上发生的短路或电容器内部发生的短路，它可造成电网的相间短路。
因含有高次谐波的电压加在电容器两端时，可使电容器发生过负荷现象，因此安装在大型整流设备和大型电弧炉附近的电容器组，如果没有限制高次谐波的措施而可能导致电容器过负荷时，宜装设过负荷保护，发出过负荷信号警报。
电容器对加在其两侧的电压很敏感，一般规定电网电压不得超过其额定电压的10﹪。因此凡电容器装设处的电压可能超过其额定电压10﹪时，宜装设过电压保护，以免长期过电压运行引起使用寿命缩短或介质击穿而损坏。
过电压保护装置可发出报警信号或带有 3～5min 的延时跳闸。
当电容器组所接电网的单相接地电流大于10A时，应装设单独的单相接地保护装置。电容器组的单相接地保护与 6～10kV 线路接地保护相似。
当接地电流小于10A以及电容器与支架绝缘时，可以不装设接地保护。
对于接成△形接线的高压电容器组，为防止电容器击穿时引起相间短路，△形接线的各边均接有高压熔断器保护。
五、电力电容器的运行维护
1.电力电容器的投入和切除
电力电容器在供电系统正常运行时是否投入，主要是看供电系统的功率因数或电压是否符合要求。如果功率因数过低，或者电压过低时，则应投入电容器，或增加电容器的投入量。
电力电容器是否切除或部分切除，也主要看系统的功率因数或电压情况而定。如变配电所母线电压偏高（超过电容器额定电压1.1倍）时，则应将电容器切除。
发生下列任一情况，也应立即切除电容器：
如果变配电所停电时，也应切除电容器，以免突然来电时，母线电压过高，超过了电容器长期运行的电压值。另外，电容器可能与空载变压器产生共振使过电流保护动作，因此尽量避免无负荷空投电容器。
在切除电容器前，须从仪表指示或指示灯来检查放电回路是否完好。电容器从电网切除后，应立即通过放电回路放电。
高压电容器放电时间在 5min 以上，低压电容器放电时间在 1min 以上。为确保人身安全，人体接触电容器之前，应该用短接导线将所有电容器两端直接短接放电。
2.电容器的操作 为保证电容器组安全运行，电容器组操作应遵守：
3.电力电容器的维护 电力电容器正常运行中，值班人员应定期检视其电压、电流和室温等，并检查其外部，看是否有无漏油、喷油、外壳膨胀等现象，有无放电声响或放电痕迹，接头有无发热现象，放电回路是否完好，指示灯是否指示正常等。对装有通风装置的电容器室，还应检查通风装置各部分是否完好。
本章小结
作业
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