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浅谈电气节能技术在工程设计中的应用

时间:2022-05-31 16:21:02 浏览次数:

现在的社会越来越重视能源的节约,电气节能也是值得关注的一大社会问题。在构建节约型社会的今天,电力资源的节约更加显得重要。因此,在工程设计中,应合理、科学地运用电气节能技术。具体说来, 可重点从以下多个方面采取节能措施, 将节能技术合理应用到实际工程中。
一、变压器的节能
变压器节能的实质就是降低其有功功率损耗、提高其运行效率。变压器的有功功率损耗为:
为变压器有功损耗,kW ; 为变压器空载损耗, kW; 为变压器短路损耗, kW; 为变压器负载率,%。
式中 为空载损耗又称铁损,它由铁心的涡流损耗及漏磁损耗组成,其值与硅钢片的性能及铁心制造工艺有关,而与负荷大小无关,是基本不变的部分。因此,变压器应选用SL7、S9或SC9等节能型变压器,它们具有损耗低、质量轻、效率高、抗冲击和节能显著等优点,在近年得到了广泛的应用。
式中,是传输功率的损耗,即变压器的线损,它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小。因此,应选用阻值较小的铜心绕组变压器。对,用微分求它的极值,可知当=50% 时,变压器的能耗最小。但这仅仅是从变压器节能的单角度出发,而没有考虑综合经济效益。
因为=50% 的负载率仅减少了变压器的线损,并没有减少变压器的铁损,因此节能效果有限;且在此低负载率下,由于需加大变压器容量而多付的变压器价格,或变压器增大而使出线开关、母联开关容量增大引起的设备购置费,再计及设备运行、折旧和维护等费用,累积起来就是笔不小的投资。由此可见,取变压器负载率为50% 是得不偿失的。综合考虑以上各种费用因素,且使变压器在使用期内预留适当的容量,变压器的负载率应选择在75% ~85% 为宜。
二、合理设计供配电系统及线路
1.根据负荷容量及分布、供电距离和用电设备特点等因素,合理设计供配电系统和选择供电电压,可达到节能目的。供配电系统应尽量简单可靠,同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级。
2.按经济电流密度合理选择导线截面,一般按年综合运行费用最小原则确定单位面积经济电流密度。
3.由于一般工程的干线、支线等线路总长度动辙数万米,线路上的总有功损耗相当可观,所以,减少线路上的损耗必须引起设计足够重视。由于线路损耗而R=ρL/S,则线路损耗AP与其电导率P、长度L成正比,与其截面s成反比。为此,应从以下几方面人手:
①选用电导率P较小的材质做导线。铜心最佳,但又要贯彻节约用铜的原则。因此,在负荷较大的一类、二类建筑中采用铜导线,在三类或负荷量较小的建筑中可采用铝心导线。
②减小导线长度L。变配电所应尽量靠近负荷中心,以缩短线路供电距离,减少线路损失。
三、照明部分的节能
1.选用高效光源
按工作场所的条件,选用不同种类的高效光源,可降低电能消耗,节约能源。其具体要求如下:一般功能性照明场,使用直管荧光灯时,在满足照度均匀的情况下,应选用功率较大的灯管(T8不小于36W,T5不小于28W),可提高能效约30%至45%。不宜采用白炽灯,只有在开合频繁或特殊需要时,宜选用双螺旋(双绞丝) 白炽灯。高大空间和室外场所的一般照明、道路照明,应采用金属卤化物灯、高压钠灯等高光强气体放电灯。
2.选用高效灯具
除装饰需要外,应优先选用直射光通比例高、控光性能合理;反射或透射系数高、配光特性稳定的高效灯具。采用非对称光分布灯具。由于它具有减弱工作区反射眩光的特点,在一定的照度下,能够大大改善视觉条件,因此可获得较高的效能。
3.选用合理的照明方案
对视觉作业要求照度高,而作业面密度又不大的场所,以采用混光照明方式,即用局部照明来满足这些作业面的照度要求。对于同一场所不同区域有不同照度要求作业的作业时,应分区域采用不同的照度标准值。
4.照明控制和管理
①充分利用自然光,根据自然光的照度变化,分组分片控制灯具开停。设计时适当增加照明开关点,即每个开关控制灯的数量不要过多,以便管理和有利节能。对大面积场所的照明设计,采取分区控制方式,这样可增加照明分支回路控制的灵活性,使不需照明的地方不开灯,有利节电。
②有条件时,应尽量采用调光器、定时开关和节电开关等控制电气照明。公共场所照明,可采用集中控制的照明方式,并安装带延时的光电自动控制装置。
四、电动机的节能
1.选用高效率电动机,提高电动机的效率和功率因数,是减少电动机的电能损耗的主要途径。与普通电动机相比,高效电动机的效率要高3% ~6% ,平均功率因数高7% ~9% ,总损耗减少20% ~30%。所以在设计和技术改造中,应选用Y、YZ和YZR等新系列高效率电动机,以节省电能。
2.选用交流变频调速装置,推广交流电动机调速节电技术,是当前我国节约电能的措施之一。采用变频调速装置,使电动机在负载下降时,自动调节转速,从而与负载的变化相适应,即提高了电动机在轻载时的效率,达到节能的目的。目前,用普通晶闸管、GTR、GTO和IGBT等电力电子器件组成的静止变频器对异步电动机进行调速已广泛应用。
3.选用软起动器设备比变频器价格便宜的另一种节能措施是采用软起动器。软起动器设备是按起动时问逐步调节晶闸管的导通角,以控制电压的变化。由于电压可连续调节,因此起动平稳,起动完毕,则全压投入运行。软起动器也可采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈,利用反馈信息控制晶闸管导通角,以达到转速随负载的变化而变化。软起动器通常用在电动机容量较大、又需要频繁起动的水泵设备中,以及附近用电设备对电压稳定要求较高的场合。
五、节电型低压电器的选用
设计时应积极选用具有节电效果的新系列低压电器,以取代功耗大的老产品,例如:1.用RT20、RT16 (NT) 系列熔断器取代RT0系列熔断器。2.用JR20、T系列热继电器取代JR0、JR16系列热继电器。3.用AD1、AD系列新型信号灯取代原XD2、XD3、XD5和XD6老系列信号灯。4.选用带有节电装置的交流接触器。大中容量交流接触器加装节电装置后,接触器的电磁操作线圈的电流由原来的交流改变为直流吸持,既可省去铁心和短路环中绝大部分的损耗功率,还可降低线圈的温升及噪声,从而取得较高的节电效益,每台平均节电约50 w,一般节电率高达85%以上。  煤炭工业太原设计研究院   付华雯

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