建筑电气节能4供配电系统节能

4 供配电系统的节能（4学时）4.1 负荷计算4.2 电能质量4.3 变配电设备选择4.4 其它,1,4 供配电系统的节能,负荷计算,本章主要内容,设备选择,需关注的问题、常用计算方法、负荷参数,选择节能设备、减少设备本身能耗,电能质量,功率因数的补偿要求和补偿方法、谐波的预防和治理,2,其它,合理选择变配电所位置、正确选择导线截面等,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,3,负荷密度法,规划设计,单位指标法,方案设计,需要系数法,初步设计、施工图设计,计算方法,设计阶段,各个设备组计算方法可能不同,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,4.1.1 单位指标法,4,计算公式：其中，S30计算的单位指标视在功率，kV A； K单位指标，V A/m2； N建筑面积，m2。,方案设计,初步设计,施工图设计,单位指标法：确定供电方案和选择变压器容量台数,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,4.1.1 单位指标法,5,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,4.1.2 需要系数法,6,计算公式为其中，Pc计算负荷，kW； Kd需要系数； PN用电设备组的设备功率（用户安装的用电设备的额定功率之和），kW 。,方案设计,初步设计,施工图设计,需要系数法,需要系数法,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,4.1.2 需要系数法,7,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,4.1.2 需要系数法,8,五天工作制；早8晚5；受天气影响大,种类多；有规模等级之分；包含建筑种类；尽管用电设备较多，照明标准比商业楼、写字楼低；特殊用电设备多，需专用变压器；特别重要负荷。, 综合医院、专科医院、康复中心、急救中心、疗养院, 按床位（300/400/500/600/800/1000）；按等级三、二、一级, 门诊部、医技部、住院部、行政部、后勤部等；, 放射科包括ECT室，CT室及X光室，供电电源应单独引自配变电所专用回路，三者的电源应分开；血透室特殊用电设备多：反渗水设备380V，应单独设配电箱；血透机每床一台，均为移动式，需稳压装置；恒温恒湿机；检验科、理疗科设备对电压稳定性要求高。, 手术室，不得中断供电：2*10kV+柴油机。,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,4.1.2 需要系数法办公负荷密度,9,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,4.1.2 需要系数法多户住宅需要系数取值,10,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,4.1.2 需要系数法多户住宅需要系数取值,11,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,4.1.2 需要系数法住宅单位指标,12,注：住宅建筑电气设计规范(JGJ242-2011);当每套住宅建筑面积大于150m2时，超出的建筑面积可按40W/m250W/m2计算用电负荷。,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,13,工业与民用配电设计手册（第三版）P5,表中交流电梯需要系数合适吗？,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,14,不一定同时投入,不一定满载,电气设备的铭牌额定功率与额定状态下的输入功率不一定相等,用电设备配电线路上的损耗导致电网提供的功率大于设备的输入功率,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,15,电动机的工作制：电机在不同负载下的允许循环时间。,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,16,电动机的工作制：电机在不同负载下的允许循环时间。,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,17,4 供配电系统的节能,4.1 负荷计算,18,有时，曳引机铭牌标注短时工作制的的额定值，这与断续持续率有对应关系：30min相当于持续率15%，60min相当于持续率25%，90min相当于持续率40%。,4 供配电系统的节能4.1 负荷计算4.2 电能质量4.3 变配电设备选择 4.4 其它,19,导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变、电压暂降与短时间中断以及供电连续性等。,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,20,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,21,0,t,U(t),4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,22,4.2.1 供电电压偏差与节能 电压偏差是供配电系统在正常运行方式下（系统中所有元件按预定工况运行），系统各点的实际电压对系统标称电压的偏差。,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,23,其中，u电压偏差； U 系统中各点的实际电压； Un系统标称电压。,电压偏差超限值的危害,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,24,电压偏差超限值的危害,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,25,供电电压偏差的节能原理建筑物供配电系统和用电设备具有较高的无功电压灵敏度。,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,26,负荷电压灵敏度的静态模型：,结论：当电压降低时，有功功率变化很少，而无功功率变化很大。因此，设备运行降至额定电压时，设备处于最佳运行条件，同时无功电流产生的线路损耗将减小，也减小了无功补偿设备的投入。,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,27, 供电电压偏差的节能原理建筑物供配电系统和用电设备具有较高的无功电压灵敏度。, 降低供电电压偏差的措施优化系统负荷分配，降低负荷峰谷差值；分层、分区、就地平衡无功功率；合理配置有载调压装置，推广VQC技术的应用。,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,28,4.2.2 电压波动与闪变间谐波闪变：照度波动的影响，是人眼对灯闪的生理感觉。电压变化频度：单位时间内电压变动的次数（电压由大到小或由小到大各算一次变动），称为电压变动的频度。同一方向的若干次变动，如间隔时间小于30ms，则算一次变动。闪变电压：冲击性功率负荷造成供配电系统的波动频率大于0.01Hz的闪变的电压波动。 人眼对10Hz的电压波动值最敏感。?（8Hz）,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,29,4.2.2 电压波动与闪变间谐波,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,30,式中：mk调幅波对k次谐波幅值的调制系数； Akk次稳态谐波电压的幅值，k为正整数； 调幅波的角频率； k工频角频率； kk次谐波初相角。,k,k,k,4.2.2 电压波动与闪变间谐波,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,31,其中：V=70.721V；f1= 50, m=0.1, fIN=57Hz , = 0。,50Hz工频载波,7Hz正弦调幅波,4.2.2 电压波动与闪变间谐波,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,32,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,33,国际公认的谐波定义为：一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基本频率的整数倍。,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,34,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,35,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,36,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,37,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,38,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,39,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,40,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,41,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,42,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,43,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,44,基波因数,位移因数,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,45,民用建筑电气设计规范JGJ16-2008明确规定：“应合理选择变压器容量、线缆及敷设方式等措施，减少线路感抗以提高用户的自然功率因数。当采用提高自然功率因数措施后仍达不到要求时，应进行无功补偿。10（6）kV及以下无功补偿宜在配电变压器低压侧集中补偿，且功率因数不宜低于0.9。高压侧的功率因数指标，应符合当地供电部门的规定。”,PF,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,46,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,47,4.2.3 谐波治理,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,48,结论：三次及其奇数倍谐波电流含量大时中性线电流可等于甚至大大超过相线电流。,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,49, 谐波预防设备谐波电流限值电力系统公共接入点（电源侧）的谐波电压（相电压）限值：,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,50, 谐波预防设备谐波电流限值用电设备（照明灯具）的谐波限值：,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,51, 谐波预防设备谐波电流限值用电设备（电视、个人电脑及监视器等）的谐波限值：,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,52,设计中，尽可能将非线性负荷放置在配电系统的上游，谐波较为严重且功率较大的设备应从变压器出线侧起采用专线供电。当配电系统具有相对集中的大容量（200kVA或以上）非线性长期稳定运行时，宜采用无源滤波器；当配电系统具有大容量（200kVA或以上）非线性负载，且变化较大（如断续工作的设备），宜采用有源滤波器；当配电系统中既具有相对集中切长期稳定运行的非线性设备，又具有较大容量的经常变化的非线性负载时，宜选用有源无源组合型滤波器。 有源滤波器：自动检测系统的谐波电流，然后适时向系统中注入大小相等方向相反的谐波，“中和”系统谐波。,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,53, 无源滤波装置,4.2.4 三相不平衡与节能 不平衡度：,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,54,其中：U1三相电压的正序分量的均方根值； U2三相电压的负序分量的均方根值； U0三相电压的零序分量的均方根值。,4.2.4 三相不平衡与节能 三相不平衡的危害线损增加率,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,55,max, 三相不平衡的原因1）供电环节元件三相参数不对称往往是由于线路的不平衡引起的。2）用电环节元件三相参数不对称主要是由三相负荷不对称引起的。3）不对称故障包括不对称短路故障（单相接地故障、相间故障、两相接地故障）和非全相运行工况（单相断线、两相断线）,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,56, 改善三相不平衡的措施1）将不对称负荷分散接到不同的供电点，以较少集中连接造成的不平衡度超限值的问题；2）使不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡化；3）将不对称负荷接到更高电压等级上供电，以使连接点的短路容量足够大。,4 供配电系统的节能,4.2 电能质量,57,4 供配电系统的节能4.1 负荷计算4.2 电能质量4.3 变配电设备选择4.4 其它,58,（1）节能变压器的能效标准 三相配电变压器能效限定值及节能评价值GB50052-2006定义了节能型变压器，满足该标准配电变压器能效限定值就是节能型变压器。,4 供配电系统的节能,4.3 变配电设备选择,59,4 供配电系统的节能,4.3 变配电设备选择,60,（2）变压器选择原则 按变压器效率最高时的负荷率选择变压器容量,4 供配电系统的节能,4.3 变配电设备选择,61,式中，pk 短路损耗，负荷电流通过变压器绕组时的产生的损耗； p0空载损耗； Pc建筑物的计算有功负荷； cos补偿后的功率因数。,4 供配电系统的节能,4.3 变配电设备选择,62,O,I2,pFe,pCu,max,4 供配电系统的节能,4.3 变配电设备选择,63, 按年有功电能损耗率最小时的节能负荷率计算容量,4 供配电系统的节能,4.3 变配电设备选择,64,结论：变压器负荷率65%90%时，变压器有功电能损耗率最小。,4 供配电系统的节能4.1 负荷计算4.2 电能质量4.3 变配电设备选择4.4 其它,65,4 供配电系统的节能,4.4 其它,照明配电系统设计应减少配电线路中的电能损耗，具体措施如下：选用电阻率较小的线缆；减少线缆长度；适当加大线缆的截面积，以降低线路阻抗；改进电网结构，将变电所设置在负荷中心，缩短供电半径。,66,4 供配电系统的节能,4.4 其它,67,我国出台了多部关于末端用电电器产品的能效限定值或能效等级标准，对降低能耗，节能环保起到很好的促进作用，民用建筑常用的用电电器产品能效标准列表4-12。,4 供配电系统的节能,4.4 其它,68,能效标识 能效标识是常用的能效等级标识，又称能源效率标识，是全球比较通行的能效标注方法。 能效标识是附在耗能茶品（包括末端电器）或其最小包装物上，表示产品能源效率等级以及其他性能指标的信息标签。 能效标识可以为用户和消费者的购买决策提供必