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[分享] 电气节能的主要措施有哪些

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发表于 2018-3-28 09:58:37 | 显示全部楼层 |阅读模式

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1.对于有功功率的抑制
  变压器的有功功率损耗如下式表示:△Pb=Po+Pk*β^2其中:
  △Pb――变压器有功损耗(KW);
  Po――变压器的空载损耗(KW);
  Pk――变压器的有载损耗(KW);
  β――变压器的负载率。
  由以上公式表明,变压器的有功损耗等于变压器的空载损耗加上变压器的有载损耗乘以变压器的负载率的平方。这里,需要首先解释一下各个变量的不同的含义。就整个公式来说,它主要包含了两个方面的意义,首先是方程的有功功率损耗和无功功率损耗这一对概念。对于无功功率这一概念,它主要指的是,在一段电路中,它并没有外加一些电器设备,或者说没有加入一些具备有意义功率的负载的情况。也就是说,在无功功率电路中,整个电路系统仅仅具备有空载损耗,并没有过多的有功损耗发生。在这样一种情况下,它的电阻损耗往往是变压器的内阻损耗或者是一些传输导线的损耗。值得一提的是,在传输线较长的电路中,传输导线上发生的传输损耗是不容忽视的,所以它的损耗值必须予以考虑。对于传输线上的一些具体的负载来说,它们的损耗要略大于传输线上的损耗,那么,主要的损耗来源则在变压器的有载损耗上面。而对于这一个变量来说,它必须要考虑到一个系数,就是变压器的负载率。对于不同的变压器来说,它的负载率都是不一样的。我们可以模拟一个简单的滑动变阻器电路,其中只有一个固定的电压源(我们假设这样一个电压源是具备一定的内阻的,假设内阻的值为r)和一个电阻可变的滑动变阻器。在这样的情况下,我们可以利用微分的办法轻松得到,当滑动变阻器Rp的内阻的大小与固定电源的内阻大小相等的情况下,滑动变阻器Rp当前的功率值是最大的。与此同时,该滑动变阻器的负载率为β=50%。此时的变压器的负载率是最低的,它的节能程度可以达到一种理论上的最大值。但是,这样的一个情况其实是得不偿失的,它的问题主要出现在过多地强调理论性,而并没有考虑经济效益。比如,如果按照以上的方式进行节能的话,虽然在理论上确实可以得到最低的负载率,但它却需要安装双电源进线,为了加大变压器的具体容量,则必须要加大初装费的投入,由此则必须要支付更多的价格。对于此来说,其实是得不偿失的。也就是说,虽然我们按照负载率最小的方式进行对有功功率的限制,但是由于初装费用过高,所以投入产品比其实并不划算,它其实违背了我们之前提过的电气系统节能三原则中的第二个原则,也就是经济效益原则,而这一原则最终导致了该方案的最终杜绝。

  所以说,整个有功功率的限制,主要取决于对于变压器的空载损耗和变压器的有载损耗这两方面进行一定的,适当的调节。在具体的调节过程中,必须考虑到功能性原则与经济效益原则并重这一局面,唯有如此,才能真正做到对有功功率的限制。
  2.减少线路上的能量损耗
  由于线路上存在电阻,有电流流过时,就会产生有功功率损耗。其公式如下:△P=3IΦ2R×10-3(KW)
  式中:IΦ――相电流(A)
  R――线路电阻(Ω)
  由于导线在单位长度上面的电阻率是比较小的,所以在1m左右的导线上,并不存在多大的热损耗,它不会有多大的功率流失。但是,我们必须要注意这样一个情况,当导线的长度达到一定的值的时候,它的导线电阻损耗就不能再忽略不计了。经过科学的分析与测算,当导线的长度为100米的时候,它就相当于消耗了一个功率为100W的电灯泡。对于一段导线来说,我们可以根据如下的表达式进行更加细致的讨论:
  对于一段传输线来说,如何让那其能量的损耗最小呢?我们可以根据如上的表达式来进行讨论。如上图所示,对于电阻的长度的更改,可以采取尽量铺设“笔直的线路”,而尽量减少“弯曲的线路”这种方式来进行避免。而对于电阻率来说,我们可以考虑买电阻率尽量小的导线。例如,在具体的施工中,关于这方面的技术实施,则主要考虑如下两类情况:当该建筑为一类建筑的时候,则主要采用铜芯对传输线进行架设,而当该建筑为三类建筑或者是四类建筑的时候,则主要采用铝芯来对传输线进行假设。关于横截面积来说,在这里则不考虑将其进行增宽处理。这同样是考虑到了之前所提到的“经济效益原则”。很显然地,当横截面积增大之后,根据公式来说,单位长度的导线上所消耗的功率确实变少了,也就是说,如果我们仅仅考虑功能性原则的话,这样的方案确实是可行的,但是,它仅仅考虑到了一个方面,如果我们引入“经济效益原则”的话,则马上会发现,做到这一点,其实是不太划算的。因为对于一段导线来说,它的横截面可以类比地近似为圆形。也就是说,它的直径每增大一倍,其横截面所需要消耗的材料约等于原来的四倍左右,这显然是非常不划算的。所以,对于横截面积这一可变变量来说,将其放着不动,似乎可以说是最为理想的选择。
  3.提高系统的功率因数
  提高系统的功率因数,减少无功在线路上传输,以达到节能的目的。
  线路损耗的公式展开后得下列计算式:
  △P=3IΦ2R×10-3=(RP2/UL2+RQ2/UL2)10-3(KW)
  式中:UL――线电压(V)
  P――有功功率(KW)
  Q――无功功率(KVar)
  众所周知,一个变压器设备的功率是由有功功率和无功功率这两者结合起来的。但是,这仅仅是从振幅方面分析了这三者之间的关系,而另外一个非常不容忽视的地方,则是从相位的角度来对这三者进行细致的分析。这里,就有必要引入功率因数这样一个概念。功率因数这样一个概念存在两种不同的定义方式,其中一种定义方式是定义为P/S的形式,也就是说,它相当于有功功率与视在功率的比值。它的另外一种表示方式则如下:。也就是说,它的最大值是不可能超过1的,而且有一定的相位关系。所以,在提高功率因数方面,常常需要增加一个无功功率来进行补偿,使得整个相位差为0或者是2PI的整数倍。在加入这样一个补偿条件之后,就可以使得功率因数趋近于1,而这样的一种变换,则可以减少无功功率在线路上的传输,也就达到了节能的目的。
  综上所述,这里主要运用了三种方式来达到了电气节能的目的,其中包括对于有功功率的抑制,减少传输线上的内阻的消耗以及提高系统的功率因数这三个方面。这三个方面可谓是彼此相呈而缺一不可的,不能降其进行孤立地,分开地对待。

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