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简析工厂供配电系统中的节能技术措施齐健

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：齐健

[导读] 摘要：现如今，我国经济不断发展，各行各业对电能的需求也逐渐增多。

        （浙江恒通电力设计有限公司浙江嘉兴 314000）
        摘要：现如今，我国经济不断发展，各行各业对电能的需求也逐渐增多。尤其是工业化速度的加快，对电能的需求更大，在当今能源日益紧张的形势下，如何降低工厂损耗，实现节能是工业企业不得不面临的重大问题。本文首先分析了工厂供配电系统进行节能的重要意义，然后从工厂供配电系统中变压器、无功补偿以及其他系统如何实现节能进行了具体的探讨。
        关键词：工厂供配电系统;节能技术
        引言
        工业发展过程中面临着高耗能问题，因此工厂需要节能改造，减少电费支出，保障工厂的整体经济效益。工厂利用供配电系统中的节能措施，还可以减少污染，保障工厂的经济效益和社会效益。
        1工厂供配电系统节电的必要性
        一方面，我国工业企业的电器能耗较高，配电网电能损损耗严重。对供配电系统采取节能措施，可以减少工厂供配电系统的电能损耗，进而节约国家工业发电用煤的使用量。这在一定程度上可以减少工厂生产的成本，提高工厂的生产效率，提高工厂的经济效益与社会效益。另一方面，我国工业生产方式较为涣散，生产成本较高。从工业企业内部情况来看，虽然多数工业企业规模较大，但是其工艺水平相对较低，生产设备与生产技术较为落后，电能消耗量较大。同时，大部分企业的节能意识较为薄弱，电能使用随意性较大，不够重视应用电脑管理。在工厂供配电系统中采取节能措施能够提高企业电器管理水平，使企业能够及时更换落后的设备与生产工艺，贯彻工业节能减排方针。也有利于促进我国工业生产集约化发展。
        2工程供配电系统节能措施研究
        2.1提高工厂供配电相关设备的功率因数
        提高工厂供配电设备的自然功率因数主要从两方面入手：首先要合理选用电动机，电动机在工厂用电设备中占的比重是最大的，用电量占总供电量的约百分之六十以上，合理选用电动机能够从根本上促进节能，并提高生产率。GB/T12497—90对三相异步电动机的3个运行区域是这样进行规定的：当负载率β在40%以下时是非经济运行区；当负载率β在40%～70%之间时是一般运行区；当负载率β在70%～100%之间时是经济运行区。由此可以看出，能反映电动机经济运行水平的主要指标是电动机的效率η与功率因数cosΦ，二者皆与负载率β有关。当电动机在经济运行区运行时，相应的功率因数较高，大概在0.85左右。因此，合理选择电动机能有效提高设备自然功率因数。其次要提高变压器的自然功率因数，当变压器的负荷率小于0.5时，功率因数就能明显下降，一般情况下，变压器的负荷率保持在0.8左右就可以了。
        2.2无功补偿技术
        无功补偿技术是工厂供配电系统中最常用的节能措施，不过多数工厂会采用集中补偿的方法进行无功功率补偿，却忽略了各个车间变电站、用户端的无功补偿，这种集中补偿的方法无法保证有效的补偿功率，甚至很多系统还保持在自然功率因数的范围。由于国家相关标准规定工厂的功率因数至少在0.9及以上，工厂只有通过设置大量高压补偿装置来提高功率因素，以达到国家标准。工厂内部有大量的无功环流，由于工厂变电站、用户端功率因数较低，这些无功环流会持续循环，加大了输电线路、变压器所通过的电流，损耗的增加必然会降低末端的供电质量，最终降低工厂电动机的转矩而提高能耗。变压器、电动机是工厂供配电系统中产生无功损耗的主要设备，变压器产生的无功总耗高达20%，异步电动机则会产生近60%的无功总耗。

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由此可见，电网由于要向变压器、电动机提供大量的无功负荷而直接影响了自身的供电能力，因此要采取措施提高工厂供配电系统的功率因数。首先，可以利用移相电容器产生超前电网电压容性电流特性与电动机变压器所产生的滞后电网电压感性电流互相补偿，即从源头上开始补偿无功损耗，补偿设备采用移相电容器，将其尽量安装在靠近用电设备的各车间变电所低压母线侧。如果异步电动机容量较大、运行稳定，可就地安装无功补偿装置，针对供电入口处功率因数的调整，各总降适量补充高压集中补偿装置即可达到相关标准要求。其次，可在车间变电所低压母线侧设置移相共补电容器和分相补偿电容器并适当分组，采用智能控制器自动投切的方式以提高其适应性，即使在不同的情况下，工厂也可以使得功率因数控制在符合国家标准的范围。最后，有些工厂会使用无需进行调速的大型机械，这种情况下可以使用同步电机获得无功补偿。
        2.3控制线路输电损失
        第一，视情况减少导线长度。工厂供配电系统中的低压箱与配电箱的输出线应尽量避免采用弯曲线路，低压线路供电半径尽量在两百米以内，中等密集区域需在150米以内，密集区域内应在100米以内。在选择导线长度时，应以不同区域的供电半径为依据，合理配置输电线路长度，避免导线长度过长增加输电损失。第二，合理增加有效截面积。倘若低压箱与配电箱输电线路较长，可以考虑适当增加导线的截面积。长期来看，导线截面积增大，导线的电阻会变小，相同电流通过导线电流产生的热量变小，提高其经济性，同时也可以减少电力线路故障发生，是一种较为合理的节电方式。第三，合理划分用电负荷。工厂可以将生产车间的照明设施、空调等用电设备划分为普通负荷，这些用电设备供电可采用一条线路，而工厂的生产机组等用电负荷较大的用电设施可选择另一条线路进行供电，对用电负荷进行分类，从而保障工业用电的稳定性。
        2.4利用经济性的变压器节能技术
        工厂通常都会利用高性能变压器，并列运行变压器，通过组合利用可以使变压器的经济适用性不断提高。以工厂用电负荷为基础，确定变压器的运行数量。对工厂负荷进行分类，对于季节性负荷集中由专用变压器供电，根据季节或工艺状况进行合理投切，可以节约电能，提升工厂经济效益。工厂需要选择节能型变压器，如非晶体铁芯变压器空载损失比较小，可以在工厂当中普及应用；环绕铁芯具有较高的工作效率，工作质量也比较稳定。耗损量较小，也可以推广。工厂在升级改造变压器的时候，需要提升组合应用的经济性。根据工厂生产淡旺季，确定不同的用电需求，为了实现工厂用电最大化，工厂需要预估自己的实际运用，如果负载量比较大，可以利用两套变形系统，在生产淡季，工厂可以利用功率小的变压器系统，减少损耗电能。在生产旺季，可以利用功率较大的变压器系统。工厂可以根据实际情况并开双系统，提高工厂运行和生产效率。
        结语
        总而言之，随着全球经济一体化进程的不断加剧，现代工业的重要作用日益凸显，已经成为国民经济建设的重要支柱。现代工业在推动整个市场经济体系不断发展的同时也使得能源问题和环境问题已经成为人们关注的焦点。工厂在供配电系统中实施节能改造不仅能在一定程度上解决日益紧张的能源问题，还对工厂的长远发展具有非常重要的意义，对实现企业社会效益和经济效益具有积极的作用。
        参考文献
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        [3]张幸江.工厂供配电系统设计中节电措施及节能意义解读[J].南方农机,2017,46(07):69-70.
        [4]林兴和.一种新型的电动机电子节能器[J].电子技术应用,2018(02):20-22.