1、第九章 电能节约与无功补偿,第一节 节约用电的意义和途径 第二节 功率因数及无功补偿 第三节 变压器的经济运行,第一节 节约用电的意义和途径,一、节约用电的意义 1.缓和电力供需矛盾 2.提高电能使用的经济效益 3.加速工艺、设备的改造，促进技术进步。 二、节约用电的途径 （一）加强供用电系统的科学管理 1.建立健全科学的定额管理制度 2.实行计划供用电，提高能源利用率 3.实行负荷调整，“削峰填谷”，提高供电能力 4.实行经济运行方式，全面降低系统能耗 5.加强运行维护，提高设备的检修质量 （二）搞好供用电系统的技术改造 1.更新淘汰或改造现有低效率的供用电设备 2.改造现有不合理的供配电系
2、统，降低线路损耗 3.合理选择供用电设备的容量，或进行技术改造，提高设备的负荷率 （三）采用无功补偿设备，人工提高功率因数,第二节 功率因数及无功补偿,功率因数 功率因数对供配电系统的影响 提高功率因数的方法,（1）、瞬时功率因数 可由功率因数表(又叫相位计)随时直接读出，或者根据电流表、电压表及有功功率表在同一个时间的读数I、U、P代入下式求得：（2）月平均功率因数 根据有功电度表及无功电度表记录每月用电量，可计算月平均功率因数，即：如果企业尚未投产，企业的平均功率因数可通过计算负荷求得：（3）自然功率因数 凡未装设任何补偿装置时的功率因数称为自然功率因数。自然功率因数分瞬时功率因数和月平均
3、功率因数两种。 （4）总功率因数。企业装设人工补偿装置后的功率因数称为总功率因数。它也同样分为瞬时值和月平均值两种。,一、功率因数,有功电度表月积累值（kwh),无功电度表月积累值（kvarh),注：当装设补偿装置后，车间或企业月平均总功率因数可由下式求得：,二、功率因数低对供配电系统的影响无功功率过大会使供电系统的功率因数过低，从而给电力系统带来下列不良影响： （1）增大线路和变压器的功率损耗和电能损耗。 （2）使网路中的电压损失增大，使供电质量降低。 （3）使供电设备的供电能力降低。 三、提高功率因数的方法,（一）提高自然功率因数的方法,1.合理选择电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运
4、行。 2.更换轻负荷感应电动机或者改变轻负荷电动机的接线。 3.采取合理的技术措施，消除或限制感应电动机的空载运行。 4.提高感应电动机的检修质量。检修后的电动机，必须保持原有的技术性能及装配精确度。 5.正确选择变压器的容量。 6.使绕线型感应电动机同步化运行。 7.使用无电压运行的电磁开关。 （二）采用同步电动机人工补偿无功功率 同步电动机可在功率因数超前的方式下运行，输出感性无功功率。 同步电动机不带机械负载，专门用作补偿时称为同步调相机。 同步调相机实质上是一种大容量的无功发电机，主要装在大容量的枢纽变电所。（三）采用并联电容器人工补偿无功功率,1.电容器并联补偿的工作原理,2.并联电
5、容器补偿容量的计算,有功月平均负荷,负荷系数 取0.70.8,计算负荷,、当对电动机进行个别补偿时，其电容器容量的计算，应以电动机空载时的功率因数接近1为宜：,2.并联电容器补偿容量的计算,、在选择电容器单个容量时，应考虑到由于实际运行电压可能与电容器的额定电压不同，使电容器实际补偿的无功容量Qc1不同于额定容量QNc，其值应按下式换算：,(3)电容器数量计算,最终的实际补偿容量为:,例91,已知某车间变电所380V低压母线上，计算负荷Pca=340kW，Qca=320kVar，现要求将功率因数补偿到0.9，试选择并联电容器。,解：取有功负荷系数无功负荷系数 则补偿前的自然功率因数为：,则需要
6、补偿的电容器容量为：,选择BW0.4123型三相并联电容器接在380V低压母线上，则每台电容器的实际补偿容量为：,需用电容器的个数为：,3.并联电容器的接线,当单相电容器的额定电压与电网额定电压相同时，三相电容器组应采用三角形接线。 当单相电容器的额定电压与低于电网额定电压时，应采用星型接线，或几个电容器串联后，使每相电容器组的额定电压高于或等于电网额定电压，再接成三角形接线。 在短路容量较小的工业企业的变电所，多采用三角形接线。 4.并联电容器的装设位置 (1)单独补偿 (2)分组补偿 (3)集中补偿,(1)、单独补偿,单独补偿又称个别补偿，即将电容器直接安装在用电设备附近就地补偿。 补偿范
7、围最大，经济效果最好。 总的投资大，电容器利用率不高。 适用于个别补偿容量大的用电设备，如大型感应电动机、高频感应电炉等。 (2)、分组补偿 电容器组安装在功率因数较低的各车间配电母线上，分组补偿。 对于用电负荷分散及补偿容量较小的工厂，一般采用低压集中补偿。 补偿范围和经济效果介于集中补偿和单独补偿之间，因此它在中小型企业中应用比较普遍。,图93 就地补偿,图94 分组补偿,(3)、集中补偿,电容器组集中安装在总降压变电所二次侧(6l0KV侧)母线上，对整个企业进行补偿。特点： 电容器组利用率较高，便于集中管理，但补偿效果最差，补偿范围小。 适用于需要无功补偿容量相当大的工厂。,95 高压集
8、中补偿,各种补偿方式的效果分析,5.并联电容器退出运行后的放电装置,电容器从系统断开后，电容器上还有电荷，电压尚未消失.其最大值可能等于系统电压的幅值，这对维护人员是有危险的，因此必须装设放电设备。 放电设备应保证在电容器放电一分钟后，使电容器组两端的残余电压在65V以下，以保证人身安全。 单独补偿时，电容器组可以和被补偿的用电设备(如感应电动机)共用一组控制开关和保护装置（参见图）； lkV以下的电容器组可以用电阻或自炽灯作为放电设备（参见图）； 1kV以上的电容器组用电压互感器作放电设备（参见图）。,第三节 变压器的经济运行,变压器的经济运行：指变压器电能损耗最小，运行费用最低的运行方式。
9、一、无功功率经济当量： 为了计算设备的无功损耗在电力系统中引起的有功损耗增加量，特引入一个换算系数。表示电力系统多发送 1kvar的无功功率时，使电力系统增加的有功功率损耗kw数，其符号为Kr； 通常取：Kr=0.060.1kw/1kvar。 变压器总的归算后的功率损耗为：由上式可见，变压器功率损耗P是S的函数， P对S求导并令其等于零，便可求得使P最小的S值，我们称其为变压器的经济负荷，用Sec.T表示。,空载有功损耗,有功短路损耗,空载无功损耗,额定负载下的无功损耗,二、变压器经济运行,（一）单台变压器运行的经济负荷计算 单台变压器运行的经济负荷值按下式计算：变压器的经济负荷与变压器的额定
10、容量之比，称为变压器的经济负荷率：,例92 试计算SL72000/10型变压器的经济负荷和经济负荷率。 解：查附录表10得SL72000/10型变压器的有关技术数据： Pnl=3.1kw；Pk=19.8 kw ；Inl%=1.2；Uk%=5.5。,此变压器的经济负荷为 :,取Kr=0.1，则SL72000/10型变压器的经济负荷率为：,（二）两台及以上变压器经济运行临界负荷的计算,变电所两台同容量（SNT）变压器，当一台运行时，它承担全部负荷S，其归算后的有功功率损耗可由下式求得，即：,当两台同容量变压器并列运行时，每台承担负荷S/2，归算后的功率损耗值为：,在同一直角坐标系中，分别绘制出单台
11、及两台同容量变压器的归算后的有功损耗随负荷S变化的曲线，如图所示。,图中Scr即为经济运行的临界负荷值，其值由P=P 求得：,推而广之，n台与n+1台变压器经济运行的临界负荷为：,例93,某变电所装有两台SL7800/10型变压器，试计算变压器经济运行的临界负荷值。 解:查附录表10得SL7800/10型变压器的有关技术数据： Pnl=1.54kw；Pk= 9.9 kw ；Inl%=1.7；Uk%=4.5。,取Kr=0.1，则变压器的经济运行的临界负荷为：,思考题与习题,思考题 91节约用电的意义是什么？有哪些途径? 92何谓自然功率因数?功率因数对供电系统有何影响? 93何谓无功经济当量?单台变压器运行的经济负荷值如何计算？ 94如何确定两台变压器经济运行的临界负荷值? 习题 91 某总降压变电所有一台SL73150/35型主变压器，其低压侧（10kv）母线上的计算负荷为Pca=2000kw，Qca=1800kvar，现要求10kv侧功率因数补偿到0.9，问所需补偿电容器的容量是多少kvar？ 92 试计算SL7400/10型变压器的经济负荷和经济负荷率。 93 某变电所装有两台SL71000/10型变压器，试计算变压器经济运行的临界负荷值。,
