工廠的電能節(jié)約

10.工廠的電能節(jié)約本章著重簡述工廠電能節(jié)約的重大意義，然后從工廠供用電系統(tǒng)的科學(xué)管理和技術(shù)改造兩方面分別概述實(shí)現(xiàn)工廠電能節(jié)約必須采取的一些基本措施，接著介紹電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，最后講述電力電容器的接線、裝設(shè)、控制、保護(hù)及其運(yùn)行維護(hù)問題。§10-1電能節(jié)約的意義電能是一種很重要的二次能源。由于電能能與其它形式的能量相互轉(zhuǎn)換容易，輸送、分配和控制簡單經(jīng)濟(jì)，因此電能的應(yīng)用非常廣泛，特別是在工業(yè)生產(chǎn)中。能源是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展一個(gè)重要因素。目前，我國能源緊張，主要就表現(xiàn)為電力供應(yīng)緊張。由于供電不足，致使我國的工業(yè)生產(chǎn)能力得不到應(yīng)有的發(fā)揮。國此我國確定把能源建設(shè)用為戰(zhàn)略重點(diǎn)之一，特別提出要大力加強(qiáng)電力建設(shè)，度在加強(qiáng)能源開發(fā)的同時(shí)，最大限度地提高能源利用的經(jīng)濟(jì)效果，降低能源的消耗。從我國能源消耗的情況來看，70%以上消耗在工業(yè)部門，所以工業(yè)節(jié)能是能源節(jié)約的一個(gè)重點(diǎn)。而電能是能源中最重要和應(yīng)用最廣泛的一種能源，工業(yè)用電在全國電能消耗量中又大約占70%以上，因此工廠的電能節(jié)約特別值得重視。節(jié)約電能，不只是減少了工廠的電費(fèi)開支，降低了工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，可以為國家積累更多的資金，更重要的是由于電能能創(chuàng)造若干財(cái)富，有力地促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)民展，所以節(jié)約電能具有十分重要的意義?！?0-2工廠電能節(jié)約的一般措施要搞好工廠的節(jié)電工作，必須大力提高工廠供用電水平，這就需要從工廠供用電系統(tǒng)的科學(xué)管理的技術(shù)改造兩方面采取措施。一、加強(qiáng)工廠供用電系統(tǒng)的科學(xué)管理（一）加強(qiáng)能源管理，建立和健全管理機(jī)構(gòu)的制度對于工廠的各種能源（包括電能），要進(jìn)行統(tǒng)一管理。工廠不僅要建立一個(gè)精干的能源管理機(jī)構(gòu)，形成一個(gè)完整的管理體系，而且要建立一套科學(xué)的能源管理制度。能源管理的基礎(chǔ)是能耗定額管理。不少工廠的實(shí)踐說明，實(shí)行能耗的額定管理和節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)制度，對開展工廠的節(jié)能工作有巨大的推動(dòng)作用。（二）實(shí)行計(jì)劃供用電，提高能源利用率實(shí)行計(jì)劃供用電，不僅中緩解我國當(dāng)前能源緊張狀況的必要措施，也是促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展的一項(xiàng)必須長期堅(jiān)持的方針。對地區(qū)電網(wǎng)來說，工廠用電要按電區(qū)電網(wǎng)下達(dá)的指標(biāo)，實(shí)行計(jì)劃用電，并要采取必要的限電措施。對工廠內(nèi)部供電系統(tǒng)來說，各車間用電也要接工廠統(tǒng)一下達(dá)的指標(biāo)實(shí)行計(jì)劃用電。由于車間的用電計(jì)劃又是靠班組的計(jì)劃用電來保證的，因此各級都加強(qiáng)用電管理，并通過計(jì)量，嚴(yán)格考核。對于工廠的非生產(chǎn)用電，也要加強(qiáng)管理，防止浪費(fèi)。對于職工家庭用電，也應(yīng)裝表計(jì)量收費(fèi)，同時(shí)要研究工廠中各種能源的合理利用。（三）實(shí)行負(fù)荷調(diào)整，降低負(fù)荷高峰，提高供電能力所謂負(fù)荷調(diào)整，就是根據(jù)供電系統(tǒng)的電能供應(yīng)情況及各類用戶的不同用電規(guī)律，合理地、有計(jì)劃地安排和組織各類用戶的用電時(shí)間，以降低負(fù)荷高峰，填補(bǔ)負(fù)荷低谷，充分發(fā)揮發(fā)、變電設(shè)備的潛力，提高電力系統(tǒng)的供電能力，最大限度地滿足電力負(fù)荷日益增大的需要。負(fù)荷高速是一項(xiàng)帶全局性的工作，首先電力系統(tǒng)要作全局性的調(diào)荷。由于工業(yè)用電在整個(gè)電力系統(tǒng)中占的比重最大，所以電力系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)荷的主要對象是工業(yè)用戶?，F(xiàn)在工廠的廠休日互相錯(cuò)開，就是電力系統(tǒng)的調(diào)荷措施之一。工廠內(nèi)部也要大力高速負(fù)荷。工廠調(diào)荷的辦法主要有：①錯(cuò)開各車間的上下班時(shí)間、午休時(shí)間和進(jìn)餐時(shí)間等，使各車間的高峰負(fù)荷分散，從而降低工廠總的負(fù)荷高峰；②調(diào)整廠內(nèi)大容量設(shè)備的用電時(shí)間，使之避開高峰負(fù)荷時(shí)間用電；③調(diào)整各車間的生產(chǎn)班次和工作時(shí)間，實(shí)行高峰讓電，等等。由于降低了負(fù)荷高峰，填補(bǔ)了負(fù)荷低谷，從而提高了變壓器的負(fù)荷率和功率因數(shù)。因此調(diào)整負(fù)荷不只是提高了供電能力，而且也是節(jié)電的一項(xiàng)有效措施。（四）實(shí)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，全面降低電力系統(tǒng)的能耗所謂經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，就是能使整個(gè)電力系統(tǒng)的電能損耗減少、經(jīng)濟(jì)效益提高的一種運(yùn)行方式。例如對于負(fù)荷率長期偏低的變壓器，可考慮換以較小容量的變壓器。如果運(yùn)行條件許可，兩臺(tái)并列的變壓器，可以考慮在低負(fù)荷時(shí)切除一臺(tái)。同樣地，對負(fù)荷率長期偏低的電動(dòng)機(jī)，也可以考慮較電容量的電動(dòng)機(jī)。這樣處理，都可以減少電能損耗，達(dá)到節(jié)電的目的。但是負(fù)荷率具體低到多少時(shí)才宜于“以小換大”或“以單換雙”，就需要通過計(jì)算。關(guān)于電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷的計(jì)算，將在§10-3講述。（五）加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，提高設(shè)備的檢修質(zhì)量節(jié)電工作，與供用電系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和檢修質(zhì)量有著密切的關(guān)系。例如檢修電力變壓器。使鐵芯過熱的故障因故障素消除了，就能降低鐵損，節(jié)約電能。又如檢修電動(dòng)機(jī)，使轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙均勻或減小，或者減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)磨擦，也都能降低電能損耗。再如將接頭接觸不良、嚴(yán)重發(fā)熱的導(dǎo)線或嚴(yán)重漏電的導(dǎo)線檢修好了，這不僅保證了安全供電，而且電能損耗也得以減少。對于其它的動(dòng)力設(shè)施，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，減少水、氣、熱等能源的跑、冒、滴、漏，也能直接節(jié)約電能。從廣義節(jié)能的概念來說，所有節(jié)約原材料和保養(yǎng)生產(chǎn)設(shè)備的措施，乃至愛護(hù)一切物物質(zhì)財(cái)富的行動(dòng)，都是屬于節(jié)電節(jié)能的范疇，因?yàn)橐磺形镔|(zhì)財(cái)富，需要能源才能創(chuàng)造出來。所以，要切實(shí)作好工廠的節(jié)電節(jié)能工作，僅依靠少數(shù)節(jié)能管理人員或電氣技術(shù)人員是不行的，非動(dòng)員全廠職工重視不可。只有人人重視節(jié)能，時(shí)時(shí)注重節(jié)能，處處做到節(jié)能，在全廠上下形成一種節(jié)電、節(jié)能的新風(fēng)尚，才能真正開創(chuàng)工廠節(jié)電、節(jié)能的新局面。二、搞好工廠供用電系統(tǒng)的技術(shù)改造（一）逐步更新淘汰現(xiàn)有低效率的供用電設(shè)備以高效率的電氣設(shè)備取代低效率的電氣設(shè)備，這是節(jié)電的一項(xiàng)基本措施，其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。以電力變壓器為例，采用冷軋硅鋼片的新型低損耗變壓器，其空載損耗比采用熱軋硅鋼片的老型號變壓器要低一倍左右。同是1000kVA（高壓10kV）的變壓器，采用冷軋硅鋼片的新型低損耗SL7型變壓器，空載損耗為1.8kW，而采用熱軋硅鋼片的5久型變壓器，空載損耗為3.9kW,如果用SL7型替換SJL型，則一年在變壓器空載損耗（鐵損）方面就要節(jié)電（3.9—1.8）kWx8760h=18396kW?h，相當(dāng)可觀。又如電動(dòng)機(jī)，新的Y系列電動(dòng)機(jī)與考型號的JO2系列電動(dòng)機(jī)相比，則全國一年就可因此節(jié)電17x106kWx4000hx0.413/100您2.81x108kW?h，即2.81億kW?h。再如我國近年生產(chǎn)一種涂覆稀土元素?zé)晒夥鄣男孪档焦?jié)能熒光燈，其9W的照度相當(dāng)60W普通白熾燈的照度，而使用壽命又比普通白熾燈長2倍以上。假設(shè)我國5000萬城鎮(zhèn)家庭中每家用一個(gè)這樣的節(jié)能燈，平均每天點(diǎn)燃3.5h，則全國一年就可節(jié)電（60—9）x10-3kWx3.5hx365x5000x104?32.6x108kW-h。即32.6億kW?h。此外，在供用電系統(tǒng)采用電子技術(shù)，也可大量節(jié)約電能。例如我國某電解鋁廠，全部用硅整流器取代舊的汞弧整流器后，一天就可節(jié)電21萬kW?h，全年可節(jié)約上萬元，節(jié)電的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。（二）改造現(xiàn)有耗能大的供用電設(shè)備對耗能大的電氣設(shè)備進(jìn)行改造，也是節(jié)電的一項(xiàng)有效措施。例如某機(jī)車廠一臺(tái)1000kVA的電力變壓器，原采用熱軋硅鋼片鐵芯，空載損耗為6.5kW,后改用冷軋硅鋼片鐵芯，空載損耗降為2.5kW，結(jié)果一年就節(jié)電（6.5—2.5）kWx8760h=35040kW?h。又如交流電焊機(jī)，加裝無負(fù)荷自停裝置后，平均每臺(tái)一年可節(jié)約有功電能1000kW?h，節(jié)約無功電能3500kvar-h，使功率因數(shù)也得到了改善……。由此說明，技術(shù)改造可以獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，不可忽視，利用技術(shù)來節(jié)約電能，大有可為。（三）改造現(xiàn)有工廠供配電系統(tǒng)，降低線損對現(xiàn)有不同盡合理的供配電系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，能有效地降低線路損耗，節(jié)約電能。例如將迂回配電的線路，改為直配線路；或?qū)⒔孛嫫〉膶?dǎo)一更換為截面稍大的導(dǎo)線；或?qū)⒔^緣破損、漏電較大的導(dǎo)線予以換新;或在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理的條件下將配電系統(tǒng)升壓運(yùn)行；或者改選配電所所址，或者分散裝設(shè)變壓器，使之更加靠近負(fù)荷中心，等等。都能有效地降低線損，收到節(jié)電的效果。（四）合理選擇供用電設(shè)備的容量，或進(jìn)行技術(shù)改造，提高設(shè)備的負(fù)荷率合理選擇設(shè)備容量，發(fā)揮設(shè)備潛力，提高設(shè)備的負(fù)荷率和使用效率，這也是節(jié)電的一項(xiàng)基本措施。例如全理選擇電力變壓器的容量，使之接近于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，這是比較理想的。如果變壓器的負(fù)荷率長期偏低（低于30%時(shí)），。則應(yīng)按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件進(jìn)行考核，適當(dāng)更換較小容量的變壓器。對電動(dòng)機(jī)等用電設(shè)備也是一樣，輕負(fù)荷運(yùn)行是很不經(jīng)濟(jì)的，從節(jié)電的觀點(diǎn)，也宜換以較小容量的設(shè)備。如果長期輕負(fù)荷運(yùn)行的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其定子繞組原為△接法，則可改為Y接法，這樣每相繞組承受的電壓降為原來每相繞組電壓的1八；3，即U=U/<3，從而使定子放置磁場降為原來旋轉(zhuǎn)磁場的h：3，因此電動(dòng)機(jī)的鐵損相中（Y） 中（A）應(yīng)減小。但也應(yīng)注意，此時(shí)轉(zhuǎn)矩只有原來轉(zhuǎn)矩的1/3。如果長期輕負(fù)荷運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)定子繞組不便改為丫形，也可以將定子繞組分段改接，如圖10-1所示，使電動(dòng)機(jī)定子繞組每相由原來三個(gè)并聯(lián)支路改接為兩個(gè)并聯(lián)支路，每段繞組承受的電壓只有原來每段電壓的2/3，從而使定子鐵芯中的磁通減少，鐵損降低。如果電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)荷的生產(chǎn)工藝條件允許，還可以將繞線線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組改為勵(lì)磁繞組，使之同步化運(yùn)行，這可以大大提高高率因數(shù)，收到明顯的節(jié)電效果。（五）采用無功率補(bǔ)償設(shè)備，人工地提高功率因數(shù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB3485-83《評價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定，“企業(yè)應(yīng)在提高自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，合理裝置無功償設(shè)備，企業(yè)的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上”。這里所謂的“提高自然功率因數(shù)”，是指不添置任何無功補(bǔ)償設(shè)備，只采用各種技術(shù)措施（如前所述）減少供用電設(shè)備無功功率的消耗量，使功率因數(shù)提高。提高自然功率因數(shù)，不需額外投資，因此應(yīng)優(yōu)先考慮。進(jìn)行無功功率人工補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器。同步補(bǔ)償機(jī)是一種專用來改善功率因數(shù)的同步電動(dòng)機(jī)，通過調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流，可以起到補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率的作用。并聯(lián)電容器，又稱移相電容器，是一種專用來改善功率因數(shù)的電力電容器。由于并聯(lián)電容器與同步補(bǔ)償機(jī)相比，因并聯(lián)電容器無旋轉(zhuǎn)部分，具有安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)建方面等優(yōu)點(diǎn)，所以并聯(lián)電容器在一般工廠供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。但是電容器損壞后不便修復(fù)以及從電網(wǎng)切除后有危險(xiǎn)的殘余電壓存在等缺點(diǎn)（殘余電壓可通過放電消除）。以上所講的無功補(bǔ)償設(shè)備，即使采用自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，一般也只適于補(bǔ)償變動(dòng)不快的無功功率，即對無功功率進(jìn)行靜態(tài)補(bǔ)償。要對快速變動(dòng)的無功功率進(jìn)行動(dòng)狀補(bǔ)償，則宜于采用特殊的無功補(bǔ)償裝置。近年來發(fā)展起來的靜止型無功補(bǔ)償裝置SVC，參看§1-3），由于它反應(yīng)速度快，效果好，維護(hù)方便，因此發(fā)展很快，應(yīng)用越來越廣。靜補(bǔ)裝置主要用于工業(yè)電弧爐、軋鋼機(jī)等的沖擊性快速變動(dòng)的無功功率及超高壓輸電系統(tǒng)的無功功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。由于它投資大，一般中小型機(jī)械類工廠較少應(yīng)用，仍以采用并聯(lián)電容器為主。為了更好地補(bǔ)償無功功率，應(yīng)盡可能地進(jìn)行就地補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)無功功率的就地平衡原則，減少線路的功率損耗和電壓損耗，提高無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效果。圖巾7 戚電電動(dòng)機(jī)定子曉?匯每相由三個(gè)井然太路改找為曲個(gè)井段支路AJ改接前b）沈謙后§10-3電力變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與無功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量的概念經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指能使整個(gè)電力系統(tǒng)的有功損耗最小、能獲得佳經(jīng)濟(jì)效益的設(shè)備運(yùn)行方式。電力系統(tǒng)的有功損耗，不僅與設(shè)備的有功損耗有關(guān)，而且與設(shè)備的無功損耗有關(guān)，因?yàn)樵O(shè)備消耗的無功功率，也是電力系統(tǒng)供給的。由于無功功率的存在，就使得系統(tǒng)中的電流增大，從而使電力系統(tǒng)的有功損耗增加。為了計(jì)算設(shè)備的無功率損耗而在電力系統(tǒng)中引起的有功損耗增加量，因此引入一個(gè)換算系統(tǒng)，即無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，是表示電力系統(tǒng)多發(fā)送Ikvar的無功功率時(shí)，將在電力系統(tǒng)中增加的有功功率損耗kW數(shù)，其符號為長屋單位為kW/kvar。這一KJ值與電力系統(tǒng)的容量、結(jié)構(gòu)及計(jì)算點(diǎn)的具體位置等多種因素有關(guān)。對于工廠變配電所,無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量0.02?0.15；對由發(fā)電機(jī)電壓直配的工廠，可取0.02?0.04；對經(jīng)兩級變壓的工廠，可取0.05?0.08；對經(jīng)三級及以上變壓的工廠，可取Kq=0.1~0.15二、一臺(tái)變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷計(jì)算變壓器的損耗包括有功損耗和無功損耗兩部分，而無功損耗對電力系統(tǒng)來說也相當(dāng)于接K^換算的有功損耗。因此變壓器的功損耗加上變壓器無功損耗所換算的等效有功損耗，就稱為變壓器有功損耗換算值。一臺(tái)變壓器在負(fù)荷為S時(shí)的有功損耗換算值為S SA-。丁）2+「Qn『S（10-1）即 APXAP+K-AQ+（AP+K,AQ）（一（10-1）0 0 0knNSN式中APT——變壓器的有功損耗；AQT——變壓器的無功損耗；AP0—變壓器的空載損耗;APk——變壓器的短路損耗;AQ0——變壓器空載時(shí)的無功損耗,按式（2-36）計(jì)算;AQn——變壓器額定負(fù)荷時(shí)的無功損耗增量,按式（”7）計(jì)算;Sn——變壓器的額定容量。要使變壓器運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)負(fù)荷?下，就必須滿足變壓器單位容量的有功損耗換算值A(chǔ)P/S為最小值的條件。因此令d（AP/S）/ds=0，可得變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷為S二S.：’”—Q0 （10-2）ecTN APk+K.AQN變壓器經(jīng)濟(jì)負(fù)荷與變壓器額定容量之比，稱為變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷系數(shù)或經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率，用KecT表示，即K-^+—1

ecT\APk+K?AQ一般電力變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為50%左右。例10-1試計(jì)算SL7—800/10型變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷及經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率。

解 查附錄表4得SL7-800/10型變壓器的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)：APo=1.5kW,Ap=9.9kW,I。=1.7,UZ%=4.5。由式由式(2-39)得AQ氏800*0.017kavr-13.6kvar由式由式(2-40)得AQ氏800*0.045kavr-36kvar=0.1。由式(10-3)可得此變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為Kec-T：1.54+0.1Kec-T, 0.469.9+0.1義36故此變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷為ST-0.46義800kVA-368kVA三、兩臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷計(jì)算假設(shè)變電所有兩臺(tái)同型號同容量($n)的變壓器，變電所的總負(fù)荷為S。一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，它承擔(dān)總負(fù)荷S，因此由式(10-4)可求得真有功損耗換算值為SAP氏AP+K,AQ+(AP+K-AQ)?(——)20q0kqNSN兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)承擔(dān)負(fù)荷S/2，因此由式(10-1)可求得兩臺(tái)變壓器的有功損耗換算值為SAP氏2(AP+K-AQ)+2(AP+K-AQ)-(——)2TOC\o"1-5"\h\z0q0 kqN 2SN將以上兩式AP與S的函數(shù)關(guān)系繪成如圖10-2所示兩條曲線，這兩條曲線相義于a點(diǎn)，a點(diǎn)所對應(yīng)的變壓器負(fù)荷，就是變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷，用ScT表示。當(dāng)S-S'〈S時(shí)，則因，AP'<AP：故宜于一臺(tái)運(yùn)行;cT II當(dāng)S-S〃<S時(shí)，則因AP<AP〃，故宜于兩臺(tái)運(yùn)行。cT II當(dāng)S-ST時(shí)，則AP-A0，即AP+KAQ0)+2(竺+KAQN)-(S/2S*A/'囪工2曲告焚仄軸纖濟(jì)謔行的匾界負(fù)荷由此可求得判別兩臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷為S二S■：2x"+—Q° （10-4）cN\ AP+K-AQ如果是n臺(tái)變壓器，則判別n-1臺(tái)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷為S=S?（n—1）-n.AP+KJAQ° （10-5）cTN\ APk+K-AQN例10-2某廠變電所裝有兩臺(tái)SL7-800/10型變壓器，試計(jì)算此變電所變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷值。解全部利用例10-1的變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)，代入式（10-4）即得判別此變電所兩臺(tái)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的臨界負(fù)荷為（取Kq=0.1）：S=800kVA義；2*1.54+0.1113.6=524kVAcr 9.9+0.1136因此，如果負(fù)荷S<524kVA，則宜于一臺(tái)運(yùn)行；如果負(fù)荷S<524kVA，則宜于兩臺(tái)運(yùn)行?！?0-4電力電容器的接線、裝設(shè)、控制、保護(hù)及其運(yùn)行維護(hù)一、電力電容器的接線并聯(lián)償?shù)碾娏﹄娙萜鳎蠖嗖捎肁形接線。而低壓并聯(lián)電容器，多數(shù)是三相的，內(nèi)部已接成A形。相同電容量C三個(gè)單相電容器，采用A形接線的容量Q為采用丫形接線的容量的3倍。這是由于Q=①CU2,即Q8u2，而A接法時(shí)加在C上的電壓U為丫接法時(shí)加在C C AC上的電壓UY的用倍，因此QC（A）=3QC（Y）。同時(shí)，電容器采用A接法時(shí)，任一電容器斷線，三相線路仍得到無功補(bǔ)償；而采用接法時(shí)，一相電容器斷線，將使該相失去補(bǔ)償，造成三相負(fù)荷不平衡。此外，電容器外殼和支架均可接地，安全性也得到提高。由此可見，當(dāng)電容器的額定電壓與電網(wǎng)額定電壓相等時(shí)，電容器宜于采用△形接線。但是出必須指出，電容器采用A形接線，在一相電容器發(fā)生短路故障時(shí)，變形成兩相直接短路，短路電流非常大，有可能引起電容器爆炸，使事故擴(kuò)大。如果電容器采用形接線，情況就完全不同了。圖10-3a為電容器丫接時(shí)正常工作的電流分布，圖10-3b為電容器接而A相電容器擊穿短路時(shí)的電流分布。困.7三一電■中電―?時(shí)的――a）硝的肛阻分布,一加電占附擊哎匕監(jiān)甘門也t邛口因電容器正常工作時(shí)（圖10-3a）：1A=IB=1c=U①/Xc （10-6）式中，Xc=1/①C，U①為相電壓。當(dāng)A相電容器擊穿短路時(shí)（圖10-3b）：I'=<31=X/3U/X=3U/X=31 （10-7）A B ABC甲CA由此可見，電容器采用丫形接線，在一相電容器發(fā)生擊穿短路時(shí)，其短路電流僅為正常工作電流的3倍，因此運(yùn)行就安全多了。所以新訂國標(biāo)GBJ53修訂本規(guī)定：在高壓電容器組的容量較大（超過400kvar）時(shí)，宜采用丫形接線（中性點(diǎn)不接地）。這時(shí)電容器的額定電壓應(yīng)按電網(wǎng)相電壓（即電網(wǎng)額定電壓除以1兀）來選擇，例如10kV電網(wǎng)中，電容器丫接時(shí)應(yīng)用額定電壓為11屋；3kV的電容器；而電容器A接時(shí)是選用額定電壓為11kV的，通常電容器額定電壓比電網(wǎng)電壓高10%，以便電網(wǎng)電壓正偏移10%時(shí)電容器也不致被擊穿。二、電力電容器的裝設(shè)位置并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙萜髟诠S供電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置，有高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和單獨(dú)就地補(bǔ)償?shù)热N方式，如圖10-4所示。（一）高壓集中補(bǔ)償高壓集中補(bǔ)償是將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變配電所的6?10kV母線上。這種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償6?10kV母線前所有線路上的無功功率，而此母線后的廠內(nèi)線路沒有得到無功補(bǔ)償，所以這種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)效果較后兩種補(bǔ)償方式差。但這種補(bǔ)償方式的初投資較少，便于集中運(yùn)行維護(hù)，而且能對工廠高壓側(cè)的無功功率進(jìn)行有效的無功補(bǔ)償以滿足工廠功率因數(shù)的要求，所以這種補(bǔ)償方式在一些大中型工廠中應(yīng)用比較普遍。a電富中樸陸的利法汶? 卡川忠m ?" — ? 1-1_ __ 卡片」雪成牌的一虐打內(nèi)107并聯(lián)電容器在供也用線中的裝淞｛.?國租補(bǔ)嚀效果圖10-5是接在變配電所6?10kV母線上的集中補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M電路圖。這里的電容器組采用A形接線，裝在高壓電容器柜內(nèi)。為防止電容器擊穿時(shí)引起相間短路，所以A形的各邊，均接有高壓熔斷器FU作短路保護(hù)。由于電容器合閘時(shí)會(huì)出現(xiàn)很大的沖擊涌流（可達(dá)電容器額定電流的幾倍至幾十倍），而且電容器電路實(shí)際上與線路的電阻、電感構(gòu)成一個(gè)R-L-C串聯(lián)電路，對某些諧波電流容易發(fā)生諧振，造成諧波放大。因此為降低合閘涌流和避免諧波放大，新訂國標(biāo)GBJ52修訂本規(guī)定:高壓電容器組宜串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍蛊?，通常采?%電抗的空芯電抗器，接在電容器組與母線之間。（低壓電容器可采取加大分組容量不降低合閘涌流，不必加裝電抗器）。由于電容器從電網(wǎng)上切除有殘余電壓，殘余電壓最高可達(dá)電網(wǎng)電壓的峰值，這對人身是很危險(xiǎn)的，所以GBJ53修訂本規(guī)定：電容器組應(yīng)裝設(shè)放電設(shè)備，使電容器組兩端的電壓從峰值（皿N）降至50V所需時(shí)間，對高壓電容器最長為5min,對低壓電容器最長為1min。對高壓電容器，通常利用電壓互感器（如圖10-5的TV）的一次繞組來放電?；ジ衅髋c電容柜裝大同型的高壓柜內(nèi)。為了確保可靠放電，電容器組的放電回路中不得裝設(shè)熔斷器或開關(guān)設(shè)備，以免放電路回路斷開，危及人身安全。按GBJ53修訂本規(guī)定：高壓電容器組一般裝設(shè)在單獨(dú)的高壓電容器室內(nèi)；但數(shù)量較少時(shí)，可裝設(shè)在高壓配電室。（二）低壓集中補(bǔ)償?shù)蛪杭醒a(bǔ)償是將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上。這種補(bǔ)償方式能補(bǔ)償車間變電所低壓母線前車間變電所主變壓器和前面高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率。由于這種補(bǔ)償能使車間主變壓器的視在功率減小從而使主變壓器容量選得較小，因而比較經(jīng)濟(jì)，而且這種補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鞴窬桶惭b在變電所低壓配電室內(nèi)，運(yùn)行維護(hù)方便，因此這種補(bǔ)償方式在工廠中應(yīng)用相當(dāng)普遍。圖10-6是低壓集中補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M電路圖。這種電容器組，一般利用220V、15?25W的白熾燈的燈絲電阻不放電（也有用專門的放電電阻的），這些放電白熾燈同時(shí)也作為電容器組運(yùn)行的指示燈。（三）單獨(dú)就地補(bǔ)償單獨(dú)就地補(bǔ)償，又稱個(gè)別補(bǔ)償，是將并聯(lián)補(bǔ)償電容器組裝設(shè)在需進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)母鱾€(gè)用電設(shè)備附近。這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償安裝部位前面所有高低壓線路和電力變壓器的無功功率，因此其補(bǔ)償范圍最大，補(bǔ)償效果也最好，應(yīng)予優(yōu)先采用。但這種補(bǔ)償方式

總的投資較大，且電容器組在用電設(shè)備停止工作時(shí)，它也一并被切除，因此其利用率降低。這種單獨(dú)就地補(bǔ)償特別于負(fù)荷平穩(wěn)、經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)而容量又大的設(shè)備如大型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、高頻電爐等采用，也適于容量雖小但數(shù)量多且是長期穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備如熒光燈等采用。I叫卜5曲艮集中*卜若電容鞘如的也略圖圖10-7是直接接在電動(dòng)機(jī)旁邊的單獨(dú)就地補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M電路圖。這種電容器組通常就利用用電設(shè)備本身的繞組電阻來放電。低I咱"由你巴1h7后應(yīng)出動(dòng)機(jī)?為把她補(bǔ)佇■俄壓電宙靜扭附貂圖在工廠供電設(shè)計(jì)中，實(shí)際上多是綜合采用上述各種補(bǔ)償方式，以求經(jīng)濟(jì)合理地達(dá)到總的補(bǔ)償要求，即工廠電源進(jìn)線處在最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于規(guī)定值（高壓進(jìn)線為0.9）。電業(yè)部門收取電費(fèi)，則一般是按月平均功率因數(shù)來調(diào)整的，如工廠的月平均功率因數(shù)低于0.85,則要適當(dāng)加收電費(fèi)；如高于0.85,則適當(dāng)減則電費(fèi)。三、電力電容器的控制并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娙萜饔惺謩?dòng)投切和自動(dòng)控制兩種方式。（一）手動(dòng)投切的并聯(lián)補(bǔ)償電容器并聯(lián)電容器采用手動(dòng)投切的控制方式，具有簡單、經(jīng)濟(jì)、便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用十分普遍。下列情況一般適于采用手動(dòng)投切的并聯(lián)電容器：（1）補(bǔ)償?shù)蛪夯緹o功功率（即設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)所需的最小無功功率）的電容器組；（2）補(bǔ)償常年穩(wěn)定的無功功率的電容器組；（3）補(bǔ)償長期投入運(yùn)行的變壓器及變配電所內(nèi)投切次數(shù)較少的高壓電動(dòng)機(jī)的電容10器組。并聯(lián)電容器手動(dòng)投切的方式是：對集中補(bǔ)償?shù)母邏弘娙萜鹘M，如圖10-5所示。利用高壓斷路器進(jìn)行手動(dòng)投切。對集中補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜鹘M，可按補(bǔ)償容量分組投切。圖10-8a是利用接觸器進(jìn)行分組投切的電容器組，圖10-8b是利用低壓斷路器進(jìn)行分組投節(jié)的電容器組。對單獨(dú)地補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M，如前面圖10-7所示，利控制用電設(shè)備的斷路器或接觸器進(jìn)行手動(dòng)投切。（二）自動(dòng)控制的并聯(lián)補(bǔ)償電容器采用自動(dòng)控制的并聯(lián)補(bǔ)償電容器（簡稱自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置）可以達(dá)到較理想的無功補(bǔ)償要求，但投資較大，且維修比較麻煩，因此凡不用自動(dòng)補(bǔ)償或采用自動(dòng)補(bǔ)償效果不大的地方，均不宜裝設(shè)自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。圖手動(dòng)設(shè)用的低壓電定橢組

好和用接的送出亍4母笈憾八利用看

壓斷搭?進(jìn)組一切適于采用自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置的情況有以下幾種：（1）為了避免過補(bǔ)償（即補(bǔ)償后平均功率因數(shù)角超前，這種情況規(guī)定要罰款），考慮裝設(shè)自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置在經(jīng)濟(jì)上合理時(shí)；（2）為了避免在輕負(fù)荷時(shí)電壓過高，造成某些用電設(shè)備損壞，而考慮裝設(shè)自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置在經(jīng)濟(jì)上合理時(shí)；（3）為了滿足在所有負(fù)荷情況下都能改善電壓偏移，考慮只有裝設(shè)自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置才能達(dá)到要求時(shí)。由于高壓電容器采用自動(dòng)補(bǔ)償時(shí)對電容器電路中的切換元件要求較高，價(jià)格較貴，而且我國目前有的產(chǎn)品質(zhì)量尚不穩(wěn)定，因此GBJ52修訂本特別規(guī)定：在采用高、低壓自動(dòng)補(bǔ)償裝置效果相同時(shí)，宜采用低壓自動(dòng)補(bǔ)償裝置。低壓自動(dòng)補(bǔ)償電容器的原理電路如圖10-9所示。電路中的功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償控制器按電力負(fù)荷的變化及功率因數(shù)高低，以一定的時(shí)間間隔（10?15s）,自動(dòng)控制各組電容器回路中接觸器KM的投切，使電網(wǎng)的無功功率自動(dòng)得到補(bǔ)償，保持功率因數(shù)在0.95以上，而又不致過補(bǔ)償。11：'nr>.ihqv圖10f低rr自動(dòng)訃愎位容器原理也路四、電力電容器的保護(hù)（一）電力電容器保護(hù)的一般要求并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙萜髦饕墓收闲问?，是短路故障，它可造成電網(wǎng)相間短路。對于低壓電容器和容量不超過400kvar的高壓電容器，可裝設(shè)熔斷器來作電容器的相間短路保護(hù)，對于容量較大的高壓電容器，則需采用高壓斷路器控制，裝設(shè)瞬時(shí)或短延時(shí)的過電流繼電保護(hù)來作相間短路保護(hù)。如前§10-3講述高次諧波的影響時(shí)所說，含有高次諧波的電壓加在電容器兩端時(shí)，可使電容器發(fā)生過負(fù)荷現(xiàn)象。因此凡安裝在大型整流設(shè)備和大型電弧爐等附近的電容器組，如果沒有限制高次諧波的措施而可能導(dǎo)致電容器過負(fù)荷時(shí)，宜裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，發(fā)出過負(fù)荷信號警報(bào)。電容器對加在它兩端的電壓是相當(dāng)敏感的，一般規(guī)定電網(wǎng)電壓不得超過其額定電壓10%。因此凡電容器裝設(shè)處的電壓可能超過其額定電壓10%時(shí)，宜裝設(shè)過電壓保護(hù)，以免長期過電壓運(yùn)行引起其使用壽命縮短或介質(zhì)擊穿而損壞。過電壓保護(hù)裝置可發(fā)出警報(bào)信號，或帶3?5min延時(shí)跳閘。（二）電力電容器短路保護(hù)的整定在整定電容器的過電流保護(hù)裝置時(shí)，必須注意，保護(hù)裝置一定要躲過電容器的合閘涌流。采用熔斷器保護(hù)電力電容器時(shí)，其熔體額定電流應(yīng)按下式計(jì)算：Infe=K?INC （10-8）式中1n.c——電容器的額定電流；K——系數(shù)，對于高壓跌開式熔斷器，取1.2?1.3；對于限流式熔斷器，當(dāng)為一臺(tái)電容器時(shí)，取1.5?2.0,當(dāng)為一組電容器時(shí)，取1.3?1.8。采用電流繼電器作相間短路保護(hù)時(shí)，（接線圖6-25所示），其動(dòng)作電流應(yīng)按下式計(jì)算：I=KrelK?.I （10-9）OPKNCi式中Ke——保護(hù)裝置的可靠系數(shù)，取2?2.5；12K①一一保護(hù)裝置的接系數(shù)；K.——電流互感器的變流比，考慮到電容器的合閘涌流，互感器一次電流宜I選為電容器額定電流的2倍左右。電容器過電流保護(hù)的靈敏度，應(yīng)按電容器端子上發(fā)生兩相短路的條件來檢驗(yàn)，即cK-I（2） cS=^女"min->2 （10-10）尸K「\式中I⑵一一系數(shù)最小運(yùn)行方式下電容器的兩相短路電流，/⑵=0.8661（3）。k",mi