1、工厂供电系统节能方法研究摘要：电能是高价的二次能源，是国民经济发展的保障和重要的制约因素。其中，工厂用电占总体电能消耗的 73%左右，因此工厂节约用电意义重大。本文从科学用电角度出发，讲述了变压器节能、电动机节能及利用提高功率因数来实现节能的具体方法。 关键词：工厂供电；变压器节能；功率因数 Abstract: power is the high cost of secondary energy, is the development of national economy security and important factors. Among them, the factory of g
2、eneral electric electricity consumption of about 73%, so the factory to save electricity is of great significance. This paper, from the Angle of the scientific electricity, tells the story of transformer energy saving, energy saving and use of motor improving power factor to realize the energy savin
3、g of the concrete method. Keywords: factory power supply; Transformer energy saving; Power factor 中图分类号：TM4 文献标识码： A 文章编号： 1 概述 节约电能可以降低企业的电费开销，可以不进行再投资就能获取较大的利润。当越来越多的电气产品应用在每一个家庭，寻常百姓也密切关注电力节能，把节能放到了选择电气产品的重要位置。所以节约电能是一项利国利民的事业，对工厂用电的节能研究迫在眉睫。 目前，工厂电能节约的主要有下面几种措施： （1）用电要纳入计划，加强非生产用电的管理，增加电能的利用率。（2
4、）采取经济运行（如变压器并联运行）的方式，尽量减少电能损耗。 （3）加强用电负荷的调整，保证用电的持续、安全运行。 （4）定期进行检修，加强巡视、保养和维护。 （5）尽量选择节约性、安全性能卓越的电气设备。 2 电力变压器的节能方案 变压器是工厂最常用的主设备，是电力转换的关键环节，本身是电力系统的耗能大户。虽然现在生产出的变压器效率越来越高，但是由于变压器长期运行、容量较大、数量较多，各种因素集合到一起，耗费的电能就叹为观止了。经相关部门分析，变压器空载运行时所耗费的能量约等于整个系统的耗费量。其无功损耗占电力系统损耗的 20%上下。所以对变压器的损耗及其节能设计要给予高度的重视。 2.1
5、合理选择变压器型号和容量 在选择变压器的规格和性能指标时，一定要把节能纳入选择的重要依据。要选择能耗小、效率高的节能型变压器。当前的 S11 和 S12 系列变压器就是一种设计比较成熟的节能型变压器。它具有体积小、能耗小、质量高的特点。变压器选型的时候，一定要根据用户的实际负荷来确定合适的容量。如选择容量过高，负荷较少，会使变压器的效率降低，有功功率减小；如选择容量过小，变压器处在长时间的过载运行状态中，由于过载产生高温，使变压器的阻抗增加，增加电能损耗。 2.2 合理采用变压器经济运行方式 通过变压器的经济负荷计算可知，负荷率约 7075%，变压器才在最经济的方式下运行。当两台容量相同、型号
6、一致的变压器并联运行时，应计算好经济运行的临界负荷，在临界负荷内运行最为经济合理。通过分析可知，可以参考工厂电力负荷的变化来确定变压器的运行状态。如，负荷较大，1 台变压器不足以带动负荷时，需要并联投运另外一台；当负荷较低，1 台变压器运行完全可以胜任供电时，就退出另外 1 台。通过灵活的控制，最大程度地降低了变压器的能耗，使其在经济方式下运行，降低了企业的电力能耗和生产成本。 3 电动机的节能方案 电动机是应用极广的动力电气装置，其消耗的电能占企业用电总量的 60%左右，所以电动机的节能是企业和技术人员密切关注的问题。电动机的节能可依据下面几个方案。 3.1.选择适宜的电动机容量、种类 电动
7、机选择偏大的容量，会使电动机轻载运行，如果电动机长期运转，则能量损耗很大。通常负荷率在 75%左右，电动机的效率和使用性能会达到最佳，电动机容量适当，才能控制好无功功率，达到节能的终极目的。 根据配电设计的相关规范要求，通常对调速、制动和起动没有特定说明时，可选择笼型电动机；若需要转矩较大、持续运行的机械优先选择同步电动机；若低速运转时间短，需重载起动的工艺设备可选择绕线转子电动机。 3.2.选择适宜的电压等级和负荷特性 对于配电线路短，过负荷能力和起动转矩限制不高的工段，一般选择低压感应电动机合适；反之，对于功率超过 200kW 的，应尽量选择高压电动机。 电动机的负荷特性与节能也是相关的，
8、如离心机和冰冻机、鼓风机等，起动转矩要求不是很大，通常选取一般的电动机即可；对于大容量的引风机、空气压缩机和皮带传输机需要很大的转矩，所以尽量选择转差率较高的电动机。 选择合理的电动机节电调速模式，过去的电动机调速，其缺点是效率低，耗电量大，目前主要利用变频器、电磁转差离合器、液力耦合器以及晶闸管串级进行调速。其中，变频器最为常用。它利用改变电源的频率来调节电动机的同步转速，对电机进行速度的平滑调节，最终达到节电的要求。 4 功率因数的作用和补偿方法 4.1 功率因数对供电的影响 功率因数是节能用电的一个重要参考指标，它体现着电能的利用率，即通过功率因数的高低可以判定有功功率和无功功率的大与小
9、。所以，工厂用户和其它的电力用户，都希望提高功率因数，避免电能的浪费。此外，过低的功率因数会给电力系统带来许多不安定的因素。 4.2 提高功率因数的方法 提高功率因数最直接的方法就是采用无功补偿，这样会降低输电线路及其电力设备的电能损耗，增加了电力系统的供电效率。工厂电力系统采取并联电容器、并联电抗器和同步调相机三种设备进行无功补偿。其中，同步调相机应用较为普遍，也是最早采取的补偿方式。不过目前自动补偿电容器（并联）在工厂使用最为广泛。按照安装地点和位置的差异分为低压成组补偿、高压集中补偿和低压分散补偿。 （1）高压集中补偿。这种补偿方式是把电容器集中配置在工厂一次变电所的 6kV 或 10k
10、V 母线线路上。它可以补偿 10kV 和 6kV 母线前各个回路的无功功率。该补偿方式维修快捷投资成本低，广泛适用于大中型的工厂。 （2）低压成组补偿。这种补偿方式是面向车间的，即把电容器配置在车间变电所低压母线上，该补偿方式可以提高低压母线前的无功功率，它可让主变的视在功率变小，使得主变容量选择比较小，所以非常经济实用。中小型工厂和大型工厂的车间广泛使用这种补偿方式。 （3）低压分散补偿。这种补偿方式即把电容器配置在工厂的下属车间或者大型的用电设备旁。其最大的特点就是补偿效果佳，补偿范围广。缺点是维护不便、安装成本较大。这种补偿方式广泛在补偿量小、电力设备多而分散的工厂使用。 在工厂无功补偿
11、中，要合理地采取三种补偿方法，也可以结合三种方法进行综合补偿，这样会取得更好的补偿效果和经济效益。 5 节能改进实例 下面结合上述补偿方法谈下如何提高功率因数，以小型淀粉厂为例。（1）沉降工段：1 台 400 kVA 的箱式变压器； （2）原料工段：1 台 100 kVA 变压器； （3）蒸发工段：3 台 100 kVA 的变压器。 节能改进的最终目标是：功率因素从 0.7 提高到企业正常供电要求的 0.95。 首先，离心机工段选择低压分散补偿的措施，其无功补偿计算结果如下： 变压器的效率通常按 0.8 进行计算，可知 400 kVA 的变压器的有功功率为 0.8400=320 kW，若功率因
12、数从 0.7 调节到 0.95，则每千瓦功率要补偿的无功功率是 0.691 kvar。所以，沉降工段的 400 kVA 变压器的无功补偿容量是 3200.691221 kvar。 其次，原料工段 100 kVA 的变压器依据电力相关规定，即变压器的容量不小于 100 kVA 原则上要进行无功功率的补偿，以此来提高变压器的使用效益，与上述计算的方法相同，可以知道最终的无功补偿容量是：0.6911000.855 kvar。 最后，蒸发工段可以选择调整变压器运行方式和低压分散补偿一体化的方式实现节能改进。3 台 100 kVA 的变压器按照原料工段的计算结果，可以分别补偿 55 kvar 的无功功率
13、，经过上述方法的改进，该淀粉厂年耗电量降低了 13%，其无功补偿投入的成本需 14 个月即可收回。 6 结束语 能源的节约和挖潜是目前世界各国共同关注的问题，保证电力资源的可持续发展和稳定运行，为国家经济建设和人民生活服务的任务是重中之重。本文抓住了电力变压器、电动机和无功补偿三个电力节能的重要途径，阐述了节能的方案，并通过节能实例鉴证了各种方案的可行和效果。 参考文献 1 吴斌.无功补偿对低压电网功率因数的影响J.山西冶金，2009（6）：7072 2 薛世华.浅析电力系统低压电网无功补偿的问题J.机电信息，2009（36）：199200 3 陶淑娴.农村电网无功补偿探讨J.云南电力技术，2009（6）：1820 4 卢贤成.工厂供电系统功率因数就地补偿的理论与实践J.有色冶金节能，2006（4）
