工厂节电技术

工厂节电技术

能源—或称热力之源，是人类赖以生存和活动的物质基础，在现代化工厂企业，最主要的体现形式是动力，而电力应用又首当其冲。当前工厂企业管理的流行语是“节电任重于天，细节决定成败”。目前工厂企业的用电状况如何，怎样节电，有什么有效的技术措施？这是工厂企业面临的实际问题。

工厂的用电状况

应看到，随着企业技术进步和发展，工厂的许多电气设备几经换代，技术水平和效率已有很大提高。如电气开关已一再升级，像80年代以前的高压油开关已彻底淘汰，代之以新型真空开关、空气开关；电力变压器已由各种老型号改型到各种新型过渡；普通交流异步电动机已由过去的老系列升级为新系列；直流电机调速系统经由水银整流器、交直流发电机－电动机组，更新为晶闸管直流调速机组;当今交流变频调速技术，解决了交流电机的无级变速问题，且效率更高，不一而言。可以说，当前我国在行业整顿，优化组合，企业竞存，优胜劣汰中，保存及新兴成长的国有大中型、民营企业，技术装备和自动化程度已有相当水准，初具现代化规模，供电系统电力效能都有较大提高。当然，也应看到，许多传统老工业企业及一些乡镇规模较小、技术较弱的工厂，有许多老旧设备还在运行，电力设备节电性能较差，节能降耗技术改造任务还很繁重。

那么，在目前情况下，工厂的节能降耗包括节电，还有无潜力可挖，存在什么问题特别是技术方面的原因，如何解决？

影响设备电耗的技术因素

电气设备是为生产工艺服务的，工艺是否先进合理，自身节省能耗，自不待言，这里主要分析电气设备本身的能耗原理。电力作为电能由其它能源转换产生，作用于电气设备以电压电流的表现形式作功，并以转化为机械能、光能、化学能的形态，产生机械动力、光照、电解或充电等。然而电器设备在对负载进行有效作功的同时，也有一部分无效作功损耗，二者之和才是总的有功功率，这就是电器设备的效率，这是其一。另外，由于大多数电气设备为感性负载，如电动机线圈除电阻外还含有电感，从电工学的原理，将产生电压电流的不同相，从相关电压、电流或功率矢量三角形看起来，实际有功率要小于装置总的功率，叫作视在功率，还有一部分为无功功率(电感上的功率)，因此，有一个称为功率因数的重要电气参数，专门表征这一电能的数量关系。容性负载情况类似，但常常用来补偿感性无功功率。此外，广义上的功率因数还包括波形崎变造成的附加电能。

可以看出，要想减少无谓的电能损耗，应从几方面入手，一是提高电器设备(包括负载装置)的效率，二是提高电气系统的功率因数，进而消除无功电流，同时要合理供电，减少线路损耗。

工厂电气设备耗能、节电技术

(1) 电力变压器:

电力配电变压器是换能效能较高的设备，尽管如此，由于存在空载损耗、负载损耗和热损耗，在厂矿用量很大，且不少老旧产品，使用不尽合理,因而节电挖潜空间很大。据专家分析建议，如能以新系列产品更替旧产品，节电回收年限为2~3年，特别是新型卷铁芯变压器，新型单相配电变压器，非晶合金配电变压器等，空载损耗下降非常可观，有可能成为今后发展方向。此外，合理的配电经济运行方式，更是发挥管理的能动作用，优化运营，避免浪费的有效措施。

(2) 电力线路:

供电线路线损是电力损耗的重要原因，低压线路尤甚。治理工作要重视日常供电管理，包括减少无效运行、常明灯、提高功率因数等，知微而见著，同时要着重改善电网结构。在改进电网结构，构建安全经济优质电网方面，应走出一个长期的习惯误区，即以最大负载选取变压器，按安全电流密度选取导线截面和条数，而忽略了经济运行，按照最新电网结构优化理论研究结果，与常规电网结构相比，选取变压器容量要加大，台数要增多，线路截面要加大，条数增多，并治理电网低功率因数和谐波，这样，电网的容载比显著增大，条数增多，负载调整功能增强，促使电网运行中供电设备过载减少，从而减少线路电压损耗，提高供电质量和安全可靠性。

(3) 电动机及其控制

电动机作为方便高效的动力机械，是电力能源最重要的应用，通常人们把直流电机、交流异步电机和交流同步电机作为传统电机的三大机种，如在冶金大型轧钢机电力拖动、交通电力机车中直流机组等，此外还有大小各种类型各种用途的电动机，但以往在各行业应用中，三相交流异步电动机和直流电机最为普遍。电动机及其控制技术发展很快,如直流电机调速系统，目前已采用模块化整流器件及数字式调速产品；随着微电脑和电力电子技术的发展，变频调速真正解决了交流电机的调速问题并得到了广泛应用，永磁伺服电机、开关磁阻电机等新型机电一体化控制技术和设备涌现并迅速成熟，这些技术，很多都与节电有关，使电机的能效特性有了很大的提高。

那么，今后电动机及控制技术还有什么发展，是否还有节电空间？结论是肯定的，社会发展和技术进步总是向前进的，为了提高电动机的控制特性和节能水平，技术界一直在孜孜不倦不遗余力地研究改进产品。就拿变频器来说，虽然低压“交—直—交”通用变频器已广泛使用，尤其在水泵风机类负载得到普及，取得显著节电效果，而大容量高压变频器的试制推广方始热行，国产高压变频产品已趋成熟，占有了市场一席之地。为了改进普通型变频器的含５次以上谐波的非标准正弦缺陷，一方面，推出以三电平多电平为代表的各种完美正弦波方案，改进一般带滤波桥式整流器波形崎变的电路，一方面对需要场合采用“交—交”矢量变频控制，这种矩阵式电力变换器，是一种绿色环保型变频器新概念，波形好，效率功率因数高，可四象限运行，是一种极有发展前途的新技术。

永磁伺服电动机(也分为交直流)，以往主要用于高精度数控专用机床，由于以永久磁性材料作为磁极，节省了励磁能源，故超出一般的电效率。家电行业已率先大面积应用，如直流变频空调、永磁同步电机、无刷直流电机等。我国是矿土资源丰富的国家，发展永磁电机有着有利条件，据介绍，国内已开发出较大功率的伺服电机，用于工控拖动，综合电控系统，造价已逼近变频设备，预计长远将有越来越多的替代应用。在新技术推广产品换代过程中，往往孕含着巨大的市场和商机。

(4) 电气设备的功率因数和谐波治理

设备的低功率因数和谐波，会造成设备自身和电网相当大的附加无功电流，增加电网输变电以至发电设备的负担，影响设备运行及寿命。目前，世界各国都在严格限制低功率因数电气产品，制定输入谐波的标准。对不同情况的功率因数校正，应针对具体对象和特点，采取不同的方法和策略，通常又分为无源或有源校正。像第一种情况，即主要因感性负载产生的无功，基本方法是采取无源校正的一种，并联电容补偿，或同步机调节。在电容无功补偿使用中，根据经验，应注意不宜采用功率因数控制型控制器，而应优先采用无功功率型、无功电流型控制器，以避免“切投震荡”。如要同时兼顾谐波治理，则可采取无源校正的另一方式，接入lc滤波器，如针对变频器产生的奇次谐波，专门设计了各型专用滤波器，或采用有源滤波器动态补偿。无源滤波的优点是简单、成本低、故障少，但体积重量较大，只适于静态和较单一谐波的补偿，且不易快速动态补偿，而有源功率因数校正，可在网络和负载变