供配電系統(tǒng)節(jié)能主要體現(xiàn)在提高供配電設備效率和輸送效率,除了采用供電線路合理布局和變壓器容量合理選擇確保經(jīng)濟運行等有效措施外,選用高效變壓器,采用無功補償裝置等節(jié)能產(chǎn)品和裝置也是減少輸配電損失的重要手段。另外采用裝置清除電網(wǎng)中的高次諧波,改善三相不平衡和抑制浪涌等手段,提高供電質量也可以提高供電效率。但是現(xiàn)在這類產(chǎn)品很多,質量又參差不齊,由于供配電系統(tǒng)運行負荷變化較大,這些節(jié)能裝置的節(jié)能效果很難得到正確評價,因此用戶應當根據(jù)高次諧波和三相不平衡等指標進行對比測定,對產(chǎn)品進行考核驗證。
1.1 S11高效變壓器
與目前常用的S9型變壓器相比S11型變壓器的空載損耗下降30%,空載勵磁電流下降70%,噪聲下降10dB。S11變壓器打破了傳統(tǒng)的疊片式鐵芯結構,其采用高導磁取向的冷軋硅鋼片卷繞成封閉形,故空載損耗和勵磁電流也因此用材量大幅下降。變壓器采用全密封結構,運行的可靠性和使用壽命大大提高。
1. 2 非晶態(tài)磁性材料變壓器
非晶態(tài)導磁材料具有磁導率高、電阻率大和鐵損小等優(yōu)點,采用非晶態(tài)合金作為鐵芯材料的配電變壓器。其空載損耗可比同容量的硅鋼鐵芯變壓器降低 60%~80%,目前非晶態(tài)變壓器容量1600kVA以下主要作為配電變壓器,用于工礦企業(yè)、農(nóng)村電網(wǎng)、配電系統(tǒng),但由于受制造工藝的限制,非晶態(tài)變壓器產(chǎn)品目前的容量還較小,不能作為電力變壓器使用在輸變電系統(tǒng)。
1.3 節(jié)能型輕質高強耐蝕電纜橋架
電纜橋架是高低壓輸配電網(wǎng)及信息網(wǎng)絡工程的重要組成部分,用來支托電線、電纜和管纜匯線。傳統(tǒng)橋架一般采用矩形平板鋼結構,外表采用熱鍍鋅作為防止大氣雨水腐蝕的保護層。節(jié)能型輕質高強耐蝕電纜橋架,根據(jù)材料力學原理和采用輕鋼結構設計時,對不同厚度鋼板成型后的慣性矩和抗扭矩進行了分析比較,篩選優(yōu)化,最大限度地利用凹凸瓦楞結構增加的強度和承載優(yōu)勢,使橋架達到輕質高強,可節(jié)材30%左右。由于采用了凹凸瓦楞,結構橋架的散熱面積增大,并可形成的上下內(nèi)外冷熱空氣交換,非常有利于敷設在橋架內(nèi)的電纜和導線溫度下降,從而使導電體的電阻率下降,達到線損下降的效果,據(jù)測試節(jié)電率達2.05%以上。另外橋架表面采用高耐腐蝕氣相緩蝕(VC1)雙金屬復合涂層作為防腐材料,耐鹽霧試驗超過2000小時(熱鍍鋅國家標準為240小時),同規(guī)格單位長度重量是傳統(tǒng)橋架的70%。該技術已獲國家專利技術九項,產(chǎn)品獲多項國家級推薦,是國家建筑設計規(guī)范推薦的許可產(chǎn)品。
1.4 無功補償電容裝置
低壓動態(tài)式無功補償電容裝置是采用晶閘管作為開關,投切電力電容器組、可以根據(jù)用電負荷的變化及時進行無功補償。確保電源的功率因數(shù)始終負荷標準要求,具有顯著的節(jié)能效果。系統(tǒng)中采用了特定的電感器,可有效減少諧波的發(fā)生,有效吸收大部分諧波電流,達到諧波治理的目的。
1.5 電磁調(diào)速異步電動機
電磁調(diào)速異步電動機是由普通鼠籠式異步電動機、電磁滑差離合器和電氣控制裝置三部分組成。其中電磁滑差離合器又由電樞、磁極和勵磁線圈三部分組成。電樞為鑄鋼制并與鼠籠式異步電動機的轉軸相連接聯(lián)動,被稱為主動部分;磁極做成爪形結構,裝在負載軸上,被稱為從動部分。當勵磁線圈通過電流,爪形結構形成很多對磁極。此時若電樞被鼠籠式異步電動機拖著旋轉,那么它便切割磁場相互作用,產(chǎn)生轉矩,于是從動部分的磁極便跟著主動部分電樞一起旋轉,前者的轉速低于后者,因為只有當電樞與磁場存在著相對運動時,電樞才能切割磁力線。磁極隨電樞旋轉的原理與普通異步電動機轉子跟著定子繞組的旋轉磁場運動的原理沒有本質區(qū)別,所不同的是:異步電動機的旋轉磁場由定子繞組中的三相交流電產(chǎn)生,而電磁滑差離合器的磁場則由勵磁線圈中的直流電流產(chǎn)生,并由于電樞旋轉才起到旋轉磁場的作用。該產(chǎn)品可廣泛地運用于電力,石油化工,機械,紡織,橡膠,輕工,食品,冶金,樓宇空調(diào)等需要變工況運行的場合。尤其適合于需要調(diào)速的風機,水泵類中小功率、要求滑動、短時低速運行負載的調(diào)速運行。
1.6 內(nèi)反饋電機斬波串調(diào)調(diào)速裝置
內(nèi)饋電機斬波調(diào)速裝置通過內(nèi)饋繞組,將電動機定子傳輸?shù)睫D子的部分電流經(jīng)過斬波和逆變后反饋回定子,使得轉子輸出的機械功率受控,從而達到調(diào)速的目的,對電流斬波可以克服移相控制在調(diào)速過程中大量產(chǎn)生感性無功功率的缺點。內(nèi)反饋電機斬波調(diào)速技術的主要優(yōu)勢在可以只在電機的轉子側進行控制,從而回避了定子調(diào)速遇到的高電壓與大容量的問題,從而使調(diào)速控制及裝置簡化,可靠性提高,成本下降。
內(nèi)饋電機斬波調(diào)速能夠滿足6~10kV電壓、用電負荷變化較大的繞線轉子的高壓電機調(diào)速要求,效率高,運行可靠而經(jīng)濟性較好,可適用于市政給排水、電力、熱力、冶金、石油、化工、建材以及煤炭等領域,尤其適用于風機、水泵等負荷特性的調(diào)速節(jié)能。
1.7 變頻器
根據(jù)電動機轉速或負荷要求,變頻技術首先將工頻交流電整流為直流,然后利用逆變技術將直流電逆變?yōu)檫m當頻率的交流電,驅動電動機運行。變頻裝置有多種類型,例如電流型變頻、電壓型變頻以及脈沖寬度調(diào)節(jié)(PWM),采用的元件有大功率晶閘管(GTR)、大功率絕緣柵型晶體管(IGBT)。新型的變頻器普遍都帶有簡單的PID 自動控制系統(tǒng)和少量的PLC控制功能,為實施簡單自動控制提供了便利的條件。市場上的變頻器產(chǎn)品有風機水泵專用型、通用型、矢量控制型等多種品種供用戶選擇。
1.8 高壓變頻調(diào)速裝置
高壓變頻調(diào)速裝置用于高壓電機的調(diào)速。可以分3kV、6 kV和10 kV等不同的電壓等級,容量從200kVA至9600kVA不等。一些高壓變頻器產(chǎn)品采用功率單元串聯(lián)多電平輸出,不產(chǎn)生高次諧波、不需要輸出變壓器和濾波裝置、對電機無特殊要求,具有運行穩(wěn)定、輸出波形好、輸入電流諧波含量低,以及效率高可達到良好的節(jié)能效果。另外單元串連多電平以及獨特的dv/dt限制電路可以降低輸入輸出諧波,完善的保護和限制功能使裝置不因過流、過壓、過溫和短路等工況而損壞,強過載能力使系統(tǒng)除了完全勝任額定運行,還可以不受負載擾動的影響。大型輔機(水泵、風機等)設計往往都存在大馬拉小車的現(xiàn)象,導致輔機和驅動異步電動機都工作在低效率區(qū)域內(nèi)運行,造成大量能源浪費,采用高壓變頻進行調(diào)速可達到良好的節(jié)能效果。
目前高壓變頻調(diào)速裝置正迅速在發(fā)電廠、自來水廠、污、水處理廠、冶金、鋼鐵、化工、石油、礦井、水泥等企業(yè)中的風機、水泵、壓縮機設備上推廣,節(jié)電率一般為25%~40%。
1.9 高效電機
高效節(jié)能型電動機效率高,用材省,例如Y2電動機雖然平均效率低于Y系列,但在大功率區(qū)間效率高于Y系列;材料用量相對也較少。我國目前實際運行的電動機中,以0.55~100 kW的三相異步電動機為主,其中相當于20世紀70年代末世界水平的Y系列占到70%,相當于20世紀80年代末水平的Y2系列占到10%。與國外先進水平相比,目前我國的電動機在能源效率、使用壽命、運行可靠性、材料用量以及噪聲和振動方面都還存在差距,特別是效率低于國外平均水平的約3-5個百分點。
1.10 家用電器智能化待機節(jié)電插座
家用電器待機節(jié)電插座是一種可以用紅外線遙控或手動控制的智能化待機節(jié)電裝置。節(jié)電器的一頭插入電源插座,另一頭作為家用電器電源插座將電源與家用電器斷開,家電在待機時僅有節(jié)電器控制部分消耗極微量電能。待機能耗降到0.5W以下。在要激活受控家用電器時采用該家電未用的紅外遙控器可以啟動節(jié)電器,使家用電器接通電源,投入運行。家電待機后經(jīng)20秒左右的延遲時間后與電源完全斷開。目前在市場上有3種專用的待機節(jié)電插座,分別為空調(diào)待機節(jié)電插座、電腦待機節(jié)電插座以及通用家用電器待機節(jié)電插座。
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