第七章工廠的節(jié)約用電1工廠節(jié)約用電7.1節(jié)約用電的意義、方法和途徑一、節(jié)約用電的意義從我國電能消耗的情況來看，70﹪以上消耗在

工業(yè)部門，所以工廠節(jié)能是個重點。節(jié)約電能不

只是減少了工廠的電費開支，降低了工業(yè)產品的

成本，可以為工廠積累更多的資金，

更重要的

是，由于電能能夠創(chuàng)造更多、更大的工業(yè)產值，

因此多節(jié)約一度電，就能為國家創(chuàng)造若干財富，

有力地促進國民經濟的發(fā)展。所以節(jié)約用電具有

十分重要的意義。2工廠節(jié)約用電二、加強工廠供用電系統的科學管理1.加強電能管理，建立和健全管理機構和制度；

2.實行計劃供電，提高電能利用率；3.實行負荷調整，降低負荷高峰，提高供電能

力；4.實行經濟運行方式，全面降低電力系統的能

耗；5.加強運行維護，提高設備的檢修質量。3工廠節(jié)約用電三、搞好工廠供用電系統的技術改造

1.逐步更新淘汰現有低效率的供用電設備；2.改造現有耗能大的供用電設備；3.改造現有工廠供配電系統，降低線損；4.合理選擇供用電設備的容量，或進行技術改

造，提高設備的負荷率；5.采用無功功率補償設備，人工地提高功率因

數。4工廠節(jié)約用電7.2電力變壓器的經濟運行一、經濟運行與無功功率經濟當量的概念經濟運行是指能使整個電力系統的有功網損

最小，能獲得最佳經濟效益的設備運行方式。為了計算設備的無功功率在電力系統引起的

有功損耗增加量，引入一個換算系數，即無功功

率經濟當量。其表示電力系統多發(fā)送1kvar的無功

功率時，將在電力系統中增加的有功功率損耗kW

數，其符號為Kq，單位為kW/kvar

。

Kq值與系統的5工廠節(jié)約用電容量、結構及計算點的具體位置等多種因素有

關。對于工廠變電所，可取Kq=0.02～0.15；對由發(fā)電機電壓直配的工廠，可取Kq=0.02～0.04；

對經兩級變壓的工廠，可取Kq=0.05～0.08；對經三級以上變壓的工廠，可取Kq=0.1～0.15。二、一臺變壓器運行的經濟負荷計算變壓器的損耗包括有功損耗和無功損耗兩部

分，而無功損耗對電力系統來說也相當于按Kq換6工廠節(jié)約用電算的有功損耗，因此變壓器有功損耗加上變壓器

無功損耗所換算的等效有功損耗，就稱為變壓器

有功損耗換算值。一臺變壓器在負荷為S時的有功損耗換算值

△P0-變壓器空載有功損耗

△Pk-變壓器短路有功損耗

△Q0-變壓器空載無功損耗

△QN-變壓器額定無功損耗7工廠節(jié)約用電要使變壓器運行在經濟負荷Sec·T

下，就必須

滿足變壓器單位容量的有功損耗換算值△P/SN

為最

小。因此令d(△P/SN)/dS=0

，可得變壓器的經濟負荷為：

Sec.T

=

SN

變壓器經濟負荷與變壓器額定容量之比，稱

為變壓器的經濟負荷系數或經濟負荷率，Kec·T

表

示，即8例7-1試計算SL7-800/10型變壓器的經濟負荷及

經濟負荷率。解：查表知SL7-800/10型變壓器的技術數據：△P0=1.54kW，

△Pk=9.9kW，I0﹪=1.7，

UZ﹪=4.5空載無功損耗

ΔQ0

≈

SN

=

800

×

0.017

=

13.6額定無功損耗

ΔQN

≈

SN

=

800

×

0.045

=

36

取Kq=0.1。由此可得此變壓器的經濟負荷率為：

變壓器的經濟負荷為：Sec.T

=Kec.T

.

SN

=0.46

×

800=368kVA工廠節(jié)約用電9工廠節(jié)約用電二、兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷計算假設變電所有兩臺同型號同容量的變壓器，

變電所的總負荷為S。①一臺變壓器單獨運行，承擔總負荷S，則其有功損耗換算

+

Kq

ΔQ0

+

②兩臺變壓器并列運行，各承擔負荷S/2，則兩臺

變壓器總的有功損耗換算值為：

10從圖可見，當S<Scr

時，

宜于

一

臺運行，而當

S>Scr

時，宜于兩臺運行。得到判

別兩臺變壓器經濟運行的臨界負荷為

=

S

Ncr如果是n

臺變壓器，則判別n

臺和n-1臺經

濟運行的臨界負荷為：工廠節(jié)約用電

11工廠節(jié)約用電例7-2某廠變電所裝有2臺SL7-800/10型變壓器，試計算此變電所變壓器經濟運行的臨界負荷值。

解：查表知SL7-800/10型變壓器的技術數據：△P0=1.54kW，

△Pk=9.9kW，I0﹪=1.7，

UZ﹪=4.5取Kq=0.1

。由此可得判別此變電所兩臺變壓器經

濟運行的臨界負荷為：

如果負荷S<524kVA，則宜于一臺變壓器運行，如果負荷S>524kVA，則宜于兩臺變壓器運行。12工廠節(jié)約用電7.3利用電力電容器提高功率因數我國國家標準規(guī)定，企業(yè)應在提高自然功率

因數的基礎上，合理裝置無功補償設備，企業(yè)用

電的功率因數應達到0.9以上。提高自然功率因數是指不添置任何無功補償

設備，只采用各種技術措施減少用電設備中無功

功率的消耗量，使功率因數提高。無功補償設備主要有同步補償機和并聯電容

器。同步補償機是一種專門用來改善功率因數的

同步電動機。并聯電容器，又稱移相電容器，是

一種專門用來改善功率因數的電力電容器。13工廠節(jié)約用電一、移相電容器并聯補償的原理電力系統的負荷大部分是電感性和電阻性的，于是總電流將滯后電壓一個角度φ(功率因數

角)，如果將移相電容器與負荷并聯，則移相電容

器的電流將抵消一部分電感電流，從而使感性電

流減少，總電流也將減少，于是功率因數得到提高。14工廠節(jié)約用電二、移相電容器的連接1.并聯補償的電力電容器大多接成△形接線。

而低壓并聯電容器多數是做成三相的，

內部已接

成了△形。接成△形的優(yōu)點：①相同電容量C的三個單相電容器，接成△形的容

量是接成Y型容量的3倍；②電容器采用△形接線時，任一電容器斷線，三

相線路仍可得到無功補償，而采用Y形接法時，一

相電容器斷線，斷線相則將失去無功補償。15工廠節(jié)約用電接成△形的缺點：在一相電容器發(fā)生短路故障時，就造成三相

線路的兩相短路，短路電流非常大，有可能引起

電容器爆炸，使事故擴大。如果電容器接成Y形，

短路電流小得多，僅為正常工作電流的3倍，所以

運行較安全。當高壓電容器組的容量較大(超過400kvar)

時，宜采用Y形接線(中性點不接地)，這時電容器

的額定電壓為電網的相電壓。低壓電容器組一般

都接成△形。電容器組裝在成套的電容器柜內。16工廠節(jié)約用電2.放電設備的接線電容器從電網切除時，由于極板上仍然存有電荷，所以電容器兩端有一定的殘余電壓，最高

可達到電網電壓的峰值，這對人是非常危險的。而且由于電容器極間絕緣電阻高，自行放電的速

度慢，為了盡快消除電容器極板上的電荷，所以

并聯電容器組必須裝設與之并聯的放電設備。低壓電容器組用的放電設備一般采用白熾

燈，這些燈同時可作為電容器組運行的指示燈。17工廠節(jié)約用電對高壓電容器，通常利用電壓互感器的一次

繞組來進行放電。為了確?？煽糠烹?，

電容器組

的放電回路中不得裝設熔斷器或開關設備，

以免

放電回路斷開，危及人身安全。為防止電容器擊

穿時引起相間短路，所以△形各邊均接有高壓熔低壓電容器組的接線

高壓電容器組的接線

18斷器作為短路保護。工廠節(jié)約用電三、電力電容器的裝設位置19工廠節(jié)約用電1.高壓集中補償將高壓電容器組集中裝設在工廠變配電所的

6～10kV母線上。特點：電容器的利用率高，能減少供電系統及線路中輸送的無功負荷，這種補償方式的初投

資較少，便于集中運行維護。但不能減少用戶變

壓器和低壓配電網絡中的無功負荷。這種補償可

以滿足工廠總功率因數的要求，因此在大中型工

廠中廣泛應用。20對集中補償的高壓電容器組

利用高壓斷路器

進行手動投切。

電容器組的安裝

方式可根據臺數

多少設置在高壓

配電室或專用電

容器室。工廠節(jié)約用電21工廠節(jié)約用電2.低壓集中補償將低壓電容器集中裝設在車間變電所的低壓母線上。由于這種補償能使車間主變壓器的視在

功率減小，從而使主變壓器的容量選得較小，因

而比較經濟，運行維護方便，這種補償方式工廠

中應用十分廣泛。對集中補償的低壓電容器組，可按補償容量

分組投切?？衫媒佑|器分組投切或利用低壓斷

路器進行分組投切。22工廠節(jié)約用電電容器組的安裝方式一般設置在高低壓配電

室或低壓配電室內。斷路器投切23接觸器投切工廠節(jié)約用電3.單獨就地補償又稱個別補償，是將并聯補償電容器組裝設

在需要進行無功補償的各個用電設備附近。這種補償方式補償的范圍最大，補償效果最

好，應優(yōu)先采用，但這種補償方式總投資大，其

電容器組在用電設備停止工作時，它也一并切

除，因此利用率降低。這種單獨就地補償適于負

荷平穩(wěn)、經常運轉而容量又大的設備，如大型感

應電動機、高頻電路等；也適用于容量雖小但數

量多且長期穩(wěn)定運行的設備，如熒光燈等。24工廠節(jié)約用電對單獨就地補償的電容器組，利用控制用電

設備的短路器或接觸器進行手動投切。電容器組通常利用用電設備本身的電阻來放

電。25工廠節(jié)約用電四、電力電容器的保護并聯補償的電力電容器主要的故障形式，是

短路故障，一般是電容器組與斷路器之間的連線

上發(fā)生的短路或電容器內部發(fā)生的短路，它可造

成電網的相間短路。對于低壓電容器和容量不超

過400kvar的高壓電容器，可裝設熔斷器來作電容

器的相間短路保護；

對于容量較大的高壓電容

器，則需采用高壓斷路器控制，裝設瞬時或短延

時的過電流繼電保護來作相間短路保護。26工廠節(jié)約用電因含有高次諧波的電壓加在電容器兩端時，

可使電容器發(fā)生過負荷現象，因此安裝在大型整

流設備和大型電弧爐附近的電容器組，如果沒有

限制高次諧波的措施而可能導致電容器過負荷

時，宜裝設過負荷保護，發(fā)出過負荷信號警報。電容器對加在其兩側的電壓很敏感，一般規(guī)

定電網電壓不得超過其額定電壓的10

﹪。因此凡

電容器裝設處的電壓可能超過其額定電壓10﹪

時，宜裝設過電壓保護，以免長期過電壓運行引

起使用壽命縮短或介質擊穿而損壞。過電壓保護裝置可27工廠節(jié)約用電發(fā)出報警信號或帶有3～5min的延時跳閘。當電容器組所接電網的單相接地電流大于10A

時，應裝設單獨的單相接地保護裝置。電容器組

的單相接地保護與6～10kV線路接地保護相似。當接地電流小于10A以及電容器與支架絕緣時，可以

不裝設接地保護。對于接成△形接線的高壓電容器組，為防止

電容器擊穿時引起相間短路，所以△形接線的各

邊均接有高壓熔斷器保護。28工廠節(jié)約用電五、電力電容器的運行維護1.電力電容器的投入和切除電力電容器在供電系統正常運行時是否投

入，主要是看供電系統的功率因數或電壓是否符

合要求。如果功率因數過低，或者電壓過低時，

則應投入電容器，或增加電容器的投入量。電力電容器是否切除或部分切除，也主要看

系統的功率因數或電壓情況而定。如變配電所母

線電壓偏高(超過電容器額定電壓1.1倍)時，則應

將電容器切除。29工廠節(jié)約用電發(fā)生下列任一情況，也應立即切除電容器：

電容器爆炸、接頭嚴重過熱、套管閃絡放電、電

容器噴油或燃燒、環(huán)境溫度超過40℃。如果變配電所停電時，也應切除電容器，以

免突然來電時，母線電壓過高，超過了電容器長

期運行的電壓值。另外，電容器可能與空載變壓

器產生共振使過電流保護動作，

因此盡量避免無

負荷空投電容器。在切除電容器前，須從儀表指示或指示燈來

檢查放電回路是否完好。電容器從電網切除后，30工廠節(jié)約用電應立即通過放電回路放電。高壓電容器放電時間

在5min以上，低壓電容器發(fā)電時間在1min以上。為

確保人身安全，人體接觸電容器之前，應該用短

接導線將所有電容器兩端直接短接放電。2.電容器的操作為保證電容器組安全運行，電容器組操作應

遵守：1)正常情況下全站停電操作時，應先拉開電