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企业补偿节能技术

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企业补偿节能技术. 济南大学 机械工程学院 丁良. 工厂就地补偿的好处 工矿企业消耗的无功功率中,异步电动机约占 70 %,因此对于异步电动机采用就地无功功率补偿以提高供电系统的功率因数,节约电能,减少运行费用以及提高电能质量,就有重要的意义。 一、电动机无功功率就地补偿的作用: 就地补偿是在异步电动机附近设置节电器,对异步电动机进行无功功率补偿,这是最有效的补偿方法。其作用:. 1 、可减少供电网,配电变压器,低压配电线路 的负荷电流约 25-30\% 。

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企业补偿节能技术

济南大学 机械工程学院 丁良

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工厂就地补偿的好处

工矿企业消耗的无功功率中,异步电动机约占70%,因此对于异步电动机采用就地无功功率补偿以提高供电系统的功率因数,节约电能,减少运行费用以及提高电能质量,就有重要的意义。

一、电动机无功功率就地补偿的作用:

就地补偿是在异步电动机附近设置节电器,对异步电动机进行无功功率补偿,这是最有效的补偿方法。其作用:

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1、可减少供电网,配电变压器,低压配电线路

的负荷电流约25-30%。

在50Hz频率的电力电缆的使用中,其铜导体的

集肤效应和邻近效应趋肤效应在 150 mm2以上就逐

渐显得突出,同时由于工矿企业设备动力(如高

频炉、大功率电机等)起动、运行时的故障,产

生高次谐波电流的能源会注入到供电系统中,在系

统的阻抗上产生相应频率的高次谐波电压,致使电

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压的波形发生畸变,增加供电系统的损耗,使导体发热增

加;此外,电缆使谐波放大,接头处产生过电压而损坏电

缆头。

2、可减少配电线路的导线截面和企业配电变压器的容

量 (约 25%)。

3、可减少企业配变及配电网的功率损耗(节电是设备

的10-25%)。

4、补偿点的无功经济当量最大,因而将损效果更好。

5、可降低电动机的起动电流。

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导体损耗、介质损耗、屏蔽损耗

  邻近效应因数与两导体之间的距离有关,其邻近效应因数将随距离的平方值成反比减小。

  集肤效应因数与导体的截面积有关, 其集肤效应因数将随电缆截面积的增加而成正比增加。

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二、电动机无功功率就地补偿的应用范围:

1、长期连续运行的电动机;

2、经常轻载或空载运行的电动机;

3、离供电变压器距离较远的电动机,一般不

小于10米。

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三 、补偿方式

(1) 固定与自动补偿相结合,即最小运行方式下的无功功率采用固定补偿,经常变动的负荷采用自动补偿。

(2) 分散与集中补偿相结合,对无功容量较大、负荷较平稳、距供电点较远的用电设备,采用单独就地补偿 ;对用电设备集中的地方采用成组补偿,其他的无功功率则在变电所内集中补偿。

(3)有一些设备可以进行三级补偿,即:变压器端补偿;车间配电柜端补偿;电机终端补偿。

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低压就地无功补偿:

根据具体用电设备无功的产生量将单台或多台低压电容器组与用电设备并连,通过控制、保护装置与电机同时投切。随机吸收电感性设备的无功能量,转换成有功能量反送回电感设备。

低压就地补偿的优点是:

1、从源头上转化了无功能量,能够减少大量的线路损耗能量,提高配变利用率,降低了视在功率;

2、用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出;

3、具有单个设备、占位小、安装容易,真实有效的减少大量的视在功率,节电(节能)效果显著的优点。

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缺点是:

1、一次性投资金额较大,但是收益更大。

2、是负荷的变化补偿量也要跟随改变,对自动补偿控制器的响应要求高,而且要精确补偿的话补偿电容就不能容量过高,造成加一组就过补偿,减一组又不够现象。

3、不容易测量单机节电效果,只有所在变压器系统内的所有感性设备都加装低压就地无功补偿,才能够真实的测量到节电效果。

低压集中、分组无功补偿:

将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。

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低压集中、分组补偿无功的优点:

低压集中、分组补偿,仅能补偿无功能量对变压器的"涡流效应"引起的配变利用率过低,在一定程度上提高配变利用率;

同时对无功能量起到阻隔作用,防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动,降低网损。

低压集中、分组补偿对企业而言社会意义远大于经济利益,具有一定的的经济性,是目前大对数企业无功补偿中常用的手段之一。

缺点是:

低压集中无功补偿,对于企业投资大而收益少,主要起到的是对低压侧无功的阻隔作用,对上游电网的贡献大,社会效益大于企业节约电费的收益非常有限。

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中压集中无功补偿:

将并联电容器组直接装在变电所的6~10kV中压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端,用户本身又有一定的高压负荷时,可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用;补偿装置根据负荷的大小自动投切,从而合理地提高了用户的功率因数,对无功能量起到阻隔作用,防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动,降低网损,保护上游电网。同时便于运行维护,社会效益重

低压就地无功补偿设备距离无功源最近,对企业节能效果最好,是生产企业效益和供电部门利益的双丰收的最佳方式。

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四 、 安装匹配的电容器行不行

三相异步电动机功率因数  异步电动机的功率因数不是一个定数,它与制造的质量有关,还与负载率的大小有关。为了节约电能,国家强制要求电机产品提高功率因数,由原来的0.7到0.8提高到了现在的0.85到0.95,但负载率就是使用者掌握的,就不是统一的了。过去在电机电流计算中功率因数常常取0.75,现在也常常是取0.85。 

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电机的负载率与功率因数

cosф  0                  0.2

0.25             0.5 

0.5             0.77 

0.75             0.85 

1                  0.88

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1、异步电机空载时,功率因数为什么低呢?因为只有定

子励磁电流,转子转差小有功电流小;

2、异步电机过载时,功率因数为什么低呢?因为转子转

差大,转子感抗增大,无功电流增大;

3、转子感抗、等效电阻随着转差增大而增大,转子电流

因转差增大而增大,当转子感抗等于转子等效电阻时,转矩

大,但功率因数低;

4、异步电机满载时,转子等效电阻的变化率等于感抗

变化率时,功率因数最高;

5、异步电机满载时,转子等效电阻的变化率等于感抗的

化率时,功率因数最高,转差再增大时等效电阻的增速减低,

感抗的增速增大;

6、异步电机满载时,转子等效电阻的变化率等于感抗的

变化率时,功率因数最高,在此之前,转差增大时等效电阻

的增速大,感抗的增速小;

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电容补偿的缺点:

电容器在提高功率因数,补偿无功功率同时,能够放大高次谐波。

高次谐波具体危害 与一般无线电电磁干扰一样,变频器产生的高次谐波通过传导、电磁辐射和感应耦合三种方式对电源及邻近用电设备产生谐波污染。传导是指高次谐波按着各自的阻抗分流到电源系统和并联的负载,对并联的电气设备产生干扰。感应耦合是指在传导的过程中,与变频器输出线平行敷设的导线又会产生电磁耦合形成感应干扰。电磁辐射是指变频器输出端的高次谐波还会产生辐射作用,对邻近的无线电及电子设备产生干扰。

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高次谐波的危害具体表现在以下几个方面:

变压器

电流和电压谐波将增加变压器铜损和铁损,结果使变压器温度上升,影响绝缘电力电容器

当高次谐波产生时,由于频率增大,电容器阻抗瞬间减小,涌入大量电流,因而导致过热、甚至损坏电容器,还有可能发生共振,产生振动和噪声。

开关设备

由于谐波电流使开关设备在起动瞬间产生很高的电流变化率,使暂态恢复峰值电压增大,破坏绝缘,还会引起开关跳脱、引起误动作。

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保护电器

电流中含有的谐波会产生额外转距,改变电器动作特性,引起误动作,甚至改变其操作特性,或烧毁线圈。

计量仪表

计量仪表因为谐波会造成感应盘产生额外转距,引起误差,降低精度,甚至烧毁线圈。

电力电子设备

电力电子设备通常靠精确电源零交叉原理或电压波形的形态来控制和操作,若电压有谐波成分时,零交叉移动、波形改变、以致造成许多误动作。

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其它

高次谐波还会对电脑、通信、设备电视及音响设备、载波遥控设备等产生干扰,使通信中断,产生杂讯,甚至发生误动作,另外还会对照明设备产生影响。

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治理方法

从设计制造角度

选用IGBT功率元件,空间电压矢量控制,多相叠加,例如六相,十二相,多重化移相,调制过程中选择合理的参数值等。一般以高品位,名牌和采用新技术的产品为好。

从使用安装角度

1、采用进线AC电抗器,出线采用DC电抗器或正弦滤波器;

2、不共用地线,分开供电电源(变频器,受干扰设备分开供电);

3、易受干扰的设备采用隔离电感器供电;

4、变频器出线与进线采用屏蔽线并接地,且分开一定距离;进、出线穿金属管并接地;输出使用四芯电缆(一芯接地),电机外壳接地,变频器单独接地;

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5、采用绝缘型电源变压器(中性点不接地);

6、缩短线路长度;

7、电源线和信号线单独敷设,避免交叉,不能避免时,必须垂直交叉,绝对不能平等敷设;

8、信号线屏蔽层不接到电机或变频器的地,而应该接到控制线路的公共端;

9、必要时可采用零序电抗器、电涌吸收器、电涌抑制器,输入抑制电抗器;使用绞线布线。亦可降低变频器的载波频率来消除干扰的影响。一般频率降低干扰会下降,但噪音可能要大些,电流波形平滑性要差些。具体可根据现场调试而定,必须时采用专用的变频电机。

采用以上对策后,基本可消除高次谐波的干扰或大大减弱高次谐波的影响。以上诸多措施,只是选其中几项即可,按现场具体条件、情况而定。

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节电没备具有降低电机启动电流、抗涌流,产品温升低,自散热,从而大大延长了节电设备的使用寿命,解决了传统节电设备(就地补偿电容器)温升高,使用寿命短的弊病。该产品具有体积小、重量轻、介质损耗小,补偿节电效果显著等特点。
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由于节电设备独特的节电原理,其表现出的节电效果具有短时段的随机变化性和长时段的相对稳定性等特点,节电率的高低与以下几个方面的因素有关:

1.用户所处的环境。我们知道,节电设备是通过吸收电路中的浪涌、尖峰等电压和电流瞬变而实现节电的。用户所处的环境瞬变越活跃,电源品质越差,节电设备表现出的节电效果越好。

2.用户用电系统的状况。用电系统线路越不规范、使用年代越久产生瞬变的机会越多,节电设备表现出的节电效果也越好。

3.设备的状况。感性负载的应用效果优于阻性负载,节电设备需要较长的时间才能达到正常的节电效果。

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4.想切断瞬变对电表的阶跃式冲击:节电设备一是堵截外部的来路,二是切断内部的回路。使电表的计量复归正常,用多少度电,电表就正常计量多少。

5.据所用功率(负载)来按装节电设备,做到随启动功率达到最佳节电效果。

6.在确保用电设备的正常工作状态下节电率一般为 10%-20%,最大限度地减少用户电费支出,还能保护用电设备延长使用寿命达1.5倍以上,大大减少了用电设备的维修和更换费用。它自身还具有空载几乎不耗电、过载保护、短路保护等功能。

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有必要指出的是,就地安装无功补偿装置,可有效减少线路上的无功负荷传输,其节能效果比集中安装、异地补偿要好。还有一点,对于电梯、自动扶梯、自动步行道等不平稳的断续负载,不应在电动机端加装补偿 电容器。

因为负荷变动时,电机端电压也变化,使补偿电容器没有放完电又充电,这时电容器会产生无功浪涌电流,使电机易产生过电压而损坏。另外,如星三角起动的异步电动机也不能在电动机端加装补偿电容器,因为它起动过程中有开路、闭路瞬时转换,使电容器在放电瞬间又充电,也会使电机过电压而损坏。

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照明案例

光谷cosmo真空一体道路节能灯系统的组成:

1、光源及电子镇流器;

2、专业光学系统;

3、真空一体系统;

4、一体化小型灯具。

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光谷真空反光一体道路节能灯是采用最新型光源产品--科斯茂Cosmo光源,其具有极高的光效和紧凑的外观,是集高压钠灯的高光效和金卤灯的高显色指数性能为一体的新一代革命性光源。Cosmo光效相当于无极灯2倍,目前LED的2倍,大功率节能灯的2.2倍。

Cosmo光源系统的特点主要是:节能高效、视觉舒适、稳定可靠。

  由于其2800K的暖白色色温和80以上的显色性,Cosmo照明的道路给人很好的视觉舒适度,既不象高压钠灯一样昏黄,又不象高压汞灯和4000k以上高色温的金卤灯一样偏青偏蓝绿的凄冷。

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路灯节能改造远程无线监控系统(人控节能)

该控制系统可以通过任意一台电脑终端或智能设备,与远程监控中心的服务器通讯,对部署在城市范围内的任何位置的路灯,实现远程单灯或多灯的开关、调光等人性化、智能化的自动控制。

该系统是一个低功率的无线网状网络,使用ISM频段的无线射频。每盏灯配置一个节点控制器,每条街道可以有一个或多个集中控制器,自动监视现场照明系统的运行,给现场的节点发送指令并收集各节点的状态信息。可以方便远程的监控中心收集和监控该系统。

通过节点控制器,可实现路灯亮度调节和开光控制,同时向集中控制器反馈路灯的电压、电流、温度等信息,为远程路灯状态诊断、故障报警灯提供依据。

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节能实例

节电率在25%以上,四个月收回投资成本。

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节能改造可行性论证阐述此参数

企业额定功率为5762.7视在功率为4610.16KW使用的视在功率为1844.064 ×24(h)=44257.536电能×0.74元/电能=32750.576元×30(天)=982517.28元/月,

年平均用电费用为982517.28×12月=11790207元/年。

节电率为11%。

年节省电费为108076.89元×12月=1296922.6元。

变压器力率、月费用为元25080;

安装节电器总费用1200500元,

由于贵单位使用的设备是总额定功率的32%所以测算值为只用11.7个月收回成本;

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同时对电机和配套设备进行保护减少维修费用,线路净化、电机起动电流、励磁损失电流、无功功率转换为有功功率起到非常好的效果,使用设备温度的下降在一定时间之后节电效果还会增加,也就是说时间越长节电效果越好。

  本次投资节电改造设施,一年左右收回成本,而本产品设计使用寿命10年。属于一年投资,九年受益!一年收回投资之后,在同等生产条件下,不需再增加任何投资,就可以相当于每年为贵单位增加净利润1296922.6元。十年的使用周期,可以为企业带来净利润11672303元!

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最后的祝愿及祝福

让我们行动起来,节能减排,我们从事的事业是利国、利民、利我们自己、利我们的子孙后代!让更多人支持我们,加入我们。

祝在座的各位领导、女士先生们生活幸福平安!

欢迎诸位到济南大学做客、我的联系方式:13011743647 QQ:846623831

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