电气工程学基础与节能技术

1、电气工程学基础与节能技术电气工程学基础与节能技术能源管理师培训苏州节能管理进修学院基础理论：基础理论：一.电磁学概论二.电工学与电子技术基础知识三.电力基础知识工程学：工程学：四.电机与拖动五.电气线路六.高压电器与成套设备七.低压电器与成套设备八.自动控制理论九.电气测量基础节能技术：节能技术：十.输变电十一.电机系统十二.电化学十三.电加热十四.照明三人行有吾师（交互）、复杂简单、理论实践、节能省钱第十章：输配电系统节能技术（电力需求侧管理）输变电系统、供配电系统的节能方法与措施、供配电系统的谐波抑制技术目 录第四章电机与拖动电机分类、变压器及其应用、直流电动机、异步电动机第十一章电机系统

2、节能技术电机系统、常用机械负载的特性、风机和泵类负载的节能、电动机经济运行及软启动节能技术、变频调速节能技术、空气压缩机节能技术、制冷压缩机节能技术第十二章电化学节能技术电化学简介、电化学基础知识、电化学工业的主要节能技术第十三章电加热节能技术电加热设备、电加热设备节能技术第十四章照明节能技术照明与光源、照明节能措施、采用高效电光源节电量的计算节约用电管理办法节约用电管理办法评价企业合理用电技术导则评价企业合理用电技术导则产品电耗定额和管理导则产品电耗定额和管理导则官方依据：官方依据：电机与拖动电机占用电总量约75%（四分之三），值得研究一.电机分类分类：发电机、电动机、变压器/变频机/变流机

3、/移相器、控制电机/伺服电机同步电机：恒转速二.变压器及其应用电磁感应原理，电生磁，磁生电，电能的隔离传输靠交变磁场完成；变压器、互感器三.直流电动机电生磁，磁磁的吸/斥，产生机械力（转矩）。产生启动/制动转矩大，调试性能好，调速范围广，平滑调节，机械式换流器（整流片+碳刷）寿命短，电子式（无刷）功率小。四.异步电动机典型的三相异步电动机，定子产生旋转磁场，转子导体感应出电流，电流产生磁场，磁磁的吸/斥，产生机械力（转矩）。根据负载大小自动改变转差率1-9%，同步则无感应。输配电电力系统构成：发电、变电（升）、输电、变电（降）、用电一次设备（动力系统）、二次设备（测控系统）为什么用50赫兹三相

4、交流电？利用电磁转换进行变压器升压降压，电动机用的旋转磁场最少要三相，选50赫兹是磁性材料允许损耗输变电节能节能发展趋势：低阻导向、高效变压器、静止无功补偿；SVG是通过电力电子器件IGBT和相应控制电路，对系统检测到的无功功率进行抵消，即：系统产生多大的无功功率，SVG就产生多大的无功功率，但这个无功是与系统无功反相的，将系统无功抵消。只要IGBT的开关频率足够快，不仅可以抵消系统的无功，还能抵消系统的谐波，这就是APF。电容补偿是通过减小cos来较小系统的无功损耗，而SVG则是通过抵消来消除无功损耗的。电容器是静止的无功补偿元件，而调相机是转动的无功补偿元件。供配电系统的节能方法与措施头尾

5、同步检测压降，直接定量测量线损设备端单点双参数同步测量线损线损率7%以上，集中补偿损耗，无功经济当量，电压偏高损耗节能方法与措施：减少线损、减少运行线损、变压器节能、无功补偿；让我们看看，一个正弦波在5次谐波和7次谐波的影响下怎样发生畸变(失真)。（相对于基波的24%和9%）。 7th harmonic5th harmonicfundamentalharmonicsdistorted wavefundamental 基波和谐波 引起的失真波形 供配电系统的谐波抑制技术节能监察注重谐波有功消耗，本系统能直接测量“谐波有功”谐波有功谐波有功谐波：危害、抑制技术、抑制效益、谐波标准；电机系统节能一.

6、电机系统170电机与电机产生的机械能驱动的对象 组成的系统叫电机系统二.常用机械负载的特性175泵类 流量-流程Q-H，流量-轴功率Q-N，效率公式，速度对其他参数的关系？风机 全压-流量恒功率 转速*转矩=恒定恒转矩 转矩恒定三.风机和泵类负载的节能176量很大，总电量的30%，值得研究，老款多，初装余量大，有30%节能空间四.电动机的经济运行及软启动节能技术178经济运行主要是无功线损，无功经济当量软启动节能主要是启动是的机电安全及电能浪费五.变频调速节能技术181风机调速节能明显水泵调速要考虑扬程（压力）要闭环，选闭环参数谐波损耗和电网干扰（安全）六.空气压缩机节能技术186合理压力，漏

7、气，随需量变速无功线损多机并联，各自调控，引起紊乱，七.制冷压缩机节能技术188需求变化的，自己有调控，不需要改造，对系统加装调控有效，无功应动态补偿（看根据线损大小而定）电化学节能一.电化学简介191电能与化学反应，达到工艺目的通过化学反应产生电能 如电池，蓄电池放电消耗电能进行化学反应 如蓄电池充电，电解：电镀、电解加工、电解磨削、电化学抛光、电铸、电泳 直流电发生器（交流转直流）效率问题二.电化学基础知识195正负电离子的有序迁移，改变化学特性三.电化学工业的主要节能技术205装置合理、生产工艺、改进电极、添加剂、高效整流、供电网络、随动跟踪控制、保温、电加热节能一.电加热设备215电能

8、转换成加工工艺需要的热能热效率高（但是电效率低），反应快，温度可控，能积大电阻、电弧、感应、远红外、电子束、等离子、微波、电磁灶二.电加热设备节能技术225管理，减少浪费提高转换设备效率、优化装置、改进工艺、减少线路损耗：谐波，无功，发热照明节能一.照明与光源235电光源、灯具、直接高温发光、电弧、冷光源 气体、LED发光、流明、光照度二.照明节能措施240配置合理、高效光源、高效灯具、辅佐设备高效（镇流器、变流器）、控制三.采用高效电光源节电量的计算245发光效率：光通量，流明/W，白炽灯15，日光灯50，太阳灯94，钠灯120，节能灯60-80，LED80-130光照度，勒克司度（lux）

9、，100-500年使用时间，前后差值电力需求侧管理上位文件2015.4.72015.4.72010.11.42015.6.15省钱几招省钱几招一一. 降低电费单价：降低电费单价：1. 减少减少需量电费需量电费：控制：控制最大需量最大需量，少少交交“需量需量”电费。电费。2-3%2. 减少（尖）峰电费：减少（尖）峰电费：避峰避峰运行某些设备运行某些设备、改变工艺时序、改变工艺时序。3-5%3. 直购电：直购电：2.5-4分分/度。度。5%二二. 减少用电量：减少用电量：1. 减少企业内部减少企业内部供配电供配电损耗（主要是线损）。损耗（主要是线损）。2-3%尽量就地无功补偿尽量就地无功补偿 源头

10、改终端，降低源头改终端，降低线损线损。2-3%供电供电电压偏高电压偏高 下调电压，降低末端线损。下调电压，降低末端线损。2-3%尽量就地消谐措施尽量就地消谐措施 终端终端消谐消谐，全网得益。，全网得益。5-10%2. 精细化电能管理精细化电能管理行为管理行为管理 班次比较班次比较、空开机监管空开机监管 3-5%主动主动安全安全 自动值班、自动巡检；主动安全；故障过程记录分析。自动值班、自动巡检；主动安全；故障过程记录分析。 三三. 提高工艺设备能效：提高工艺设备能效：5-25%空压机空压机、水泵、风机的个性化实际能效诊断后针对性改造替换。、水泵、风机的个性化实际能效诊断后针对性改造替换。结合工

11、艺进行电能诊断，针对性优化工艺。结合工艺进行电能诊断，针对性优化工艺。对标诊断。对标诊断。优化用电与需求响应 高峰电价高峰电价8小时（国家项目）小时（国家项目）苏州高峰苏州高峰4小时（苏州项目：优化用电）小时（苏州项目：优化用电）根据负荷曲线及相关资料，按序寻找：1.寻找局部高峰电价8小时转移项目；2.寻找局部苏州高峰4小时(1小时)转移项目；3.寻找尖峰电价2小时转移项目；4.寻找电力紧张时主动少量让电项目；尖峰电价尖峰电价2小时小时(7-8月，增收月，增收0.1元元/度度)最大需量电网公司最新标准行业标准国家标准1分钟平均负荷分钟平均负荷需量需量与固定15分钟平均相比，1分钟采集计算可以提

12、前做出趋势判断，及时调控负荷，抑制最大需量。如果在前5-10分钟做出调控，15分钟平均负荷就会减小，更省需量电费！电费清单需量优化1150kW950kW班次管控班次管控 利用现代工业的特点（一群人操作一群设备生产同样的产品），只利用现代工业的特点（一群人操作一群设备生产同样的产品），只需非专业的简单比较，就能实现需非专业的简单比较，就能实现全员节约用电全员节约用电的动态管控。的动态管控。空开机浪费空开机浪费：本例浪费=7.5小时42.6+1小时80=400kWh(度)监控设备电机运行状态、操作(人员)是否规范、产品质量是否稳定无功诊断当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率

13、将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。P=U2/R，1.1*1.1=1.21,电压高10%，无功增21%，非线性时达35%，无功经济当量10%计算，有3.5%的损耗！谐波可能还要大，我们从来没有对线损变损测量分析诊断过！谐波损耗消谐效果脉动设备诊断空压机节能空间诊断:电能效率=50%（不含电气转换效率）注塑机节能空间诊断11530=345028125=3500平台工具的功能自动抄表需

14、求响应节能诊断DSM管理系统全时全能的电管工具：实时管控、连续记录、动态统计主动安全科学用电节约用电安全用电有序用电 集成的工具 集成的管理管理目标：节能、安全、省钱用户用户(客户客户)端功能端功能有序用电节约用电安全用电节能监测经济用电限电预案需量响应时段电费实时汇总班次考核单耗统计配网监控设备运行安全分析耗电时比耗电类别负载特性运行评估优化方案保护设置节能空间谐波分析节能量认定沙钢润忠沙钢润忠 211 节电项目节电项目 50%苏钢集团苏钢集团 3#空压机，节能诊断空压机，节能诊断华芳金田华芳金田 1车间控压与车间控压与2车间控压对比车间控压对比基础管理用户设置设备台账数据交换精细化精细化时

15、域的精细化；时域的精细化；地域的精细化；地域的精细化；多点多指标同步多点多指标同步灵活便捷的通讯组网方式用户路由器互联网Internet485-TCP485-TCP-WIFI485-GPRSWIFI-3G485-TCP-WIFIZigBee用户移动工作站后台运维专家服务工控总线局域网通讯电力载波云计算云服务虚拟服务器企业1、企业2、.企业n测控仪导轨安装电测仪磁吸/机箱安装系统组成不停电快速无损安装不停电快速无损安装不占用企业网络资源不占用企业网络资源主动安全平台介绍国家平台技术规范选择平台忠告：建议：不听忽悠，专业判别，一步到位！比喻：欧4标准已经出台，尽管市场起步阶段不禁止欧2欧3进入市场

16、，但日后肯定会逐步淘汰，到时要么花钱升级，要么花钱更新！采集（记录）间隔采集（记录）间隔1分钟曲线：分钟曲线：需量曲线（与供电系统的需量曲线（与供电系统的“实际需量实际需量”同步，需量就是最大负荷或峰值负荷）同步，需量就是最大负荷或峰值负荷）功率曲线需量曲线总谐波功率曲线：总谐波功率曲线：谐波曲线三项专业指标3.3 3.3 企业根据受电端至用电设备的变压级数，其企业根据受电端至用电设备的变压级数，其总线损率总线损率分别应不超过以下指标：分别应不超过以下指标：a)一级 3.5%；b)二级 5.5%；c)三级 7%。3.4 3.4 企业受电端电压在额定电压允许偏差范围内，企业用电设备的供电电压偏移

17、值不应超企业受电端电压在额定电压允许偏差范围内，企业用电设备的供电电压偏移值不应超过额定电压5%。3.5 3.5 调整企业用电设备的工作状态，合理分配与平衡负荷，使企业用电均衡化，提高企业调整企业用电设备的工作状态，合理分配与平衡负荷，使企业用电均衡化，提高企业负荷率，根据不同的用电情况，企业日负荷率应不低予以下指标：a)连续性生产 95%；b)三班制生产 85%；c)二班制生产 60%；d)一班制生产 30%。3.6 3.6 企业单相用电设备应均匀地接在三相网络上，降低三相电压不平衡度供电网络的企业单相用电设备应均匀地接在三相网络上，降低三相电压不平衡度供电网络的电电压不平衡度应小于2%。3

18、.7 3.7 企业在挺高自然功率因数的基础上，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备，企业在挺高自然功率因数的基础上，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备，在企业最大负荷时的功率因数应不低于0.90；低负荷时，应调整无功补偿设备的容量，不得过补偿。3.8 3.8 企业应根据用电负荷的特性和变化规律，正确选择和配嚣变压器容量和台数，通过企业应根据用电负荷的特性和变化规律，正确选择和配嚣变压器容量和台数，通过运运行方式的择优，合理调整负荷，实现变压器经济运行(实测二端计量数据，直接得出效率，免除复杂的计算，结合动态波动，导出该变压器的运行特性，指导企业日常优化)。3.9 3.9 企业变配电所

19、内的变配电设备要配置相应的测量和计量仪表。监测并记录电压、电流、企业变配电所内的变配电设备要配置相应的测量和计量仪表。监测并记录电压、电流、功率、功率因数和有功电量、无功电量。准确度等级为2.0电能计量仪表1.0级。3.10 企业用电设备的非线性负荷产生高次谐波，引起电网电压及电流的畸变，应采取抑制商次谐波的措施达到GB/T 14549的要求。3.11 企业用电设备的冲击负荷及波动负荷，引起电网电压波动、闪变，应采取限制冲击负荷及波动负荷的措施达到GB/T 12326的要求。企业合理用电标准培训考题培训考题评价企业合理用电技术导则评价企业合理用电技术导则GB/T3485GB/T3485单选题单

20、选题81. 节能监测的精度要求是_。A. 0.05；B. 0.5；C. 1.0 ; D. 2.0。 答案：D2. 变压器的损耗主要是_。A. 铜损； B. 铁损； C. 铜损加铁损； D. 机械损耗。答案：C 3. 以小时整点负荷按时间顺序绘制的负荷曲线为_。A. 年负荷曲线； B. 周负荷曲线； C. 日负荷曲线； D. 年持续负荷曲线。答案：C4. 节约用电管理办法规定，用电负荷在 kW以上的用户，应当遵守评价企业合理用电技术导则和产品电耗定额和管理导则。 A. 315； B. 500； C. 1000； D. 2000。 答案：C 5. 在规定时间（日、月、季、年）内的平均负荷与最大负荷

21、之比的百分数称为_。A. 负荷率； B. 日负荷率； C. 月负荷率； D. 最小负荷率。 答案：A6. 评价企业合理用电技术导则GB/T3485要求连续性生产的企业日负荷率应大于_。A. 30%；B. 60%；C. 85%；D. 95%。答案： D7. 是指由于节电在电网负荷峰期可避免的发电容量。A. 可避免容量；B. 可避免峰荷容量；C. 转移容量；D. 以上都是。答案：B8. 我国规定谐波电压畸变率上限是？A. 2%；B. 4%；C. 5%；D. 10%。答案：C单选题多选题多选题101. 负荷调整的主要方法是_。A. 轮休错峰；B. 发展可中断、可减小费率用户；C. 分时电价；D. 用

22、低谷电蓄冷、蓄热。答案：ABCD全部2. 影响短期负荷曲线的主要因素有_。A. 系统中用户的构成不同；B. 负荷的时间变化规律不同；C. 气象变化的影响； D. 用户用电设备效率。答案：ABC 3. 以下选项中属于需求侧管理主要内容的是_。A. 提高能效；B. 负荷管理；C. 能源替代；D. 余能回收及新能源发电。答案：ABCD全部4. 衡量负荷特性优劣的主要指标是_。A. 负荷率； B. 峰谷差率；C. 峰谷差； D. 最大负荷利用小时。答案：ABCD 全部5. 电力客户的负荷管理系统有_。A. 负荷数据查询系统； B. 负荷集中监控系统；C. 客户电能量管理系统； D. 组合式负荷管理系统

23、。答案：ABCD 全部6. 影响负荷特性指标的主要因素有_。A. 用电结构；B. 气候影响；C. 峰谷差； D. 法定节假日负荷有较大幅度的下降。答案：ABD7. DSM中的负荷管理主要采用的方式包括_。A. 降压减负荷； B. 对用户可控负荷进行周期性控制；C. 直接切除用户可控负荷；D. 切除用户全部负荷。答案；ABC8. 一般工厂提高负荷率的措施主要有_。A. 调整大容量用电设备时间，避开高峰；B. 错开各车间的上下班时间；C. 调整生产班次； D. 实行计划用电，把高峰指标下达到车间、班组。答案：ABCD全部9. 下列属于移峰填谷的技术措施主要有_。A. 调整轮休制度； B. 采用蓄冷蓄热技术；C. 停用太阳能供热； D. 调整作业程序。答案；ABD1