第七章 工厂的节约用电

第七章工厂的节约用电1工厂节约用电7.1节约用电的意义、方法和途径一、节约用电的意义从我国电能消耗的情况来看，70﹪以上消耗在

工业部门，所以工厂节能是个重点。节约电能不

只是减少了工厂的电费开支，降低了工业产品的

成本，可以为工厂积累更多的资金，

更重要的

是，由于电能能够创造更多、更大的工业产值，

因此多节约一度电，就能为国家创造若干财富，

有力地促进国民经济的发展。所以节约用电具有

十分重要的意义。2工厂节约用电二、加强工厂供用电系统的科学管理1.加强电能管理，建立和健全管理机构和制度；

2.实行计划供电，提高电能利用率；3.实行负荷调整，降低负荷高峰，提高供电能

力；4.实行经济运行方式，全面降低电力系统的能

耗；5.加强运行维护，提高设备的检修质量。3工厂节约用电三、搞好工厂供用电系统的技术改造

1.逐步更新淘汰现有低效率的供用电设备；2.改造现有耗能大的供用电设备；3.改造现有工厂供配电系统，降低线损；4.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；5.采用无功功率补偿设备，人工地提高功率因

数。4工厂节约用电7.2电力变压器的经济运行一、经济运行与无功功率经济当量的概念经济运行是指能使整个电力系统的有功网损

最小，能获得最佳经济效益的设备运行方式。为了计算设备的无功功率在电力系统引起的

有功损耗增加量，引入一个换算系数，即无功功

率经济当量。其表示电力系统多发送1kvar的无功

功率时，将在电力系统中增加的有功功率损耗kW

数，其符号为Kq，单位为kW/kvar

。

Kq值与系统的5工厂节约用电容量、结构及计算点的具体位置等多种因素有

关。对于工厂变电所，可取Kq=0.02～0.15；对由发电机电压直配的工厂，可取Kq=0.02～0.04；

对经两级变压的工厂，可取Kq=0.05～0.08；对经三级以上变压的工厂，可取Kq=0.1～0.15。二、一台变压器运行的经济负荷计算变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗两部

分，而无功损耗对电力系统来说也相当于按Kq换6工厂节约用电算的有功损耗，因此变压器有功损耗加上变压器

无功损耗所换算的等效有功损耗，就称为变压器

有功损耗换算值。一台变压器在负荷为S时的有功损耗换算值

△P0-变压器空载有功损耗

△Pk-变压器短路有功损耗

△Q0-变压器空载无功损耗

△QN-变压器额定无功损耗7工厂节约用电要使变压器运行在经济负荷Sec·T

下，就必须

满足变压器单位容量的有功损耗换算值△P/SN

为最

小。因此令d(△P/SN)/dS=0

，可得变压器的经济负荷为：

Sec.T

=

SN

变压器经济负荷与变压器额定容量之比，称

为变压器的经济负荷系数或经济负荷率，Kec·T

表

示，即8例7-1试计算SL7-800/10型变压器的经济负荷及

经济负荷率。解：查表知SL7-800/10型变压器的技术数据：△P0=1.54kW，

△Pk=9.9kW，I0﹪=1.7，

UZ﹪=4.5空载无功损耗

ΔQ0

≈

SN

=

800

×

0.017

=

13.6额定无功损耗

ΔQN

≈

SN

=

800

×

0.045

=

36

取Kq=0.1。由此可得此变压器的经济负荷率为：

变压器的经济负荷为：Sec.T

=Kec.T

.

SN

=0.46

×

800=368kVA工厂节约用电9工厂节约用电二、两台变压器经济运行的临界负荷计算假设变电所有两台同型号同容量的变压器，

变电所的总负荷为S。①一台变压器单独运行，承担总负荷S，则其有功损耗换算

+

Kq

ΔQ0

+

②两台变压器并列运行，各承担负荷S/2，则两台

变压器总的有功损耗换算值为：

10从图可见，当S<Scr

时，

宜于

一

台运行，而当

S>Scr

时，宜于两台运行。得到判

别两台变压器经济运行的临界负荷为

=

S

Ncr如果是n

台变压器，则判别n

台和n-1台经

济运行的临界负荷为：工厂节约用电

11工厂节约用电例7-2某厂变电所装有2台SL7-800/10型变压器，试计算此变电所变压器经济运行的临界负荷值。

解：查表知SL7-800/10型变压器的技术数据：△P0=1.54kW，

△Pk=9.9kW，I0﹪=1.7，

UZ﹪=4.5取Kq=0.1

。由此可得判别此变电所两台变压器经

济运行的临界负荷为：

如果负荷S<524kVA，则宜于一台变压器运行，如果负荷S>524kVA，则宜于两台变压器运行。12工厂节约用电7.3利用电力电容器提高功率因数我国国家标准规定，企业应在提高自然功率

因数的基础上，合理装置无功补偿设备，企业用

电的功率因数应达到0.9以上。提高自然功率因数是指不添置任何无功补偿

设备，只采用各种技术措施减少用电设备中无功

功率的消耗量，使功率因数提高。无功补偿设备主要有同步补偿机和并联电容

器。同步补偿机是一种专门用来改善功率因数的

同步电动机。并联电容器，又称移相电容器，是

一种专门用来改善功率因数的电力电容器。13工厂节约用电一、移相电容器并联补偿的原理电力系统的负荷大部分是电感性和电阻性的，于是总电流将滞后电压一个角度φ(功率因数

角)，如果将移相电容器与负荷并联，则移相电容

器的电流将抵消一部分电感电流，从而使感性电

流减少，总电流也将减少，于是功率因数得到提高。14工厂节约用电二、移相电容器的连接1.并联补偿的电力电容器大多接成△形接线。

而低压并联电容器多数是做成三相的，

内部已接

成了△形。接成△形的优点：①相同电容量C的三个单相电容器，接成△形的容

量是接成Y型容量的3倍；②电容器采用△形接线时，任一电容器断线，三

相线路仍可得到无功补偿，而采用Y形接法时，一

相电容器断线，断线相则将失去无功补偿。15工厂节约用电接成△形的缺点：在一相电容器发生短路故障时，就造成三相

线路的两相短路，短路电流非常大，有可能引起

电容器爆炸，使事故扩大。如果电容器接成Y形，

短路电流小得多，仅为正常工作电流的3倍，所以

运行较安全。当高压电容器组的容量较大(超过400kvar)

时，宜采用Y形接线(中性点不接地)，这时电容器

的额定电压为电网的相电压。低压电容器组一般

都接成△形。电容器组装在成套的电容器柜内。16工厂节约用电2.放电设备的接线电容器从电网切除时，由于极板上仍然存有电荷，所以电容器两端有一定的残余电压，最高

可达到电网电压的峰值，这对人是非常危险的。而且由于电容器极间绝缘电阻高，自行放电的速

度慢，为了尽快消除电容器极板上的电荷，所以

并联电容器组必须装设与之并联的放电设备。低压电容器组用的放电设备一般采用白炽

灯，这些灯同时可作为电容器组运行的指示灯。17工厂节约用电对高压电容器，通常利用电压互感器的一次

绕组来进行放电。为了确保可靠放电，

电容器组

的放电回路中不得装设熔断器或开关设备，

以免

放电回路断开，危及人身安全。为防止电容器击

穿时引起相间短路，所以△形各边均接有高压熔低压电容器组的接线

高压电容器组的接线

18断器作为短路保护。工厂节约用电三、电力电容器的装设位置19工厂节约用电1.高压集中补偿将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的

6～10kV母线上。特点：电容器的利用率高，能减少供电系统及线路中输送的无功负荷，这种补偿方式的初投

资较少，便于集中运行维护。但不能减少用户变

压器和低压配电网络中的无功负荷。这种补偿可

以满足工厂总功率因数的要求，因此在大中型工

厂中广泛应用。20对集中补偿的高压电容器组

利用高压断路器

进行手动投切。

电容器组的安装

方式可根据台数

多少设置在高压

配电室或专用电

容器室。工厂节约用电21工厂节约用电2.低压集中补偿将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。由于这种补偿能使车间主变压器的视在

功率减小，从而使主变压器的容量选得较小，因

而比较经济，运行维护方便，这种补偿方式工厂

中应用十分广泛。对集中补偿的低压电容器组，可按补偿容量

分组投切。可利用接触器分组投切或利用低压断

路器进行分组投切。22工厂节约用电电容器组的安装方式一般设置在高低压配电

室或低压配电室内。断路器投切23接触器投切工厂节约用电3.单独就地补偿又称个别补偿，是将并联补偿电容器组装设

在需要进行无功补偿的各个用电设备附近。这种补偿方式补偿的范围最大，补偿效果最

好，应优先采用，但这种补偿方式总投资大，其

电容器组在用电设备停止工作时，它也一并切

除，因此利用率降低。这种单独就地补偿适于负

荷平稳、经常运转而容量又大的设备，如大型感

应电动机、高频电路等；也适用于容量虽小但数

量多且长期稳定运行的设备，如荧光灯等。24工厂节约用电对单独就地补偿的电容器组，利用控制用电

设备的短路器或接触器进行手动投切。电容器组通常利用用电设备本身的电阻来放

电。25工厂节约用电四、电力电容器的保护并联补偿的电力电容器主要的故障形式，是

短路故障，一般是电容器组与断路器之间的连线

上发生的短路或电容器内部发生的短路，它可造

成电网的相间短路。对于低压电容器和容量不超

过400kvar的高压电容器，可装设熔断器来作电容

器的相间短路保护；

对于容量较大的高压电容

器，则需采用高压断路器控制，装设瞬时或短延

时的过电流继电保护来作相间短路保护。26工厂节约用电因含有高次谐波的电压加在电容器两端时，

可使电容器发生过负荷现象，因此安装在大型整

流设备和大型电弧炉附近的电容器组，如果没有

限制高次谐波的措施而可能导致电容器过负荷

时，宜装设过负荷保护，发出过负荷信号警报。电容器对加在其两侧的电压很敏感，一般规

定电网电压不得超过其额定电压的10

﹪。因此凡

电容器装设处的电压可能超过其额定电压10﹪

时，宜装设过电压保护，以免长期过电压运行引

起使用寿命缩短或介质击穿而损坏。过电压保护装置可27工厂节约用电发出报警信号或带有3～5min的延时跳闸。当电容器组所接电网的单相接地电流大于10A

时，应装设单独的单相接地保护装置。电容器组

的单相接地保护与6～10kV线路接地保护相似。当接地电流小于10A以及电容器与支架绝缘时，可以

不装设接地保护。对于接成△形接线的高压电容器组，为防止

电容器击穿时引起相间短路，所以△形接线的各

边均接有高压熔断器保护。28工厂节约用电五、电力电容器的运行维护1.电力电容器的投入和切除电力电容器在供电系统正常运行时是否投

入，主要是看供电系统的功率因数或电压是否符

合要求。如果功率因数过低，或者电压过低时，

则应投入电容器，或增加电容器的投入量。电力电容器是否切除或部分切除，也主要看

系统的功率因数或电压情况而定。如变配电所母

线电压偏高(超过电容器额定电压1.1倍)时，则应

将电容器切除。29工厂节约用电发生下列任一情况，也应立即切除电容器：

电容器爆炸、接头严重过热、套管闪络放电、电

容器喷油或燃烧、环境温度超过40℃。如果变配电所停电时，也应切除电容器，以

免突然来电时，母线电压过高，超过了电容器长

期运行的电压值。另外，电容器可能与空载变压

器产生共振使过电流保护动作，

因此尽量避免无

负荷空投电容器。在切除电容器前，须从仪表指示或指示灯来

检查放电回路是否完好。电容器从电网切除后，30工厂节约用电应立即通过放电回路放电。高压电容器放电时间

在5min以上，低压电容器发电时间在1min以上。为

确保人身安全，人体接触电容器之前，应该用短

接导线将所有电容器两端直接短接放电。2.电容器的操作为保证电容器组安全运行，电容器组操作应

遵守：1)正常情况下全站停电操作时，应先拉开电