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摘要:为了节能,应从大型综合性商业区的电气节能技术入手,合理选用电气节能设备,提高用电节能技术。
关键词:线路材料、变压器容量、用电设备的节能技术。
节约能源是解决当前能源危机的一个不可或缺的重要途径。大型综合性商业区作为民用商业用电主力军,实施电气节能将意义更大。大型综合性商业区的电气节能必须从源头开始,从包括线路、变压器及用电设备等环节上挖掘节电的潜能。
1、选择合适线路材料的节能措施
電力线路中的有功损耗是电流通过线路电阻所产生,按下式计算:
ΔΡL=3Ijs2*R (1—1—1)
式中:Ijs—线路计算电流,
R—线路每相的电阻,其中R=r*L(Ω),r—线路每Km的电阻值(Ω/Km),L—线路长度(Km),可查有关手册。
线路的运行效率公式:η=P2/P1*100%=P2/(P2+ΔΡL) *100% (1—1—2)
式中:P2--线路输出有功功率,
P1--线路输入有功功率,
ΔΡL--线路有功损耗。
根据公式(1-1)、(1-2),得知:传输负荷越大,则计算电流就越大,线路有功损耗就越大,传输效率就越小。
目前10KV以下的电力线路的材料有两种:铜和铝,查电工手册,得知:当温度20度时,铜的电阻系数为0.0175欧*毫米2/米, 铝的电阻系数为0.0283欧*毫米2/米;当温度75度时,铜的电阻系数为0.0217欧*毫米2/米, 铝的电阻系数为0.0346欧*毫米2/米。因此,在相同温度、线径、电流等条件下,铜线传输效率比铝线高50%--60%。
对于大型综合性商业区,用电负荷大而集中,且时间长,则线损就更加要重视。选用铜线或铝线,建议要进行技术经济对比分析,从负荷种类、安全可靠、使用效率、寿命周期、初期投资等方面进行综合考虑。根据设计规范和统计资料,一般情况下应采用铜线。
2、选择合适容量变压器的节能措施
电力变压器的有功损耗由变压器中的铁损和铜损等两部分组成,分别与变压器的空载损耗和短路损耗有很大的关系,按下式计算:
ΔΡB=ΔΡFe+ΔΡCu≈ΔΡo+ΔΡd(Sjs/Se)2 (2—1)
式中:ΔΡFe—变压器铁损有功功率,
ΔΡCu --变压器铜损有功功率,
ΔΡo—变压器空载有功损耗,
ΔΡd—变压器短路有功损耗,
Sjs--变压器计算有功功率,
Se--变压器额定有功功率。
变压器的运行效率公式:η=P2/P1*100%=P2/(P2+ΔΡB) *100% (2—2)
式中:P2--二次侧输出的有功功率;
P2--一次侧输入的有功功率;
ΔΡB--变压器的有功损耗。
根据公式(2-1)、(2-2),得知:传输负荷越大,则变压器有功损耗就越大;只有铜耗与铁耗相等条件时,其运行效率最高,而其他情况下,无沦负载特别大或小,效率都较低。因此对变压器的容量大小进行选择时,要与负载合理匹配,以保证变压器的效率较高,实现节能要求。
对于大型综合性商业区,首先,选择新型的节能变压器,随着科学技术的发展,S12系列节能变压器、新型低损耗铁心材料变压器等产品已相继问世,这些产品的质量水平较高,节能效果好,要优先考虑使用;其次,由于变压器长期投入运行,其经常能量损耗的累计量是相当大的,因此在选择变压器时应从变压器使用寿命20~40年的整个期间的初期投资、安装费用、维修费用和能量损耗费用等方面进行综合考虑。从大量的技术经济对比分析资料和实际运行工作中,可得知:变压器的负荷率一般情况下以50%--70%为宜。
3、选择合适无功补偿方式的节能措施
在大型商业区内,异步电动机较多,无功功率消耗较大.可以采用无功功率补偿装置,工作方式可以是分散式的,也可以是集中式的。
根据线损计算公式:ΔΡ%=(1-cosΦ’/cosΦ)×100%(3-1)
式中:cosΦ’为补偿后的功率因数,
cosΦ为补偿前的功率因数
由公式(3-1),可得出:因为cosΦ’>cosΦ,所以提高功率因数后,线损率也下降了,从而可以减少设计容量、初期投资,增加电网中有功功率的输送比例,以及降低线损都直接决定和影响着商业区的经济效益。
对于大型综合性商业区,通过无功功率补偿,可以将系统的功率因数提高,降低线路损耗,提高电能质量。特别是新型的节能无功补偿装置应用已很广泛,如可控硅型动态无功补偿装置,它的工作原理是根据负载的需要,灵活地投入或切除电容量,以实现无功不对称时的补偿功能,此外由于它有RC元件,还能对高次谐波进行滤除。
4、选择合理的变压器运行机制。
在输送功率较低的情况下,适当减少变压器运行台数,可以降低变压器损率,实现节能。
变压器损耗可以分为空载损耗和负载损耗两部分。在工程计算中,我们设定电网电压大小、波形恒定,这样当某一台变压器的空载损耗P0为一定值,其负载损耗PZ则与负荷平方成正比,即:
PZ=(S/SZ)2*Pkn (4-1)
式中,S—变压器的实际负荷;
SZ—变压器的额定容量;
Pkn—变压器在额定电流下的短路损耗。
这样,单台变压器的总损耗为:P=P0+PZ=P0+(S/SZ)2Pkn(4-2)
当两台变压器并列运行时,各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比,与短路电压成反比,即:
S=S1+S2 (4-3)
S1:S2=(Sn1/Uk1):(Sn2/Uk2)(4-4)
式(4-4)中,S—总负荷;
Uk—变压器的短路电压。
这时两台变压器并列运行的总损耗Pb为:
Pb=P1+P2=PO1+PO2+(S1/Sn1)2Pkn1+(S2/Sn2)2Pkn2(4-5)
将(4-3)式代入为:
Pb=PO1+PO2+[(Pkn1Uk22+Pkn2Uk12)/(Sn2Uk1+Sn1Uk2)2]S2 (4-6)
式(4-6)中,P的单位为KW,S的单位为KVA。
所以,在相同电压、传输负荷条件下,通过采用减少变压器台数,就可大量地是降低损耗,从而达到节能的目的。根据大量的实际运行统计资料,一般情况下降低损耗可达到70%—80%,节能成效非常可观,这成为目前最经济的重要节能途径。
5、选择容量适合的异步电动机的节能措施
商业区的各种终端用电设备是很多的,所使用的电动机也很多。一些大型商业区的电动机的装机容量可以占到总装机容量的80%以上,所以选什么类型的终端用电设备,对商业区的整体节能效果,有着关键的影响。
根路异步电动机的运行效率公式:
η=P2/P1*100%=P2/(P2+ΔΡ) *100%,(5-1)
式中:P2为异步电动机输出的有功功率;
P1为异步电动机输入的有功功率;
ΔΡ为异步电动机的总损耗。
异步电动机效率特性曲线(如左图),其运行效率与负载大小有关,
可知,当电动机空载时,由于p2=0,
所以η=o。负载时,负载较小时,
损耗增加缓慢.效率快速上升,
直到可变损耗与不变损耗相等时,
效率达到最大。如果负载继续增加,两个铜耗增加都很快,使效率反而F降。其效率特性与变压器的类似。电动机的效率η通常在(0.75--1)PN时达到最大。容量越大,额定效率一般就越高。由于异步电动机的效率和功率因数都在额定负载附近达到最大值,因此选用电动机对应使电动饥的容量与负载相匹配,以使电动机经济、合理、安全地使用。
简而言之,大型综合性商业区作为民用商业用电的主力军,其节能降耗的工作搞好了,就为整个社会节省大量的能源。因此,我们必须不断开拓思路,进行有益的探索,相信大型综合性商业区的电气节能技术必然是大有可为的。
参考文献
【1】电工手册,上海科学技术出版社(2007)
【2】常用电工材料手册, 上海科学技术出版社(2007)
关键词:线路材料、变压器容量、用电设备的节能技术。
节约能源是解决当前能源危机的一个不可或缺的重要途径。大型综合性商业区作为民用商业用电主力军,实施电气节能将意义更大。大型综合性商业区的电气节能必须从源头开始,从包括线路、变压器及用电设备等环节上挖掘节电的潜能。
1、选择合适线路材料的节能措施
電力线路中的有功损耗是电流通过线路电阻所产生,按下式计算:
ΔΡL=3Ijs2*R (1—1—1)
式中:Ijs—线路计算电流,
R—线路每相的电阻,其中R=r*L(Ω),r—线路每Km的电阻值(Ω/Km),L—线路长度(Km),可查有关手册。
线路的运行效率公式:η=P2/P1*100%=P2/(P2+ΔΡL) *100% (1—1—2)
式中:P2--线路输出有功功率,
P1--线路输入有功功率,
ΔΡL--线路有功损耗。
根据公式(1-1)、(1-2),得知:传输负荷越大,则计算电流就越大,线路有功损耗就越大,传输效率就越小。
目前10KV以下的电力线路的材料有两种:铜和铝,查电工手册,得知:当温度20度时,铜的电阻系数为0.0175欧*毫米2/米, 铝的电阻系数为0.0283欧*毫米2/米;当温度75度时,铜的电阻系数为0.0217欧*毫米2/米, 铝的电阻系数为0.0346欧*毫米2/米。因此,在相同温度、线径、电流等条件下,铜线传输效率比铝线高50%--60%。
对于大型综合性商业区,用电负荷大而集中,且时间长,则线损就更加要重视。选用铜线或铝线,建议要进行技术经济对比分析,从负荷种类、安全可靠、使用效率、寿命周期、初期投资等方面进行综合考虑。根据设计规范和统计资料,一般情况下应采用铜线。
2、选择合适容量变压器的节能措施
电力变压器的有功损耗由变压器中的铁损和铜损等两部分组成,分别与变压器的空载损耗和短路损耗有很大的关系,按下式计算:
ΔΡB=ΔΡFe+ΔΡCu≈ΔΡo+ΔΡd(Sjs/Se)2 (2—1)
式中:ΔΡFe—变压器铁损有功功率,
ΔΡCu --变压器铜损有功功率,
ΔΡo—变压器空载有功损耗,
ΔΡd—变压器短路有功损耗,
Sjs--变压器计算有功功率,
Se--变压器额定有功功率。
变压器的运行效率公式:η=P2/P1*100%=P2/(P2+ΔΡB) *100% (2—2)
式中:P2--二次侧输出的有功功率;
P2--一次侧输入的有功功率;
ΔΡB--变压器的有功损耗。
根据公式(2-1)、(2-2),得知:传输负荷越大,则变压器有功损耗就越大;只有铜耗与铁耗相等条件时,其运行效率最高,而其他情况下,无沦负载特别大或小,效率都较低。因此对变压器的容量大小进行选择时,要与负载合理匹配,以保证变压器的效率较高,实现节能要求。
对于大型综合性商业区,首先,选择新型的节能变压器,随着科学技术的发展,S12系列节能变压器、新型低损耗铁心材料变压器等产品已相继问世,这些产品的质量水平较高,节能效果好,要优先考虑使用;其次,由于变压器长期投入运行,其经常能量损耗的累计量是相当大的,因此在选择变压器时应从变压器使用寿命20~40年的整个期间的初期投资、安装费用、维修费用和能量损耗费用等方面进行综合考虑。从大量的技术经济对比分析资料和实际运行工作中,可得知:变压器的负荷率一般情况下以50%--70%为宜。
3、选择合适无功补偿方式的节能措施
在大型商业区内,异步电动机较多,无功功率消耗较大.可以采用无功功率补偿装置,工作方式可以是分散式的,也可以是集中式的。
根据线损计算公式:ΔΡ%=(1-cosΦ’/cosΦ)×100%(3-1)
式中:cosΦ’为补偿后的功率因数,
cosΦ为补偿前的功率因数
由公式(3-1),可得出:因为cosΦ’>cosΦ,所以提高功率因数后,线损率也下降了,从而可以减少设计容量、初期投资,增加电网中有功功率的输送比例,以及降低线损都直接决定和影响着商业区的经济效益。
对于大型综合性商业区,通过无功功率补偿,可以将系统的功率因数提高,降低线路损耗,提高电能质量。特别是新型的节能无功补偿装置应用已很广泛,如可控硅型动态无功补偿装置,它的工作原理是根据负载的需要,灵活地投入或切除电容量,以实现无功不对称时的补偿功能,此外由于它有RC元件,还能对高次谐波进行滤除。
4、选择合理的变压器运行机制。
在输送功率较低的情况下,适当减少变压器运行台数,可以降低变压器损率,实现节能。
变压器损耗可以分为空载损耗和负载损耗两部分。在工程计算中,我们设定电网电压大小、波形恒定,这样当某一台变压器的空载损耗P0为一定值,其负载损耗PZ则与负荷平方成正比,即:
PZ=(S/SZ)2*Pkn (4-1)
式中,S—变压器的实际负荷;
SZ—变压器的额定容量;
Pkn—变压器在额定电流下的短路损耗。
这样,单台变压器的总损耗为:P=P0+PZ=P0+(S/SZ)2Pkn(4-2)
当两台变压器并列运行时,各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比,与短路电压成反比,即:
S=S1+S2 (4-3)
S1:S2=(Sn1/Uk1):(Sn2/Uk2)(4-4)
式(4-4)中,S—总负荷;
Uk—变压器的短路电压。
这时两台变压器并列运行的总损耗Pb为:
Pb=P1+P2=PO1+PO2+(S1/Sn1)2Pkn1+(S2/Sn2)2Pkn2(4-5)
将(4-3)式代入为:
Pb=PO1+PO2+[(Pkn1Uk22+Pkn2Uk12)/(Sn2Uk1+Sn1Uk2)2]S2 (4-6)
式(4-6)中,P的单位为KW,S的单位为KVA。
所以,在相同电压、传输负荷条件下,通过采用减少变压器台数,就可大量地是降低损耗,从而达到节能的目的。根据大量的实际运行统计资料,一般情况下降低损耗可达到70%—80%,节能成效非常可观,这成为目前最经济的重要节能途径。
5、选择容量适合的异步电动机的节能措施
商业区的各种终端用电设备是很多的,所使用的电动机也很多。一些大型商业区的电动机的装机容量可以占到总装机容量的80%以上,所以选什么类型的终端用电设备,对商业区的整体节能效果,有着关键的影响。
根路异步电动机的运行效率公式:
η=P2/P1*100%=P2/(P2+ΔΡ) *100%,(5-1)
式中:P2为异步电动机输出的有功功率;
P1为异步电动机输入的有功功率;
ΔΡ为异步电动机的总损耗。
异步电动机效率特性曲线(如左图),其运行效率与负载大小有关,
可知,当电动机空载时,由于p2=0,
所以η=o。负载时,负载较小时,
损耗增加缓慢.效率快速上升,
直到可变损耗与不变损耗相等时,
效率达到最大。如果负载继续增加,两个铜耗增加都很快,使效率反而F降。其效率特性与变压器的类似。电动机的效率η通常在(0.75--1)PN时达到最大。容量越大,额定效率一般就越高。由于异步电动机的效率和功率因数都在额定负载附近达到最大值,因此选用电动机对应使电动饥的容量与负载相匹配,以使电动机经济、合理、安全地使用。
简而言之,大型综合性商业区作为民用商业用电的主力军,其节能降耗的工作搞好了,就为整个社会节省大量的能源。因此,我们必须不断开拓思路,进行有益的探索,相信大型综合性商业区的电气节能技术必然是大有可为的。
参考文献
【1】电工手册,上海科学技术出版社(2007)
【2】常用电工材料手册, 上海科学技术出版社(2007)