电气工程学基础与节能技术.ppt

电气工程学基础与节能技术,能源管理师培训,苏州节能管理进修学院,基础理论：一.电磁学概论二.电工学与电子技术基础知识三.电力基础知识,工程学：四.电机与拖动五.电气线路六.高压电器与成套设备七.低压电器与成套设备八.自动控制理论九.电气测量基础,节能技术：十.输变电十一.电机系统十二.电化学十三.电加热十四.照明,三人行有吾师（交互）、复杂简单、理论实践、节能省钱,第十章：输配电系统节能技术（电力需求侧管理）输变电系统、供配电系统的节能方法与措施、供配电系统的谐波抑制技术,目录,第四章电机与拖动电机分类、变压器及其应用、直流电动机、异步电动机,第十一章电机系统节能技术电机系统、常用机械负载的特性、风机和泵类负载的节能、电动机经济运行及软启动节能技术、变频调速节能技术、空气压缩机节能技术、制冷压缩机节能技术,第十二章电化学节能技术电化学简介、电化学基础知识、电化学工业的主要节能技术,第十三章电加热节能技术电加热设备、电加热设备节能技术,第十四章照明节能技术照明与光源、照明节能措施、采用高效电光源节电量的计算,节约用电管理办法,评价企业合理用电技术导则,产品电耗定额和管理导则,官方依据：,电机与拖动,电机占用电总量约75%（四分之三），值得研究,一.电机分类分类：发电机、电动机、变压器/变频机/变流机/移相器、控制电机/伺服电机同步电机：恒转速,二.变压器及其应用电磁感应原理，电生磁，磁生电，电能的隔离传输靠交变磁场完成；变压器、互感器,三.直流电动机电生磁，磁磁的吸/斥，产生机械力（转矩）。产生启动/制动转矩大，调试性能好，调速范围广，平滑调节，机械式换流器（整流片+碳刷）寿命短，电子式（无刷）功率小。,四.异步电动机典型的三相异步电动机，定子产生旋转磁场，转子导体感应出电流，电流产生磁场，磁磁的吸/斥，产生机械力（转矩）。根据负载大小自动改变转差率1-9%，同步则无感应。,输配电,电力系统构成：发电、变电（升）、输电、变电（降）、用电,一次设备（动力系统）、二次设备（测控系统）,为什么用50赫兹三相交流电？利用电磁转换进行变压器升压降压，电动机用的旋转磁场最少要三相，选50赫兹是磁性材料允许损耗,输变电节能,节能发展趋势：低阻导向、高效变压器、静止无功补偿；,SVG是通过电力电子器件IGBT和相应控制电路，对系统检测到的无功功率进行抵消，即：系统产生多大的无功功率，SVG就产生多大的无功功率，但这个无功是与系统无功反相的，将系统无功抵消。只要IGBT的开关频率足够快，不仅可以抵消系统的无功，还能抵消系统的谐波，这就是APF。电容补偿是通过减小cos来较小系统的无功损耗，而SVG则是通过抵消来消除无功损耗的。电容器是静止的无功补偿元件，而调相机是转动的无功补偿元件。,供配电系统的节能方法与措施,头尾同步检测压降，直接定量测量线损,设备端单点双参数同步测量线损,线损率7%以上，集中补偿损耗，无功经济当量，电压偏高损耗,节能方法与措施：减少线损、减少运行线损、变压器节能、无功补偿；,让我们看看，一个正弦波在5次谐波和7次谐波的影响下怎样发生畸变(失真)。（相对于基波的24%和9%）。,基波和谐波引起的失真波形,供配电系统的谐波抑制技术,节能监察注重谐波有功消耗，本系统能直接测量“谐波有功”,谐波有功,谐波：危害、抑制技术、抑制效益、谐波标准；,电机系统节能,一.电机系统170电机与电机产生的机械能驱动的对象组成的系统叫电机系统,二.常用机械负载的特性175泵类流量-流程Q-H，流量-轴功率Q-N，效率公式，速度对其他参数的关系？风机全压-流量恒功率转速*转矩=恒定恒转矩转矩恒定,三.风机和泵类负载的节能176量很大，总电量的30%，值得研究，老款多，初装余量大，有30%节能空间,四.电动机的经济运行及软启动节能技术178经济运行主要是无功线损，无功经济当量软启动节能主要是启动是的机电安全及电能浪费,五.变频调速节能技术181风机调速节能明显水泵调速要考虑扬程（压力）要闭环，选闭环参数谐波损耗和电网干扰（安全）,六.空气压缩机节能技术186合理压力，漏气，随需量变速无功线损多机并联，各自调控，引起紊乱，,七.制冷压缩机节能技术188需求变化的，自己有调控，不需要改造，对系统加装调控有效，无功应动态补偿（看根据线损大小而定）,电化学节能,一.电化学简介191电能与化学反应，达到工艺目的通过化学反应产生电能如电池，蓄电池放电消耗电能进行化学反应如蓄电池充电，电解：电镀、电解加工、电解磨削、电化学抛光、电铸、电泳直流电发生器（交流转直流）效率问题,二.电化学基础知识195正负电离子的有序迁移，改变化学特性,三.电化学工业的主要节能技术205装置合理、生产工艺、改进电极、添加剂、高效整流、供电网络、随动跟踪控制、保温、,电加热节能,一.电加热设备215电能转换成加工工艺需要的热能热效率高（但是电效率低），反应快，温度可控，能积大电阻、电弧、感应、远红外、电子束、等离子、微波、电磁灶,二.电加热设备节能技术225管理，减少浪费提高转换设备效率、优化装置、改进工艺、减少线路损耗：谐波，无功，发热,照明节能,一.照明与光源235电光源、灯具、直接高温发光、电弧、冷光源气体、LED发光、流明、光照度,二.照明节能措施240配置合理、高效光源、高效灯具、辅佐设备高效（镇流器、变流器）、控制,三.采用高效电光源节电量的计算245发光效率：光通量，流明/W，白炽灯15，日光灯50，太阳灯94，钠灯120，节能灯60-80，LED80-130光照度，勒克司度（lux），100-500年使用时间，前后差值,电力需求侧管理,上位文件,2015.4.7,2015.4.7,2010.11.4,2015.6.15,省钱几招,一.降低电费单价：1.减少需量电费：控制最大需量，少交“需量”电费。2-3%2.减少（尖）峰电费：避峰运行某些设备、改变工艺时序。3-5%3.直购电：2.5-4分/度。5%二.减少用电量：1.减少企业内部供配电损耗（主要是线损）。2-3%尽量就地无功补偿源头改终端，降低线损。2-3%供电电压偏高下调电压，降低末端线损。2-3%尽量就地消谐措施终端消谐，全网得益。5-10%2.精细化电能管理行为管理班次比较、空开机监管3-5%主动安全自动值班、自动巡检；主动安全；故障过程记录分析。三.提高工艺设备能效：5-25%空压机、水泵、风机的个性化实际能效诊断后针对性改造替换。结合工艺进行电能诊断，针对性优化工艺。对标诊断。,优化用电与需求响应,高峰电价8小时（国家项目）,苏州高峰4小时（苏州项目：优化用电）,根据负荷曲线及相关资料，按序寻找：1.寻找局部高峰电价8小时转移项目；2.寻找局部苏州高峰4小时(1小时)转移项目；3.寻找尖峰电价2小时转移项目；4.寻找电力紧张时主动少量让电项目；,尖峰电价2小时(7-8月，增收0.1元/度),最大需量,电网公司最新标准,行业标准,国家标准,1分钟平均负荷,需量,与固定15分钟平均相比，1分钟采集计算可以提前做出趋势判断，及时调控负荷，抑制最大需量。如果在前5-10分钟做出调控，15分钟平均负荷就会减小，更省需量电费！,电费清单,需量优化,1150kW,950kW,班次管控,利用现代工业的特点（一群人操作一群设备生产同样的产品），只需非专业的简单比较，就能实现全员节约用电的动态管控。,空开机浪费,空开机浪费：本例浪费=7.5小时42.6+1小时80=400kWh(度),监控设备电机运行状态、操作(人员)是否规范、产品质量是否稳定,无功诊断,当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。P=U2/R，1.1*1.1=1.21,电压高10%，无功增21%，非线性时达35%，无功经济当量10%计算，有3.5%的损耗！谐波可能还要大，我们从来没有对线损变损测量分析诊断过！,谐波损耗,消谐效果,脉动设备诊断,空压机节能空间诊断:电能效率=50%（不含电气转换效率）,注塑机节能空间诊断,11530=3450,28125=3500,平台工具的功能,自动抄表,需求响应,节能诊断,DSM管理系统,全时全能的电管工具：实时管控、连续记录、动态统计,主动安全,科学用电,节约用电,安全用电,有序用电,集成的工具,集成的管理,管理目标：节能、安全、省钱,用户(客户)端功能,有序用电,节约用电,安全用电,节能监测,经济用电,限电预案,需量响应,时段电费,实时汇总,班次考核,单耗统计,配网监控,设备运行,安全分析,耗电时比,耗电类别,负载特性,运行评估,优化方案,保护设置,节能空间,谐波分析,节能量认定,沙钢润忠211节电项目50%苏钢集团3#空压机，节能诊断华芳金田1车间控压与2车间控压对比,基础管理,用户设置,设备台账,数据交换,精细化时域的精细化；地域的精细化；多点多指标同步,灵活便捷的通讯组网方式,用户路由器,互联网Internet,485-TCP,485-TCP-WIFI,485-GPRS,WIFI-3G,485-TCP-WIFI,ZigBee,用户移动工作站,后台运维专家服务,工控总线,局域网通讯,电力载波,云计算云服务,虚拟服务器企业1、企业2、.企业n,测控仪导轨安装,电测仪磁吸/机箱安装,系统组成,不停电快速无损安装不占用企业网络资源,主动安全,平台介绍国家平台技术规范,选择平台忠告：建议：不听忽悠，专业判别，一步到位！比喻：欧4标准已经出台，尽管市场起步阶段不禁止欧2欧3进入市场，但日后肯定会逐步淘汰，到时要么花钱升级，要么花钱更新！,采集（记录）间隔1分钟曲线：,需量曲线（与供电系统的“实际需量”同步，需量就是最大负荷或峰值负荷）,功率曲线,需量曲线,总谐波功率曲线：,谐波曲线,三项专业指标,3.3企业根据受电端至用电设备的变压级数，其总线损率分别应不超过以下指标：a)一级3.5%；b)二级5.5%；c)三级7%。3.4企业受电端电压在额定电压允许偏差范围内，企业用电设备的供电电压偏移值不应超过额定电压5%。3.5调整企业用电设备的工作状态，合理分配与平衡负荷，使企业用电均衡化，提高企业负荷率，根据不同的用电情况，企业日负荷率应不低予以下指标：a)连续性生产95%；b)三班制生产85%；c)二班制生产60%；d)一班制生产30%。3.6企业单相用电设备应均匀地接在三相网络上，降低三相电压不平衡度供电网络的电压不平衡度应小于2%。3.7企业在挺高自然功率因数的基础上，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备，在企业最大负荷时的功率因数应不低于0.90；低负荷时，应调整无功补偿设备的容量，不得过补偿。3.8企业应根据用电负荷的特性和变化规律，正确选择和配嚣变压器容量和台数，通过运行方式的择优，合理调整负荷，实现变压器经济运行(实测二端计量数据，直接得出效率，免除复杂的计算，结合动态波动，导出该变压器的运行特性，指导企业日常优化)。3.9企业变配电所内的变配电设备要配置相应的测量和计量仪表。监测并记录电压、电流、功率、功率因数和有功电量、无功电量。准确度等级为2.0电能计量仪表1.0级。3.10企业用电设备的非线性负荷产生高次谐波，引起电网电压及电流的畸变，应采取抑制商次谐波的措施达到GB/T14549的要求。3.11企业用电设备的冲击负荷及波动负荷，引起电网电压波动、闪变，应采取限制冲击负荷及波动负荷的措施达到GB/T12326的要求。,企业合理用电标准,培训考题,评价企业合理用电技术导则GB/T3485,单选题81.节能监测的精度要求是_。A.0.05；B.0.5；C.1.0;D.2.0。答案：D2.变压器的损耗主要是_。A.铜损；B.铁损；C.铜损加铁损；D.机械损耗。答案：C3.以小时整点负荷按时间顺序绘制的负荷曲线为_。A.年负荷曲线；B.周负荷曲线；C.日负荷曲线；D.年持续负荷曲线。答案：C4.节约用电管理办法规定，用电负荷在kW以上的用户，应当遵守评价企业合理用电技术导则和产品电耗定额和管理导则。A.315；B.500；C.1000；D.2000。答案：C5.在规定时间（日、月、季、年）内的平均负荷与最大负荷之比的百分数称为_。A.负荷率；B.日负荷率；C.月负荷率；D.最小负荷率。答案：A6.评价企业合理用电技术导则GB/T3485要求连续性生产的企业日负荷率应大于_。A.30%；B.60%；C.85%；D.95%。答案：D7.是指由于节电在电网负荷峰期可避免的发电容量。A.可避免容量；B.可避免峰荷容量；C.转移容量；D.以上都是。答案：B8.我国规定谐波电压畸变率上限是？A.2%；B.4%；C.5%；D.10%。答案：C,单选题,多选题101.负荷调整的主要方法是_。A.轮休错峰；B.发展可中断、可减小费率用户；C.分时电价；D.用低谷电蓄冷、蓄热。答案：ABCD全部2.影响短期负荷曲线的主要因素有_。A.系统中用户的构成不同；B.负荷的时间变化规律不同；C.气象变化的影响；D.用户用电设备效率。答案：ABC3.以下选项中属于需求侧管理主要内容的是_。A.提高能效；B.负荷管理；C.能源替代；D.余能回收及新能源发电。答案：ABCD全部4.衡量负荷特性优劣的主要指标是_。A.负荷率；B.峰谷差率；C.峰谷差；D.最大负荷利用小时。答案：ABCD全部5.电力客户的负荷管理系统有_。A.负荷数据查询系统；B.负荷集中监控系统；C.客户电能量管理系统；D.组合式负荷管理系统。答案：ABCD全部6.影响负荷特性指标的主要因素有_。A.用电结构；B.气候影响；C.峰谷差；D.法定节假日负荷有较大幅度的下降。答案：ABD7.DSM中的负荷管理主要采用的方式包括_。A.降压减负荷；B.对用户可控负荷进行周期性控制；C.直接切除用户可控负荷；D.切除用户全部负荷。答案；ABC8.一般工厂提高负荷率的措施主要有_。A.调整大容量用电设备时间，避开高峰；B.错开各车间的上下班时间；C.调整生产班次；D.实行计划用电，把高峰指标下达到车间、班组。答案：ABCD全部9.下列属于移峰填谷的技术措施主要有_。A.调整轮休制度；B.采用蓄冷蓄热技术；C.停用太阳能供热；D.调整作业程序。答案；ABD10.负荷控制系统包含_。A.主站；B.通信网络；C.终端；D.电能表（电量不是负控要素）。答案：ABC,多选题,简答题81.输配电系统有哪些