1前言
加快电力发展、保障电力供应与高度重视节电(节能)是我国一项长期国策。当前电力的利用和转换效率都比较低,节约的潜力也比较大。针对电能不能大量有效经济储存的特点,必须依靠技术进步,强化企业电力的管理,力求削峰、填谷时时平衡,充分发挥供、配电系统能力,使节电工作落到实处、取得实效。本文仅对企业侧供配电系统几项重点可行的节电技术加以论述。
2企业补偿电力无功的节电意义
2.1企业供电系统无功功率补偿现实问题
目前企业供电系统无功功率补偿,主要采取在各总降进行高压集中补偿方式。在各分厂车间级变电站和用户端,往往单纯注重抓生产用电,而轻视了无功补偿的必要性,实际补偿后的功率因数普遍较低,有些系统还运行在自然功率因数状态。迫于电力法规对供电计量收费以功率因数0.9为界定的奖罚规定,企业各总降只得集中投入大量高压补偿装置来满足电力系统功率因数大于0.9的要求。
2.2电力无功的产生
一般工厂主要供用电设备是变压器和交流异步电动机等,这些设备通过电网供给能量做功并转化为其它形式的能量。而同时这些设备还需要电网供给电感性的磁化电流,来建立交变的工作磁场才能运行。所以输电线路在供给工厂的供电电流中包含了两种成分,一种是与电压同向的有功电流分量Ip,而另一种是和电压相差90°的无功感性电流分量Iq,以供电电压为参考矢量,则供电电流矢量滞后于电压一个φ角,其有效值I=Ip+Iq。
交流电路中电压和电流有效值的乘积称为视在功率即S=UI,视在功率中包含有功功率P和无功功率Q,三者为功率三角形关系,即:S=UI、P=UIcosφ、Q=UIsinφ、则cosφ=P/S,称为功率因数,也就是表示工厂电功率被有效利用的程度(也称为用电利率)。无功电流通过输配电设备时将增加电能消耗和电压降。可见设法平衡无功功率消耗,就可以使供电功率S趋于用电功率P,提高用电利率。
2.3电力无功补偿的潜力
企业分厂级变电站和用户端实际功率因数较低,会使大量无功环流在企业内部循环,这将使变压器和供电线路电流增大有功损耗增加,末端供电质量下降。当导致电压严重降低波形畸变时,会造成电器设备误动作及设备损坏,电压降低还会使电动机转矩显著下降出力降低。大量感性负载还会造成电网供电能力下降。
工厂中电力无功的主要耗用设备是电动机和变压器,这些负载在运行时需电网提供大量无功负荷功率因数很低。其中异步电动机消耗的无功总耗一般占全厂无功总耗的60%以上,变压器消耗的无功总耗一般占全厂无功总耗的20%以上,据统计,当功率因数cosφ由0.7提高到0.9后,电能总消耗将由8%降低到5%,即可以节约总电量的3%。分厂、车间级变电站实际功率因数较低,还会使变压器的供电能力下降。
例如:一台变压器的额定容量Se为2000kVA,当功率因数cosφ为0.6时,变压器的供电能力Pe=Se×cosφ=2000×0.6=1200kVA;当采取补偿措施使
cosφ为0.9时,变压器的供电能力Pe=Se×cosφ可提高到1800kVA。同理,当用电功率一定时,cosφ提高可使选用变压器的额定容量减小;电动机运行功率因数由0.7补偿到功率因数为0.9时,需电网提高的供用电能力也将减小达20%。
2.4企业提高功率因数的途径
2.4.1利用移相电容器其产生超前电网电压90°容性电流特性,与电动机、变压器产生滞后电网电压90°感性电流相抵消(补偿)作用,在用户线路上分别适当并联移相电容器,可使前端电网上的无功电流大大降低。即原则上无功消耗应从源头补偿,移相电容器作为一种补偿设备,宜安装在靠近用电设备的分厂、车间变电所低压母线侧。对于容量较大、运行稳定的异步电动机应采用就地安装无功补偿装置方法。而各总降宜适量补充
高压集中补偿装置,用以调整供电入口处的功率因数达到电力部门规定要求。
2.4.2为适应工厂生产过程中负荷的变化,分厂、车间变电所低压母线侧安装的移相电容器,应分成若干组并采用自动控制投切方式,以保证全厂的功率因数在各种工作状况下都能保持较高数值。
2.4.3根据生产使用要求选择和调整最适宜的设备和最合理的容量,使变压器和电动机在经济状态下运行,避免大马拉小车和设备长期空载运行,提高用电设备的自然功率因数。这样可相应减少无功补偿设备容量投入,降低无功补偿设备投资。
2.5无功补偿容量的合理选择
当无功补偿容量达到完全补偿时,此时cosφ=1,节电效果最大。但此时宜发生过补偿,反而会使节电效果降低。通过计算可以得到,当所选无功补偿容量为完全补偿容量的70%时,节电效果仍可达到最大节电效果的91%,此时cosφ≈0.95。这样即可减少30%无功补偿容量节约补偿装置投资,又能达到较好的节电效果。所以功率因数值选择在0.9∽0.95最适宜。
2.6企业提高功率因数的意义
提高企业功率因数的意义在于,从源头减少无功消耗,使功率因数达到国家规定的数值,工厂在消耗同容量有功功率(P)值时,使所需要的供电功率(S)显著下降,充分发挥现有的供电设备能力;减少电能在输送和利用过程中的损耗,提高企业的供电质量,有利于用电设备的正常工作提高生产效率;同时为企业带来显著节电效益。减少企业的两部电费支出。企业应当把提高分厂、车间功率因数作为一件要事对待,根据实际情况采取有效措施和管理办法,力争在短期内把分厂、车间的功率因数提高到规定数值。
3变压器经济运行节电技术
3.1变压器经济运行概述
压器实际运行工作状况相结合的一项应用技术,通过检测、计算择优选取变压器最佳运行方式、运行最佳组合以及负载调整的优化、改善变压器运行条件等技术措施;达到充分发挥变压器效能,最大限度地降低变压器的电能损耗和提高电源侧的功率因数。该项技术很少投资,是向智能挖潜、向管理挖潜、实施内涵节电的综合技术。广义上讲企业从受电到用电需要2-5次变压过程,运行的变压器数量多、容量大,电能损耗较大。企业
应对在线变压器运行情况进行诊治,实施变压器经济运行节电技术,降低电能损耗;尤其在改扩建、设备检修时,更应列入该项技术同步进行。(包括用节能型变压器取代淘汰型变压器,进行电网升压改造,均可有效减少变损、线损,并可降低企业基本电费支出。)
3.2变压器经济运行节电技术基本内容
变压器经济运行的条件与方式可分为以下几个方面:
(1)有备用变压器的变电所,选择技术特性好的变压器运行。技术特性差的变压器备用。
(2)并列运行的变压器应优选最佳组合经济运行。
(3)按变电所负载变化规律,选择变压器运行台数经济运行。
(4)负载波动大常年运行的变压器,可增设小容量的变压器作为调节;或配置两台不等容量的变压器分列运行。
(5)相邻分列运行的变压器轻载时,可选择共用的运行方式。
(6)设计选配、淘汰更新时,要确定变压器经济运行方式和经济运行区。
(7)调整负载实现变压器经济运行,避峰填谷与经济运行。
(8)改善外部条件实现变压器经济运行,包括提高变压器负载侧功率因数;降低运行温度;避免变压器超负荷运行。
(9)调整变电所之间的变压器,改善特性达到经济运行。
(10)调整变电所之间的负载,合理再分配达到经济运行。
(11)对需多级降压的变配电所,优先选择大变比的变压器或三线圈变压器。
3.3变压器经济运行节电管理基本内容
变压器经济运行是通过充分发挥变压器效能,择优选取变压器最佳运行区、运行最佳组合以及负载调整的优化,达到最大限度地降低变压器自身的电能损耗;是一项内涵节电的综合技术,其主要成分是向管理挖潜,通过加强科学技术管理,实施变压器经济运行节电。企业供、配电系统是一个综合网络工程,各级变配电所多、变压器数量多、容量大、系统运行复杂。实施变压器经济运行节电技术,应由技术权威部门牵头,充实人力物力,组织分厂、车间齐抓并管,完善以下考核管理办法。
(1)明确管理机构,建立考核制度。
(2)确定全面开展变压器经济运行的方案。
(3)对在线变压器运行情况进行检测计算,建立档案。
(4)由系统受电的变压器的电源侧,均应装设有功电度表、无功电度表、功率因数表等测量仪表。
(5)组织对变压器进行经济运行调整。
(6)各变电所要标明变压器经济运行方式和运行区域图表。
(7)各变电所要建立变压器经济运行技术档案和运行纪录。
(8)各运行单位每半年进行一次经济运行分析,并将结果存档。
(9)当用电量发生大的变化、变压器台数、容量发生变化时,应重新校验变压器经济运行数据。
(10)各变电所要每月计算变压器经济运行节电效益。
(11)考核全年经济运行时间不得少于全部运行时间的80%。
4实施技术管理手段降低用电需量
4.1需量电费概念
供电部门需随时按照用户提出的用电需量提供足够的电能,由于无法将大量的电能经济地储存起来,所以电厂必需拥有相应的供电能力,也就是供电厂和电网都必须根据高峰状态下的用电情况来建造。每天用户用电峰值情况很少出现,但给发、供电造成巨额开支,这些费用最终会由消费者承担,所以,企业电费一方面按消费电量以kWh为单位缴纳,另一方面按使用电力峰值以用电功率kW或kVA为单位缴纳,即需量电费。一般用电需量
采集15min内的平均功率,以15min为一个测量时段,则每个月有2880多个测量时段,其中最大的15min平均功率,就决定了该月缴纳需量电费的高低。所以,如何保持用电负荷平稳,降低用电最大需量,达到减少需量电费开支,是企业节电工作一大课题。
4.2降低用电最大需量途径
针对企业用电负荷较大,冲击负荷、峰值负荷也较大,企业在采取补偿电力无功提高功率因数,变压器经济运行节电技术以后,为降低用电最大需量创造了前景,在此基础上,强化电力需求侧管理措施,结合供配电系统改造,对用电负荷进行必要整合,做到错峰、避峰调控;加强电力调度管理手段,应用电力电子技术的负荷控制系统,进一步技术移荷,努力将各时段最大峰值负荷拉平降低,实现用电需量最小化,仍会为企业节约需量电费开支带来空间。
4.3降低用电最大需量的效益
4.3.1通过需量控制可降低企业最大峰值负荷,减少企业需量电费缴纳,降低生产成本;提高现有供电系统的供电能力。尚有潜力可满足部分新增负荷的需要。随着企业的发展可减少新增负荷建变电站的投资压力。
4.3.2提高用电系统可靠性和主要供电设备的使用寿命。由于整个用电系统负荷趋于平稳,系统冲击电流减小,能减小供电系统故障率,减小长期冲击电流对用电设备绝缘及性能的损害。用电设备、变压器使用寿命的提高也是很大经济效益。
4.3.3应用电力电子技术的负荷控制系统,可整体提高供用电管理水平,该系统反应时间快、可独立运行,对正常生产系统无影响,便于实现计算机管理,随时从系统中获取用电信息。
4.3.4同时对全社会有益,通过减少用户的峰值负荷,可提高供电网络的供电质量,减少发电部门为用户的峰值负荷而必须提供的“无效”负荷,提高发电效率。节约能源,保护环境,减少国家固定资产。
5结束语
面临我国能源资源短缺、电力供应紧张、交通运力不足、环境污染严重的压力和困扰,重视节电工作,提高电能的有效利用,加强电力需求侧管理,不仅是有效应对当前电力供需紧张的应急措施;更是挖掘电力供应二次潜在资源的具体实践,是解决电力新增需求最经济、最洁净的合理选择,是按最小成本投资综合规划的观念转变,是能源开发与节约并重的重要举措,是使得生产企业、电力部门、国家、社会多赢的最佳途径。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳