第三章:电力基础知识

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第一节 电力系统与电力网

一、 电力系统

电力系统是由生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、变换器、电力线路和各种用电设备（一次设备）以及测量、保护、控制等智能装置（二次设备）组成的统一整体。

二、 电力网

由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分常称电力网络，即电力系统中除发电机和电力用户以外的部分。

电力网是将各电压等级的输电线路和各类型的变电所连接而成的网络。电力网按照其在电力系统中的作用，分为输电网和配电网。

输电网是以高电压甚至超高电压将发电厂、变电站或变电所之间连接起来的送电网络，所以又可以称为电力网中的主网架。

直接将电能送到用户的网络称为配电网。配电网的电压因用户的需要而定，因此配电网又分为高压配电网、中压配电网和低压配电网。

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第二节 电力负荷

一、 电力负荷

电力系统的总负荷就是系统中所有用电设备消耗总功率的总和；

将工业、农业、邮电、交通、市政、商业以及城乡居民所消耗的功率相加，就是电力系统的综合用电负荷；

综合用电负荷加网路损耗的功率就是系统中各发电厂应供应的功率，称为电力系统的供电负荷（供电量）；

供电负荷再加各发电厂本身消耗的功率（厂用电），就是系统中各发电机应发的功率，称为系统的发电负荷（发电量）。

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1. 平均负荷

平均负荷就是指电力负荷在一段时间内的平均值。电力用户的年平均负荷Pav可由年电能消耗量与年工作时间之比来计算：

式中：

Pav-----年平均负荷，单位为千瓦（KW）；

Wa-----年电能消耗量，单位为千瓦时（KW·h）；

Tgz-----全年无间断工作时间，规定取8760h。

2. 最大负荷

最大负荷是指一年中典型负荷曲线（全年至少出现3次的最大负荷工作班内的负荷曲线）中的最大负荷，即30min内消耗电能最大时的平均负荷（简称半小时最大平均负荷），记作Pmax或P30。

3. 有效负荷

有效负荷是指由典型工作班负荷曲线确定的平均负荷，其持续运行所产生的热效应和实际变动负荷长期运行产生的热效应是相等的。

4. 计算负荷

电力用户的实际负荷并不等于用户中所有用电设备额定功率之和，这是因为：

（1） 并非所有设备都同时投入工作。

（2） 并非所有设备都能工作于额定状态。

（3） 并非所有设备的功率因数都相同。

（4） 还应考虑用电设备的效率与配电设备的功率损耗。

因此，在用户供电系统设计中，必须首先找出这些用电设备的等效负荷。所谓等效是指用电设备在实际运行中对配电设备所产生的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等，或实际负荷产生的最大温升与等效负荷产生的温升相等。等效负荷可以作为供电系统设计和电气设备选择的依据。

在供电系统设计中，将等效负荷称为计算负荷Pc。对于已运行的电力用户，计算负荷是该用户典型负荷曲线上的半小时（30min）最大平均负荷。对于筹建中的电力用户，根据统计规律按照一定的计算方法计算得到的半小时最大平均负荷的假想值。

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1. 负荷系数

负荷系数是指平均负荷与最大负荷之比，它反映了负荷的平稳程度。负荷系数常分为有功负荷系数和无功负荷系数：

通常工业企业：，

智能建筑：，

2. 利用系数

利用系数是针对用电设备组而言的，定义见式：

式中：

Kx-----利用系数；

Pav-----用电设备组在最大负荷工作班内消耗的平均负荷，单位为千瓦（KW）；

-----该设备组的总安装容量，单位为千瓦（KW）。

3. 需要系数

需要系数也是正对用电设备组而言的，定义见式：

式中：

Kd：需要系数；

Pmax（P30）：用电设备组的最大负荷，单位为千瓦（KW）。

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四、 负荷的计算

（一） 单台用电设备的计算负荷

考虑到设备可能在额定工况下运行，单台设备的计算负荷就取设备的额定容量。

（二） 用电设备组的计算负荷

当计算配电干线上的计算负荷时，

首先将用电设备分组，求出各组用电设备的总安装容量，

然后查表得到各组用电设备的需要系数及对应的功率因数cos和功率因数正切值tan。

对于设备台数为3台及以下的用电设备组，其计算负荷应取各设备功率之和；4台用电设备的计算负荷宜取设备功率之和乘以0.90的系数。

（三） 车间或全厂的计算负荷

车间或全厂的负荷计算以车间内用电设备组或配电干线的计算负荷为基础，从负荷端逐级向电源端计算，而且需要在各级配电点乘以同期系数（不同种类设备乘各自需要系数后，归算到配电点时的同时使用系数）K。求出变压器低压侧总计算负荷后，变压器高压侧的计算负荷等于低压侧计算负荷与变压器功率损耗之和。

（四） 单项用电设备计算负荷的确定

当单项用电设备的总容量小于三相设备总容量的15%时，不论单相设备如何分配，均可直接按三相平衡负荷计算：

若单相用电设备的总容量大于三相用电设备总容量的15%时，则需将其换算成三相等效负荷后，再参与负荷计算。

单项用电设备换算为三相等效设备容量的方法如下：

（1） 单相设备接于相电压时，将三相线路中的单相用电设备容量最大的一相乘以3作为三相等效设备容量。

（2） 单相设备接于线电压时，首先应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后再分相计算各相的设备容量，取最大负荷相的设备容量的3倍作为等效的三相负荷容量。

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各级用电负荷的供电电源和供电方式,应根据负荷对供电可靠性的要求和地区供电条件,按下列原则考虑确定:

(一)I级负荷

I级负荷应由两个独立电源供电，有特殊要求的一级负荷，两个独立电源应来自两个不同的地点。两个供电电源应在设备的控制箱内实现自动切换，切换时间应满足没备允许中断供电的要求。除正常电源外，还需增设应急电源。

(二)Ⅱ级负荷

Ⅱ级负荷应由两回线路供电，并可在配电装置内实现切换，当一回线路故障时，应不影响另一回线路供电。当负荷较小或取得两问线路有困难时，可由一回专用线路供电。小容量负荷可以采用一路电源加不间断电源，或一路电源加设各自带的蓄电池组在末端实现切换。

(三)Ⅲ级负荷

Ⅲ级负荷对供电方式无特殊要求，但在小增加投资或经济允许的情况下，也应尽量提高供电可靠性。

第六节 无功功率补偿

功率因数分为瞬时功率因数、平均功率因数、最大负荷时功率因数、自然功率因数和总功率因数等。改善企业用电的功率因数(即无功功率补偿)是企业节约电能的重要课题。

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《全国供用电规则》规定:无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。

《全国供用电规则》还规定了在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准:高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户，功率因数应达到0.90以上，其他用户功率因数应在0.85以上。

二、无功功率补偿及其方法

(一)无功功率补偿的基本概念

无功功率补偿的基本原理是:把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿。

(二)无功功率补偿的方法

(1)利用过激磁的同步电动机，改善用电的功率因数，但设备复杂，造价高，只适于在具有大功率拖动装置时采用。

(2)利用调相机做无功功率电源，这种装置调整性能好，在电力系统故障情况下，也能维持系统电压水平，可提高电力系统运行的稳定性，但造价高，投资大，损耗也较高。每千乏无功的损耗为1.8%～5.5%，运行维护技术较复杂，宜装设在电力系统的中枢变电所，一般用户很少应用。

(3)异步电动机同步化。这种方法有一定的效果，但自身损耗大，每千乏无功功率的损耗为4%～19%，一般都不采用。

（4)电力电容器作为补偿装置，具有安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小(每千乏功率损耗为0.3%～0.4%)等优点，是当前国内外广泛采用的补偿方法。这种方法的缺点是电力电容器使用寿命较短；无功出力与运行电压平方成正比，当电力系统运行电压降低，补偿效果降低，而运行电压升高时，对用电设备过补偿，使其端电压过分提高，甚至超出标准规定，容易损坏设备绝缘，造成设备事故，弥补这一缺点应采取相应措施以防止向电力系统倒送无功功率。

(三)电力电容器的补偿方法

电力电容器作为补偿装置有两种方法:串联补偿和并联补偿。

(1)串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗。这种补偿方法的电容器称作串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。

(2)并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数，这种补偿方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业一般采用这种补偿方法。

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2.并联电容器的补偿形式

安装电容器进行无功功率补偿时，可采取集中、分散或个别补偿三种形式，

(1)个别补偿。个别补偿是指对单台用电设备所需无功就近补偿的办法，把电容器直接接到单台用电设备的同一个电气回路，用同一台开关控制，同时投运或断开。这种补偿方法的效果最好，电容器靠近用电设备，就地平衡无功电流，可避免无负荷时的过补偿，使电压质量得到保证，但这种方法在用电设备非连续运转时，电容器利用率低，不能充分发挥其补偿效益。

(2)分散补偿。分散补偿是指将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除。该补偿方法效果较好。

(3)集中补偿。集中补偿是指把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上，这种补偿方法，安装简便，运行可靠，利用率较高。但当电气设备不连续运转或轻负荷时，又无自动控制装置，会造成过补偿，使运行电压升高，电压质量变坏。电容器就地补偿的无功功率称为释放功率，其大小与初始功率因数和电容器的安装容量及其安装位置有关。

【例题】已知:ƒ=50 Hz, U=220 V, P=10 kW, cos0.6，要使功率因数提高到0.9 ,求并联电容C,并联前后电路的总电流各为多大?

【解】cos=0.6 = cos =0.9 =

C =()=()=557（）

未并电容时：

I====75.8（A）

并联电容后：

I====50.5（A）

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第五章 电气线路

第一节 电气线路

一、 电气线路的作用与分类

电气线路是电网的重要组成部分，其作用是输送和分配电能。电力网内的线路，大体可以用分为输电线路和配电线路。

架设在发电厂升压变电站与地区变电站之间的线路，以及地区变电站之间的线路，是专用于输送电能的，称为送电线路，又称为输电线路。送电线路电压一般在110KV以上，220KV以上的输电线路也称为超高压输电线路。

从地区变电站到用电单位变电站或者城市、乡镇供电的线路，是由于分配电能的，所以称为配电线路。配电线路根据电压高低又可以分为高压配电线路、中压配电线路和低压配电线路。

一般高压配电线路为35KV或者110KV，中压配电线路为6kV或者10kV,低压配电线路为220/380V。

电气线路按照其架设方式分为架空电气线路和电缆线路两大类。目前我国的输电线路基本是架空电气线路，配电线路，特别是农村配电线路也是以架空电气线路为主。电缆线路一般应用在城市中心地带或者重要负荷和大型工厂的厂区内部。

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导线型号表示方法举例

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第二节 电力电缆

一、 电力电缆的优点

电力电缆同架空线路一样，也是输送和分配电能的，在城镇居民密集的地方，在高层建筑内以及工厂厂区内部，或在一些特殊场合，考虑到安全方面和市容美观方面的问题以及受地面位置的限制，不宜架设甚至有些场所规定不能架设架空线路时，需要使用电力电缆。

电力电缆与架空线路相比有很多优点：

（1）供电可靠，不受外界影响；

（2）不占地面和空间，一般电力电缆都是敷设在底下，不受路面建筑影响，适合城市和工厂使用；

（3）地下敷设，有利于人身安全；

（4）不适用电杆，节约材料，使市容整齐美观，交通方便；

（5）运行维护简单，节省线路维护费用。

三、电力电缆的名称及使用范围

（1）聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆：敷设在室内、隧道内、管道内，电缆不能受机械外力作用。

（2）聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套阻燃电力电缆；敷设在室内、隧道内、管道中、敷设在地下，电缆能受机械外力作用。

（3）交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套电力电缆，交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套阻燃电力电缆；敷设在室内、隧道内、管道中、电缆不能受机械外力作用。

（4）交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套阻燃电力电缆；敷设在室内、隧道内、管道中、敷设在地下，电缆能受到机械外力作用。

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（一） 照明线路

照明线路是对照明灯具等用电设备供电和控制的线路。供电电源电压一般为220V二线制，负荷大时，用220/380V三相四线制。通过引入线的工作电流，为所有灯具及电气设备工作电流的总和，乘以同时使用系数，引入导线的截流量，应大于或等于引入线工作电流。

（二） 动力线路

动力线路是对电动机等生产用电设备供电和控制的线路。供电电源电压，一般为三相380V，有单相用电设备的，为三相四线220/380V。通过引入线的工作电流，为所有电动机工作电流与其他电器设备工作电流的总和，乘以同时系数。引入导线的截流量，应大于或等于引入线工作电流。

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（一） 室内布线的一般要求

（1） 对使用导线的要求：其额定电压应大于线路的工作电压；其绝缘层应符合线路的安装方式和敷设环境的条件；其截面应满足供电的要求和机械强度的要求。

（2） 导线应能更换。

（3） 导线连接和分支处，不应受到机械力的作用。

（4） 导线中应尽量减少接头，减少故障点。

（5） 导线与电气端子的连接要紧密压实，力求减少接触电阻和防止脱落。

（6） 线路应尽量避开热源和不在发热的表明敷设。

（7） 水平敷设的线路，若距地面低于2m或者垂直敷设的线路距离里面低于1.8m的线段，均应装设预防机械损伤的装置。

（8） 布线的位置，应便于维修和维护。

（9） 为防止漏电，线路的对地电阻不应小于0.5M。

电气照明利用各种电气光源照亮工作和生活场所或个别物体的措施。照明方式可为：一般照明、分区一般照明、局部照明和混合照明。

其使用原则应符合下列规定：

（1） 当不适合装设局部照明或采用混合照明不合理时，宜采用一般照明。

（2） 当某一工作区要求高于一般照明照度时，可采用分区一般照明。

（3） 在一个工作场所内不应只装设局部照明。

（4） 对于照度要求较高，工作位置密度不大，且单独装设一般照明不合理的场所，宜采用混合照明。

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光源效率是以其所发出的光通量除以其消耗电量所得的比值。也就是每一瓦电力所发出的光量，其数值越高表示光源效率越高，所以对于使用时间较长的场所，如办公室、走廊、隧道等，光源效率通常是一个重要的考虑因素。光源效率的计算见式：

式中：

--------光源效率，单位为流明每瓦（lm/W）;

Φ--------单位时间内的光通量，单位为流明（lm）；

W---------单位时间内的耗电量，单位为瓦特（W）。

常用照明术语

第六章 高压电器及成套装置

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一、高压电器的定义

高压电器是在高压线路中用来实现关合、开断、保护、控制、调节、测量的设备。一般的高压电器包括开关电器、测量电器和限流、限压电器。

国际上公认的高低压电器的分界线交流是1OOOV(直流则为15OOV )。交流1OOOV以上为高压电器，1000 V及以下为低压电器。有时也把变压器列入高压电器。

三、高压电器的要求

(1)绝缘安全可靠。高压电器既要能承受工频最高工作电压的长期作用，又要能承受内部过电压和外部(大气)过电压的短期作用，因此对绝缘要求很高。

(2)短时过载能力。在额定电流下长期运行时，其温升合乎国家标准，且有一定的短时过载能力。

(3)短时短路效应不致损坏。能承受短路电流的热效应和电动力效应而不致损坏。

(4)开关安全可靠。开关电器应能安全可靠地关合和开断规定的电流。

(5)符合测量精度。提供继电保护和测量用信号的电器应具有符合规定的测量精度。

(6)适应环境要求。高压电器，特别是户外工作的高压电器应能承受一定自然条件的作用。大气压力、环境温度以及风、霜、雨、雪、雾、冰和凝露等自然条件都会影响电器的工作性能，在规定的使用环境条件下高压电器应能安全可靠地运行。

四、高压电器的选用条件

(1)额定电压。应符合工作的线电压(有效值)。

(2)最高工作电压。应满足可能出现的最高工作线电压(有效值)。

(3)额定电流。应满足工作场所长期通过的最大工作电流(有效值)。

(4)额定短路开断电流。在规定条件下能开断运行出现的最大短路电流(有效值)。

(5)短时耐受电流(热稳定电流)。在规定的使用条件和性能条件下，在规定的短时间内，设备在合闸位置所能承载的电流(有效值)。

(6)峰值耐受电流(动稳定电流)。能耐受工作场合出现短路的最大峰值电流。

(7)关合电流。即在规定条件下能关合而不造成触头熔焊(或其他妨碍继续正常工作)的电流，应满足工作场合关合时电流最大峰值要求。

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三、低压电器的选用及污染等级

(一)基本原则

(1)安全原则。使用安全可靠是对任何开关电器的基本要求，保证电路和用电设备的可靠运行，是使生产和生活得以正常进行的重要保障。

(2)经济原则。经济性考虑又可分开关电器本身的经济价值和使用开关电器产生的价值。前者要求选择的合理、适用；后者则考虑在运行当中必须可靠，而不致因故障造成停产或损坏设备，危及人身安全等构成的经济损失。

(二)选用条件

(1)控制对象(如电动机或其他用电设备)的分类和使用环境，

(2)确认有关的技术数据，如控制对象的额定电压、额定功率、起动电流倍数、负载性质、操作频率、工作制等。

(3)了解电器的正常工作条件，如环境空气温度、相对湿度、海拔高度、允许安装方位角度和抗冲击震动、有害气体、导电尘埃、雨雪侵袭的能力。

(4)了解电器的主要技术性能(或技术条件)，如用途、分类、额定电压、额定控制功率、接通能力、分断能力、允许操作频率、工作制和使用寿命等。

(5)结合不同的控制对象和具体电器。

(三)污染等级

低压电器产品标准规定有四个污染等级，其具体含义为:

污染等级1:指无污染或仅有干燥的非导电性污染的环境条件。

污染等级2:指一般情况仅有非导电性污染，但在偶然产生凝露时有可能造成短时的导电性污染的环境条件。

污染等级3:指有导电性污染(包括因凝露而使干燥的非导电性污染变为导电性污染情况)的环境条件。

污染等级4:指有能持久存在的导电性污染(如导电尘埃或雨雪造成的污染)的环境条件。

按标准规定低压电器产品一般应按污染等级3的要求制造。家用或类似用途的电器产品可按污染等级2的要求制造。

当安装使用现场的污染等级有可能高于污染等级3时，不可简单选用普通低压电器产品。

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三、电控设和配电设备的区别

电控设备和配电设备的主要区别在于:

电控设备的功能以控制为主，多用接触器、继电器等控制电器，操作频率较高，控制电路比较复杂，具体传动控动方案也随用户要求变化较大；

配电设备的功能则以传输电能(配电)为主，多用刀开关、断路器、熔断器等配电电器，有时也用接触器(多作为线路接触器用)，其操作频率较低，控制电路比较简单，且主电路和辅助电路方案标准化程度较高。

P115 控制理论

第十章 输配电系统节能技术

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概述

电力系统是由发电机、变压器、电力线路、用户等组成的供电系统。

发电机主要将其他能量转换成电能，

升压变压器把发电机发出的低压电能变换为高压电能，

输电线路输送电能，

降压变压器再把电网的高压电能，转换为低压电能，以方便用户使用。

一般把输电及配电网络称为电力网络简称电网。

发电厂和变电所的电气设备分为一次设备和二次设备。

一次设备（也称主设备）是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送和分配电能的设备，由它们组成的系统称为一次系统。

二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测的设备，由它们组成的系统称为二次系统。二次设备可通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得联系。

对电力系统的基本要求是:

（1）保证发供电的可靠性。电力系统对用户系统供电的中断，将使工农业生产停顿，生活发生混乱，可能会造成严重的后果和无法挽回的经济损失。

（2）保证良好的电能质量。表征电能质量的主要指标是电压、频率和波形。我国电力系统的额定频率是50Hz，电网容量在300万kW以上的，规定的允许偏差为±0.2。

(3)保证电力系统运行的经济性。在保证电力系统安全可靠发电、供电及电能质量达到一定指标的前提下，应当合理安排各类发电厂的负荷，力求降低能源消耗以及电网的配电功率损耗，以获得最大的经济效益。

大型工厂和某些负荷较大的中型工厂一般采用35～185.0 10 kV电源进线，先经过总降压变电所将35～110 kV的电源电压降到6～10kV，然后经过高压配电线路把电能送到各车间变配电所将6 ～10 kV的电压降到380/220 V。这种供电力方式称为几次降压供电方式。

一般的中小型工厂，一般采用6～10kV电源进线，经降压变电所次降到380/220V。这种供电方式称为一次降压供电方式。

工厂供配电系统中的节能方法及措施。

(一) 研发新型的输电导线，减少输电线路损耗

在高压线路电能的输送中，导线的电阻率是一个关键指标。如果导线的电阻偏高，不但使输电过程中的线损增加，电能损祥增大，还会使导线本身发热增大，影响导线的使用寿命。

(二) 推广应用节能型电力变压器

目前我国使用的硅钢铁芯变压器，其自身消耗的电能占全国发电量的5%以上，在配电网损耗中，变压器损耗占60%以上。因此节能型变压器的应用意义重大，

节能型变压器主要类型有以下几种。

1.改进材质节能的变压器

(1)超导变压器。超导就是当温度降至某一温度时物质突然失去电阻的现象。现在超导体的最高临界温度己达到150K，即-123℃。

导变压器具有节能高效、占地面积小、不污染环境等很多优点，被认为是有可能取代常规油浸变压器的更新换代产品。其最大特点是可大幅度降低损耗，节能效果显著。而且在相同容量下，其体积可缩小40%～ 60%，可明显节约变电站的建设费用。

（2）非晶合金变压器。金属分子是结晶态，分子呈晶格整齐排列，而将金属熔化后让其极速冷却，来不及结晶排列便成了分子排列杂乱无章的非晶态而成非晶合金。后来发现其铁损耗很低，将其做成变压器铁芯，便成了一种新颖的节能变压器即非晶合金铁芯变压器。

中国从1998年开始批量生产，应用至今约有几万台非晶合金变压器挂网运行。与同容量配电变压器的空载损耗相比较，非晶合金配电变压器空载损耗可下降50%～60%。另外非品合金变压器不但节能效果显薯，而且有环保效益。非晶合金不但可用于配电变压器，还可以推广到组合式变压器和箱式变电站，不但可用于油浸式配电变压器，还可以用于树脂浇注式干式变压器。所以大力推广非晶合金配电变压器在城乡电网系统发展与改造中应用，可以获得节能与环保的双效益。

2.改造部件结构节能的变压器

卷铁芯变压器的铁芯由厚度小于或等于0.3mm的冷轧硅钢片纵剪成不同宽度的条料，在铁芯卷制机上连续不断卷制(中间没有接头)而形成阶梯圆形铁芯(闭铁芯)或单一长方形框状铁芯(开铁芯)。

卷铁芯比传统的叠铁芯的铁芯四角减少大、小各4个尖角，故铁重减小；又因卷铁芯几乎没有叠积接缝，连续卷绕又充分利用硅钢片的取向性，且成自然紧固状态，无需夹件紧固，避免夹紧引起的损耗增大，叠装系数增大3%～5%，卷铁芯退火后有利恢复磁性能，卷铁芯比叠铁芯空载损耗一般可降低20%～35%，空载电流降低60%～80%。如型立体卷铁芯变压器。

3.根据工作原理节能的变压器

（1）调容量变压器。调容量变压器是将仪器中常用的换档方法应用于变压器，将线圈的绕制和联接方式加以特别而简单的改动，配上调容转换开关，使得一台变压器具有两种额定容量，从而在使用中就可以根据负载的大小随时变换变压器容量(无励磁或有载调节)，避免“大马拉小车”现象，达到节能的目的。如S9-T型调容量变压器等。

（2）有载调压变压器。

由于电力系统运行状态的变化，使电压发生偏移。

有载调压变压器器是变压器配备有载分接开关来实现。它能获得稳定优质的电压使工作设备正常工作。可避免由于电压偏移过大，对工、农业生产的质量和产量产生响，甚至造成用电设备的过热、损坏等。

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第二节 供配电系统的节能方法与措施

一、减少输电线路的损耗

在电力供电系统中，减少线路损耗是提高输电效率的重要途径。目前减少线路损耗的措施如下:

(1)采用高压或超高压输电。

对于相同的功率，若电压提高一倍，则电流减少一倍，电流在导线中产生的热量只有原来的四分之一，这样电压越高，线路损耗就越小。

（2）减少变压级数。

输电电压每经一次电压变换，要消耗1%～2%的有功功率。所以减少输电电压等级，即可减少损耗。另外要减少变压器本身的损耗，选用节能型变压器。

(3)要合理配置变压器。

对于长期处于轻载运行的变压器，要换成小容量的变压器;对于长期处于满载、过载运行的变压器要采用大容量的变压器替换，以便使变压器处于最佳的工作状态，减少损耗。一般变压器容量的选择保证负荷在65%～75%时效益最高。

（5） 安装无功补偿设备，优化电网的无功配置。

输电系统功率因数的高低，直接影响系统损耗的大小。增加无功补偿装置，可以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网质量。例如电网补偿前、后传输的有功功率不变，补偿前、后的电压不变，则补偿前、后电网电流大小关系为：则当功率因数提高后，即功率因数从0.7～0.85提高到0.95时，有功功率的损耗将降低20%～45%。

一般无功补偿应按“分级补偿，就地平衡”的原则，

目前采用的无功补偿方式有:

变电所高压集中补偿，这种补偿方式将高压并联电容器组集中装设在变电所的高压母线上，其补偿经济效果较差，但投资较少，便于集中运行维护；

线路补偿，这种方式是将电容器分散安装在电力线路上，以补偿线路的无功损耗；

随器补偿，随器补偿是将电容器安装在配电变压器的低压侧或用电设备现场。

P157

二、减少输电线路运行中的损耗

在已运行的电网中，合理调整电网的运行方式同样可以降低网络的功率损耗。常用的主要方式有：

（1）调整电压。变压器的损耗主要是铜损和铁损。

如果变压器在超过其额定电压5%运行时，变压器铁损将增加15%以上；

若超过额定电压10%，铁损将增加50%以上。

当电网电压低于变压器的所用分接头电压时，对变压器本身没有损害，只是降低了变压器的出力大小。

如果变压器的铜损大于铁损，提高运行电压，则有利于降低损耗。所以及时调整变压器的运行分接头(要保证电压正常偏差)，是降低线路损耗的最经济的方法。

（2）使三相负载要平衡。

如果三相负载不平衡，将增加线损，因为当三相负载不平衡时，每相的负载电流将不相等，这些不平衡电流除了在其相线上引起损耗外，还将在中线上引起损耗，这样将增加了线损。如果三相负载平衡，则中线上电流为零，可使总的线损降低。

（3）处理好导线接头。

减少导线接头的接触电阻，可以直接降低线路损耗。一般可在接头处加涂导电膏；另外将点与点的接触变成面与面的接触。

（4）实施经济调度。

调度部门应充分利用调度自动化系统，制定出各变电所主变的经济运行曲线，将主变经济运行的临界负荷输入计算机远动系统，当需投切主变压器或并列、解列时，提醒调度员及时下令，使各变电所主变压器保持最佳的运行状态，维持最佳的潮流分布，合理分配调度有功、无功负荷潮流，使电网的线损进一步降低。

三、配电变压器的节能技术

变压器是电压变换设备，在供电和配电系统中应用非常广泛，且数量巨大。减少变压器的损耗，其节能效果将非常显著。

（一）变压器能耗分析

变压器的损耗主要由铜损和铁损两部分组成，为了计算每台变压器的损耗，引入了空载损耗和短路损耗。

（1）空载损耗。

空载损耗是指变压器没有外接负载时，变压器从电源吸取的功率。空载损耗的绝大部分是铁芯损耗（即铁损），只有极少部分是变压器原边绕组电阻产生的铜损，一般变压器在空载时铜损占空载损耗的比例相对较小，一般不超过2%。当电源电压一定时，铁损是个恒定值，基本上等于空载损耗，与负载大小、性质无关。

（2）短路损耗。

变压器短路损耗是变压器在额定运行下，其原边产生的功率损耗（即铜损）。变压器的铜损主要取决于负载电流的大小，变压器在额定负载下的铜损，近似等于变压器的短路损耗。变压器的铜损与负载大小和性质有关，若知道负载的电流大小，即可算出任一负载时变压器的铜损。

（二）变压器的选择和经济运行

为了节约能源，提高经济效益，在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S10或S11系列；

对于高层建筑、地下建筑、化工企业及消防要求较高场合，应采用低功耗节能型干式变压器（SG11、SG10）对电网电压波动较大，应采用有载调压电力变压器。

所谓电力变压器的经济运行即在低损耗状态下工作。变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗两部分，而无功损耗也对电力系统产生附加的有功损耗。变压器的综合空载损耗一般表示为式：

式中：

-----变压器空载有功功率，单位为千瓦（KW）；

----变压器空载无功功率，单位为千乏（kvar）；

-----无功经济当量，表示电力系统多发送1 kvar的无功功率时，将使电力系统增加的有功功率损耗千瓦数。

Kq根据变压器在电力系统中的位置取值为：发电机母线直配0.02 ～0.04；

二次变压0.05～0.07；

三次变压0.08～0.10。

变压器的综合功率额定损耗见式：

式中：

-----变压器额定负载损耗，单位为千瓦（KW）；

----变压器额定负载时的无功功率，单位为千乏（kvar）；

变压器单位容量的有功损耗最小时的负荷称为变压器的经济负荷。变压器的经济负荷与变压器额定容量之比，称为变压器的经济负荷率，一般电力变压器的经济负荷率为5O%左右。不过若按此原则选择变压器，则使初始投资加大，所以对于变压器容量的选择要多方面综合考虑，负荷率大致在70%比较合适。

变压器的经济负荷

供电系统经济运行的重要方面是供电变压器的经济运行。变压器的损耗包括有功损耗与无功损耗两部分，利用折算系数可将变压器无功损耗折算成电网等值有功损耗，故从电网视角观察的变压器综合有功损耗可表示为：

（4-15）

式中，为变压器有功损耗（kW），为变压器无功损耗（kvar），为空载有功损耗（kW），为短路有功损耗（kW），为空载无功损耗（kvar），为额定负荷时的无功损耗（kvar），为变压器额定容量，为变压器实际运行容量。

变压器的绝对损耗最低自然是其空载状态，甚至是其停运状态；而所谓经济运行状态系指单位输出（视在）负荷下变压器综合有功损耗的相对最低状态。换言之，变压器的经济运行（视在）负荷应是发生在最低状态下的特定负荷。经计算可知，对应的经济运行负荷为：

供电系统领域中将变压器的经济负荷与变压器的额定容量之比称为经济负荷系数或经济负荷率：

如果认为变压器低压母线上集中补偿电容器可完全抵消变压器产生的无功功率，则上式可简化为：

供电变压器的经济负荷率约为30～50%，且变压器的容量越高其经济负荷率越低。

变压器的容量选择的第一标准应是不低于计算负荷。在一定范围内，变压器容量高于计算负荷水平越多，变压器的投资成本越高，而变压器的运行成本越低。因此，变压器容量的优选应从投资与运行成本两个方面考虑，同时考虑变压器的投资与运行成本时，变压器的综合经济负荷系数应保持在50～60%水平。

值得指出的是，近年来大量应用的非晶合金铁心变压器中的非晶材料是一种新型功能材料，具有很高的导磁率，同时具有较低的饱和磁感应强度、低矫顽力及低变压器损耗。与硅钢片变压器相比，非晶合金铁心变压器的空载损耗下降了70%～80%，空载电流下降了约80%，其节能效果十分明显。

例4-1 试计算S11-500/10型变压器的经济负荷率与经济负荷。

解：查表可知，S11-500/10型变压器的有关数据为：空载损耗=670W， 负荷损耗=5100W，阻抗电压= 4，空载电流=0.3。

==500×0.003=1.5kvar

==500×0.04=20kvar

取无功对有功的折算系数=0.1，则可得该变压器经济负荷率为：

变压器的经济负荷为：。

不计无功功率作用时，变压器的经济负荷率为：，

相应的变压器的经济负荷为：。

P159

假如是n台变压器，判别第n台与n-1台经济运行的临界负荷为式：

[例题1]某变电所安装有两台S9-630/10型变压器，试计算此变电所变压器的经济运行的临界负荷值。

[解] 经查手册知，S9-630/10型变压器的有关数据为：，，（空载电流占额定电流的百分值），（短路电压占额定电压的百分值）。

变压器的空载无功损耗近似等于:

变压器额定负荷时的无功损耗近似为:

取，两台变压器经济运行的临界负荷为:

当负荷S小于394kVA时，宜采用一台变压器运行；当负荷S大于394kVA时，宜采用两台变压器运行。

[例题2]某厂变电所装有两台S9-250/10型变压器。已知变压器参数为：，空载电流百分值，，短路电压百分值，取0.1。试决定当总负荷S=160KVA时，应采用几台变压器运行比较经济？

[解]根据变压器参数可求得：

由于有两台变压器，n=2。经济运行的临界负荷为：

由于经济运行的临界负荷大于实际总负荷160kVA，所以选用一台变压器运行较为经济。

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四、供电系统中的无功补偿节能技术

（二）无功补偿容量的选择

当电容器两端施加正弦交流电压U时，它所发出的无功功率称为无功容量或电容器的容量。若按提高功率因数来计算需要的补偿容量，其计算如下：

设配电网年中最大负荷月份平均有功负荷为，补偿前的功率因数为，补偿后的功率因数为，则补偿容量见式：

[例题4] 某用户原来的功率因数cos=0.75，视在功率S等于800kVA，时间3000h。现欲将功率因数提高到0.95，若补偿装置投资60元/kVA，投资回收率每年10%计算；设无功补偿装置的损耗为其额定容量的3%。试分析安装补偿装置后，用户所获得的年收益。

[解]设所装补偿容量为cos，经补偿后用户的无功功率为:，用户的有功功率为：×。又因为补偿后的功率因数，所以 ，即

所以补偿容量为：

补偿前的用户支出费用计算：

（1） 补偿前年缴费的基本费用，按最大负荷收取，每收取值180元/年。

Fj1=180×800=144000（元）

（2） 补偿前年用电量，按0.209元/kW·h计算：

Pc=S×cos =800×0.75=600kw

（元）

（3） 补偿前用户年支付总费用：

（元）

补偿后的用户支出费用计算：

（1） 补偿后年缴的基本电费：

（元）

（2） 补偿后年用电量电费：

（元）

（3） 支付资产折旧费：

（元）

（4） 补偿后用户年支付总费用：

（元）

补偿后用户年节约电费计算：

（元）

由以上实例看出，结合本地区具体情况，采取合适的无功补偿措施，提高电力系统的功率因数，可以达到改善配电系统的电能质量和提高企业的经济效益。

P162

第三节 供配电系统的谐波抑制技术

随着电力电子装置日益广泛的应用，使得电力系统中电压和电流的波形发生较严重的畸变，产生严重的谐波问题。

产生谐波的主要装置有：晶闸整流设备、变频装置、电弧炉、电石炉、逆变电焊机、荧光灯、高压汞灯、气体放电灯等。

（一） 诱发电网谐振，导致谐波过电压和过电流，引起严重事故，损坏补偿用电容器等电气设备

（二） 导致异步电机和变压器产生附加损耗和过热，其次是产生机械振动、噪声和谐波过电压，降低效率和利用率，缩短使用寿命

（三） 对电力电缆和配电线路，谐波电流频率增高引起明显的集肤效应，导线阻抗增大，线损加大，发热增加，绝缘过早老化，容易发生接地短路故障，形成火灾隐患

（四） 对通信、电子或自动控制设备产生严重干扰

（五） 谐波电流使断路器遮断能力降低，导致断路器、接触器等不能安全稳定工作

（六） 导致保护装置误动作或拒动，导致区域性停电事故

（七） 使电力系统中各种测量仪表误差增加，甚至无法工作

（八） 干扰或影响各类低压电器的正常使用

二、 谐波抑制技术

无源LC滤波装置的选用

无源LC滤波装置由电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，

其基本原理是利用电路谐振的特点，形成某次或某些谐波的低阻抗通道，将大部分谐波电流分流，

分为单调谐滤波器、双调谐滤波器和高通滤波器等几种。

有源滤波装置APF的选用

APF(Active Power Filte)也是并联接入系统，通过实时检测负载电流波形，得到需要补偿的谐波电流成分，并将其反向，通过控制IGBT的触发，将反向电流注入供电系统，实现滤除（抵消）谐波功能。

滤波装置选用建议：在谐波或无功动态变化的场合，采用有源滤波装置APF；在谐波滤除要求高、或电气安全性要求高的场合，采用有源滤波装置APF；

LC无源滤波只用于谐波次数固定、幅值不动态变化、滤波要求低的场合。

三、谐波抑制的效益

（一）保证供配电系统的安全稳定运行

谐波治理后，不仅节约用户电能消耗，还减少了电网的线损和对上一级变压器容量的占用。谐波污染的减少，降低了对通信、自动控制装置、电能计量和继电保护的干扰，提高了电网的安全性能。

（二）提高电气设备运行可靠性，延长设备使用寿命

通过谐波治理及无功动态补偿，避免谐波过电压与谐波过电流对电气设备的危害；

此外，负荷无功电流、谐波电流减少，设备的发热、损耗降低，振动减少。系统内各元件损坏率降低、设备绝缘老化减缓，故障率下降，延长设备寿命，提高了整体用电的安全性与可靠性。

通过谐波治理，将单相电气设备的使用寿命提高了近32%，三相设备的使用寿命提高了近20%，变压器的使用寿命提高了近5%。

（三）功率因数提高，减少了无功电流与谐波电流造成的额外损耗

谐波电流降低后，系统内原有电容补偿装置或其他动态无功补偿装置可正常运行，并起到功率因数调整的作用，使无功电流减小。同时，滤除谐波电流可取得良好的节能降耗效果，通常仅考虑谐波治理的节能降耗率在6%～30%。

（四）降低损耗，降低变压器运行容量

功率因数提高、谐波电流减小，使上一级变压器的平均负荷电流减小，使变压器铜损大大降低，变压器运行温度降低。

如果在设计阶段考虑谐波治理及其降低变压器运行容量的效果，可大大减少按变压器容量计收的基本电费。考虑采用APF进行谐波治理时，变压器运行容量至少可降低5%～10%。

（五）提高生产效率，提高产品质量，提升服务水平

谐波滤除后，电能质量得到极大改善，电压稳定度大大提高，有利于提高生产效率、提高产品质量、提升服务水平。

例如通信行业的干扰减少、通讯信号增强，金融证券机房的数据安全性提高，场馆会所的音响效果改善，中频炉的冶炼时间缩短，半导体设备的纯度提高等。

（六）节能降耗增效，减少二氧化碳排放。有效的谐波治理，可节省电能，降低的电能消耗相当于减少3%的二氧化碳排放。

第 十一章 电机系统节能技术

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第一节电机系统

一、概述

电机作为风机、水泵、空压机、机床、制冷等各种设备的动力，是一种将电能转换为机械能的转换装置。

据业内有关专家估算，我国电机的总装机容最己达5亿多kW，年耗电量达1万亿kWh以上，约占全国用电量的60%，占全国工业用电70 %左右。在我国大、中、小各类在用的电机中，0.55～200 kW的中小型异步电动机约占80%。

电机系统节能潜力大，主要表现为:

(1)电动机及拖动设备效率低。电机产品效率比国际先进水平低2%～5%;风机、泵、压缩机产品效率比国际先进水平低2%～4%。

(2)系统运行效率低，系统匹配不合理，“大马拉小车”现象严重，设备长期低负荷运行，大部分风机、泵采用机械节流方式调节，系统运行效率比国际先进水平低10%～20%。

目前电机系统节能改造的技术途径主要有以下几方面:

一是加速更新淘汰落后设备;

二是改善电机拖动系统调节方式，推广变频调速、永磁调速等先进电机调速技术，合理匹配电机系统，消除“大马拉小车”现象;

三是优化电机系统的运行和控制，推广软启动装置和无功补偿装置，通过过程控制，合理配置能量，实现系统经济运行。

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三、发展方向

（一)推广高效节能电机

Y3系列和YX3系列(IP55)三相异步电动机(机座号63～355 )是我国采用冷轧硅钢片为导磁材料生产的高效节能电机。该系列电机在设计和制造中，采用新的设计方法，新工艺及新材料，通过降低电磁损耗、机械损耗和热损耗，使电机的输出效率大大提高。高效节能电机的平均效率为90.5%，比传统Y系列电机大约提高了3%，与发达国家的高效电机的水平相当。将变频器可控制系统集成到电机系统中，节电可达20%～30%；

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第三节 风机和泵类负载的节能

交流电动机拖动的风机和泵类负载应用量非常大，据有关资料统计其用电量约占全国总用电量的30%。

从目前情况看，尚有部分风机与泵仍使用老式产品，而且与电机匹配不当，设备效率低下。如果改用节能型风机和泵，并能正确选配电动机功率，同时采用合适的控制方式，可节电30%以上。

一、风机与泵的选择

(一)风机的选择

选用风机时，力求使风机的额定流量和额定压力，尽量接近生产工艺要求的流量和压力，按正常生产工艺需求流量的1.1～1.15倍，以及风压余量不超过10%的要求考虑选用风机。从而使风机运行时的工况点，接近风机特性曲线的高效区，如果选型不当或风机运行点偏离高效区，都将造成能源的浪费。

（二)泵的选择

在满足设计满负荷连续运行所需最大压力的情况下，其额定流量为正常工艺需求流量的1.1～1.5倍，扬程余量不超过8%。另外，还要考虑泵的正常运行工况点，应尽可能靠近设计工况点，使泵在高效运行区。

二、电动机软启动节能技术

三相交流异步电动的缺点之一是启动性能差。如果在额定电压下直接启动(也称硬启动)，会带来许多问题:

一是启动电流很大，直接对电网产生冲击。一般电机空载启动电流可达额定负载电流的4～7倍，若带载启动时可达8～ l0倍或更大，可导致电网电压瞬间下降很多，对其他运行中的设备造成不良影响。

二是直接启动会造成电机损耗增加，使电机绕组发热，加速绝缘老化，影响电机使用寿命; 同时机械冲击过大往往会造成电动机转子鼠条、端环断裂、转轴扭曲、传动齿轮损伤和皮带撕裂等问题。

三是电动机直接启动会对拖动的机械系统造成冲击，如风机、水泵的压力突变，往往造成风机、泵系统管道、阀门的损伤，减少使用寿命; 或影响机械传动精度，影响正常的工作过程。

随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，目前国内外相继开发了以晶闸管为开关器件，以单片机为控制核心的电子软启动器，用于异步电动机的启动控制。电子软启动设备较传统自藕降压、Y/△降压启动设备具有明显的优点:

(1)无冲击电流。软启动器在启动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流从零线性上升至设定值。

(2)恒流启动。软启动器可以引入电流闭环控制，使电机在起动过程中保持恒流，确保电机的平稳起动。

(3)可根据负载特性调节起动过程的各种参数，保证电机处于最佳的起动工作状态。

(4)降低了电动机在空载或轻载时的输入电压，减小了电动机的有功及无功损耗，提高了功率因数，减少了输电线路的损耗，节省了电能。

(5)具有齐全的保护功能。具有过载、过流、缺相、过热等保护功能，提高了设备的可靠性通

软启动器特别适用于各种泵类负载或风机类负载及需要软起动与软停车的场合;对于负载波动较大、电动机长期处于轻载工况运行的机械设备，使用电动机软启动器具有较好的节能效果。

例如，一台22 kW, 4极三相异步电动机在10%负载下运行，使用软起动器后可获得20%的节电率。可见电子式软启动器是传统起动设备的替代产品，具有很大的推广价值。

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第五节变频调速节能技术

实际的生产过程离不开电力传动。而电力传动都是通过电动机的拖动按照预定的生产方式实现的。随着工业化进程的发展，对可调速拖动提出了更高的要求。采用直流电动机可方便的进行调速，但直流电机体积大、价格高，并且节能效果不明显。而交流异步电动机体积小、价格低、运行可靠，对交流异步电动机进行调速控制，不仅能使电力拖动系统具有非常优秀的控制性能，而且还具有显著的节能效果。近年来，低压交流变频调速技术获得了迅速发展和广泛的应用。

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二、变频调速节能分析

(一)风机的变频调速节能原理

风机对电动机来说是一种“负载转矩与转速成平方关系”性质的负载，即:

M=kn 其中k是比例系数。

电机拖动风机时，轴功率与转速的3次方成正比，即:

P=cn 其中c是比例系数。

风机低效率运行的原因是: 风机的工况点一般不在高效区，据有关资料抽样表明:风机负荷率在76%以上仅占15%左右，低于60%的占65%左右。

（二)风量的调节与控制

在实际生产中，总是要对流量进行调节。

通常调节方法有两种:

一种是改变管网特性曲线，也就是所谓的节流调节。管网特性曲线是指管网的总阻力R与管网气体流量Q之间的关系，近似呈二次方的变化关系，即R=kQ。

采用节流阀或进口导流器调节的方法都属于改变管网特性的调节方法。该调节方法只是人为地增加或减少管网阻力，由于风机的特性曲线(P-Q)不变，工作点只能沿着风机特性曲线变化。当需要减小风量时，关小节流阀，管网的阻力增加，输入功率并没有减少。所以这种方法效率低，节能不明显。

第二种是改变风机的性能曲线(P—Q)。当风机的转速改变时，其性能曲线平行下移，当转速从变为时，其流量从变为，达到了流量调节的目的，此时管网的压力也由降低到，压力减小了，其输入功率自然也小了，达到了节能的目的。

在调速过程中，流量Q、管网压力P、输入功率P与风机转速的关系见式：

流量与转速、管网压力与转速、轴功率与转速的关系

(三)水泵的变频调速节能原理

水泵的种类一般分离心式、涡流式和轴流式三种。

水泵所做的功可以用流量Q和扬程H的大小来反映。

水泵实际输出功率的表达式为:

式中:

—水泵实际输出功率，单位为千瓦(kW );

—液体密度，单位为千克每立方米(kg/m);

g一重力加速度，为9.81m/s ;

Q—水泵实际流量，单位为立方米每秒(m/s ) ;

H一水泵扬程，单位为米(m);

一系统的效率(%)。

对于水泵的流量调节也可以用两种方法来实现。

第一种方法是调节安装在水泵口管路上阀门开度的大小，其实质是改变出口管路上的流动阻力，从而改变泵的工作点。这种方法输入功率减少不多，节能效果差。第二种方法是变速调节，变速调节本质是使系统的性能曲线下移，从而改变系统的工作点，达到改变流量的目的。

根据流体力学泵的相似定律可知，变速前后流量Q、扬程H、功率P与转速n的关系见式:

流量与转速、扬程与转速、轴功率与转速的关系

在实际情况下，平方转矩关系、线性流量转速关系、轴功率立方转速关系不一定完全成立。一般的规律是泵工作的实际扬程越小，轴功率与转速间的关系越接近立方关系，采用转速控制所产生的节电效果越好。

对于那些高扬程的水泵，采用变频调速控制其节能效果将不显著。

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二、制冷机运行与管理中的节能措施

蒸发温度不变，冷凝温度越高，制冷机的单位耗功越大，单位制冷量越小。在制冷机实际运行中，应尽量降低冷凝温度，

常用的方法有:增加冷凝器的冷却水量，降低冷却水的水温;冷凝器应定期清洁除垢，经常放空气、放油;冷凝器应安装在通风效果良好的位置;冷风空调机的室外机周围应有足够的通风空间，尽量避免太阳直晒。

在冷凝温度一定的情况下，蒸发温度越低，制冷机的单位制冷量越小，单位耗功越大。在制冷机运行中，应保持适当的蒸发温度，

常用的方法有: 一合理匹配制冷机的制冷能力与制冷负荷，根据制冷负荷大小适当调整制冷压缩机的运行台数;

经常检查节流阀开启度是否适当，是否有堵塞现象，必要时进行调整和清洗;

根据蒸发器结霜情况，要适时进行除霜等。

离心式压缩机由于具有“喘振”和“堵塞"工况点，其高效工作范围在40%～100%负载，在选择确定压缩机容量和台数时，应尽可能选用单机制冷量大的制冷机组，以减少运行台数。

三、制冷压缩机节能技术

(一)采用就地补偿节能技术

在制冷系统中，制冷压缩机一般按最大功率工况选配电机，为了安全运行，这是正确。

而在实际运行中，制冷工况是不断变化的，其电机往往处于轻载状态下运行，导致电机的功率因数降低。为此，可采用就地补偿措施或选配电机节电器提高功率因数。

电机节电器采用微处理器数字控制技术，控制瞬变电压和谐波电流，在不改变电机转速的情况下，动态调整电机运行过程中的电压和电流，减少电机的损耗，合理匹配输出转矩，减少温升和噪声，同时电机节能电器还具有软起动功能。

（二)采用变频控制节能技术

对压缩机运行情况进行适时调整与控制，使其保证在的高效区运行，是节省电能最有效的手段。变频压缩机具有控温精度高、运行高效、节能等优点，在制冷系统中采用变频器来实现变速控制，已成为制冷压缩机技术的发展热点。

变频控制通过对压缩机转速的适时调节来改变制冷量的供给。变频空调开始工作时，通常以最大功率、最大风量进行制冷，以便能迅速接近设定温度。当达到设定温度后，压缩机便进入低速、低能耗状态运行。

通过采用变频调速控制技术，极大地提高了制冷压缩机的制冷系数(能效比)。变频控制压缩机使低速运行范围得到了扩展，大大降低了功耗。目前将数字化技术与变频技术结合可进一步提高压缩机的控制精度，根据环境温度的变化精确控制其转速，实现了无级调速，可使压缩机始终处于最佳的工作状态。

第十二章 电化学工业的主要节能技术

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一、合理选择和设计电解槽

二、改进生产工艺

在电化学生产过程中，许多因素影响反应过程的速度和质量。比如电解液中各种成分的比例，电解液的温度，添加剂的多少以及两个电极间的极距、阴极沉淀物的多少等。

（一） 溶液的控制

在表面处理过程中，电镀液通常都是由多种成分组成的，既有主盐，又有导电盐、络合剂、阳极活化剂、光亮剂、整平剂、润湿剂、应力消除剂等。各种成分起着各自的作用。在生产过程中，往往有多个反应同时发生。这些不同的反应之间又有相互影响。既可能相互促进，又可能相互制约。

因此，一定要对电镀液的成分充分研究，选择具有良好性能的配方，这是保证生产过程高质量运行的基础。在生产过程中，及时补充主盐，控制好溶液成分，以降低溶液电阻，往往会起到节能降耗的明显作用。

（二） 温度控制

适当升高电解液的温度可以促进电化学反应的速度，加快反应过程的进行。比如，在氯碱工业中，适当提高电解槽的温度，对电解槽的正常运行有利。因为槽温升高，氢气和氯气带出的水分增多，是电解液的碱浓度提高，不但有利于蒸发工序降低蒸汽消耗，而且可以降低氢气和氯气在电极上的析出电位，从而降低平均槽电压，起到减少电耗的作用。但是，如果槽温过高，会使槽内充气度增加，知识槽电压相应升高。如果槽内溶液沸腾，大量的水蒸汽将会带走氢气和氯气，引起NaCl结晶，堵塞隔膜，导致运行状况严重恶化。

因此，在运行的不同阶段中，必须严格掌握好温度，保证生产过程的顺利进行。

（三） 以低毒、无毒工艺代替毒性较强的工艺

我国对电化学加工中造成的环境污染，有很严格的限制措施。生产厂家必须对产生的三废进行治理。这样既会造成人力、物力和财力的浪费，也会造成能源的大量消耗。因此，改进电化学加工工艺，以低度无毒工艺代替毒性较强的工艺，是一项刻不容缓的工作。近年来，国内外无氰电镀有了较快的发展，无配位剂和各种非氰配位剂工艺代替了氰化物电镀工艺，氰化镀锌已经大部分被氯化物镀锌和碱性无氰镀锌代替。改进的结果不仅减小了三废治理的难度和压力，也节省了相应的大量能源消耗和资金在某些镀种中，有毒气体排放的减少，可以减少排风消耗的电能。长期计算，这也是一笔可观的节能效益。

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（四） 采用电流效率高的工艺

各种不同的电镀工艺电流效率有较大的差别，表中列出了几种不同镀种的电流效率对比。

几种不同镀种的电流效率

从表上可以看出，不同镀种的电流效率明显不同。因此，应当在满足电镀要求的情况下，尽量选择电流效率高的镀种。如采用高速镀铬，电流效率比普通镀铬可提高一倍左右。而选用氯化物镀锌，可以达到相当高的电流效率。

三、改进电极

电极是电解槽必不可少的组成部分。工作时，电极一方面将直流电压加到电解槽上，通过大电流。另一方面阳极和阴极往往也参与整个反应过程。因此，电极性能的好坏对电化学过程有举足轻重的影响。

（一） 改进阳极

阳极分为可溶性阳极和不可溶性阳极两种。电解精炼时，常以粗金属和废合金为阳极；电解加工以及电镀金、银、锌、镍、铜时，一般以相应的纯金属做阳极。电解水或电解合成时，使用石墨、碳等作为不溶性阳极。

1. 氯碱生产的阳极改进

在氯碱工业中，采用隔膜法电解时，如果使用石墨阳极，会在工作过程中逐渐消耗，使得电极变薄，电极间距加大，增大耗电量。如果改用以钛为基体，外涂氧化钌—氧化钛活性层的阳极，本身内阻小，压降小，工作过程中不损耗，外形尺寸稳定，因而可以减小电极间距。在相同电流密度下，使用金属阳极可比石墨阳极节电15%～20%。

2. 电解铝生产的阳极改进

在电解铝工业中，碳素阳极的过电压较高，一般为450～500mV，占总槽电压的10%～12%，造成很大的电能浪费。

硼化钛具有耐高温、抗腐蚀、高硬度、导电好等特点，并能被铝液良好地浸润。在电解槽阴极底部涂上一层硼化钛，能够缩小电解槽的级距，起到降低电耗，提高电流效率，延长使用寿命的作用。实验证明，涂层后，电流效率可提高1.5%左右，吨铝节电230kW·h。

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（二） 阴极的改进

阴极工作在较负的电动势下，不易受电化学腐蚀。大多数阴极为固态阴极，也有液态的阴极。如氯碱工业中，某些电解槽使用液态的汞做阴极。在阴极附近通入纯氧或空气，使氧化还原反应代替阴极的氢反应，可使理论分解电压降低1.21V，大幅度降低了耗电量。

（三） 惰性阳极的开发

传统电解铝成本高，污染严重，而采用惰性电极材料，具有高效率、低能耗、低成本和无污染等诸多好处。近几十年来，这方面一直是国内外研究的热点，电解槽在采用惰性阳极技术后,各类技术经济指标都将有明显的提高。主要包括：

（1） 能耗降低20%～30%；

（2） 无碳耗，阳极气体为，无温室气体和致癌物质；

（3） 成本降低20%以上，生产稳定，不（或少）换电极，无阳极效应。

四、使用添加剂

五、采用高效电力整流电源

六、降低点解、电镀设备直流网络的压降损失

七、及时检测电解、电镀设备的运行状态

八、加强电解槽的保温及余热回收

九、采用计算机控制技术

第十三章 电加热节能技术

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二、电加热设备的特点与种类

（一）电加热设备的特点电加热设备与燃料加热设备相比，具有以下优点：

1.热效率高

一般为40%～70%，高的可达80%～90%。

2.电热功率密度大

电加热炉可以在较短时间内，例如几分钟，甚至几秒钟内，快速将物料加热到所需的温度。电加热炉还可以将物料加热到燃料炉达不到的温度。例如，钨的熔点在，要熔炼钨只能用电炉。

3.温度控制准确

电加热炉普遍采用自动控制技术，能够准确控制电炉温度。温度偏差可以稳定保持在，有的精度还可以更高。还可以按照工艺要求设置较精确的升温、保温和降温曲线。

4.炉内气氛易控

电加热炉工作时，有的需要抽成真空，有的需要添加某种气体，有的甚至可以在不同的炉段内分布充入不同的气体。

例如，硅钢带卷的连续退火炉需要在不同的炉段充入不同的气体

5.易于实现生产过程的自动化和机械化

电加热炉往往具有功能较强的自动化控制系统，易于实现生产过程的机械化和自动化，改善劳动条件，提高生产率。对环境造成的污染较小。

但是，电加热设备耗电量大，单位热能价格较高，而且，电炉成套设备的一次性投资较高。

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第二节 电加热设备节能技术

一、电加热设备节电管理

电加热设备的节能管理应从维护使用、生产调度、工艺控制、定额考核、目标管理等多方面着手，制定出完善的规章制度，并认真组织实施，保证电加热设备高效率运行，以达到优质高产低耗的目的。

（一）电热设备的选型

严格按照工艺的要求，合理选择电加热炉的炉型，尽量选用高效的电热设备。采用热容小、热导率低的轻体耐火保温材料，采用先进的加热元件。

（二）加强维护保养，减少设备热损失

加热设备炉内温度高，长期使用后，炉门、炉盖、观察孔、测温元件孔的易烧损变形，使电加热设备密封不严，炉内高温气体溢出，炉外冷空气吸入，形成对流热损失。同时，因高温气体的外溢伴随辐射热损失增大。因此电加热设备的检查、维护、检修和保养工作是十分重要的。

（三）尽量实行集中生产，减少空载损失

电加热设备及其附属构建都有一定的损耗，包括电气装置自身的电阻损耗、炉体和工装夹具的蓄热、散热损耗等。在加热产品产量一定的情况下，开炉次数越多，时间越长，一次装入工件量越少，则这一部分的损耗就越大。因此，在工作品种多、数量少情况下，应进行合理调度生产，尽量将应加热工件集中，让电加热设备能连续满负荷运行，减少开炉次数和空载升温次数，减少空载损耗。

（四）制定科学的工艺操作规程，严格按工艺要求进行维护

被加热工件或材料都有一定的工艺要求，应该按照工艺要求，制定出相应的工艺操作规程，并通过岗位培训和相关的制度约束，保证在生产过程中，操作人员能严格按操作规程进行操作。

操作时，要尽量减少开启炉门、炉盖次数，尽量缩短开启时间和装出料时间，以减少电加热设备的辐射热损失，降低被加热工件或材料的单耗。

（五）加强定额考核，促进电加热设备高效经济运行

单位产品耗电量是考核耗电设备、生产工艺和操作水平的综合指标，科学合理地制定出各种产品的电耗定额，制定完善的考核制度，严格考核、奖惩兑现，是实现节能降耗促进电加热设备高效经济运行重要手段。为此，应结合国家、地方、行政关于电加热设备的相关校准，科学合理地指定各种产品的单耗定额指标，充分调动操作人员的积极性，达到节能降耗的目的。

（六）回收利用余热

各种电加热设备的余热普遍没有得到利用，这是节电技术中值得重视和研究的一个问题，电加热设备产生的余热，大致有以下三种：

（1）高温烟气余热。如铁合金炉、炼钢电弧炉等，其烟气量很大，可回收直接利用于预热炉料、入炉冷空气或间接利用加热热水或入炉冷空气等。

（2）高温产品的余热。如加热或熔炼后的钢锭、钢渣、电石、铸件等在冷却过程中放出的大量的热量，可回收利用来预热物料、干燥、取暖等。

（3）可燃废气回收。如电石黄磷炉的废气，一般除带有物理显热外，其中还含有大量可燃化学成分用其直接燃烧来加热热水以产生水蒸气进行利用等，均可收到节能降耗的建筑效果。

二、电阻炉节电措施

工业生产中的典型电阻加热炉，多为间接加热炉。电加热设备在企业中应用量多、面广、耗电量最大、效率低，具有很大的节点潜力。电阻炉常采用以下节能措施：

（一）改进工艺、简化流程

改进升温曲线，缩短加热时间。在热处理工艺中，对加热时间、温度，长期以来都有严格规定，加热时间一般包括从开始加热到工件表面温度达到规定温度的升温时间和以此为开始相当于升温时间的1/5～1/4的保温时间。但研究实验表明，工件表面达到工艺温度时其心部也能很快达到规定温度。因此，取消保温阶段，缩短加热时间，是一项可行的节电技术措施，节电率可达到20%。

（二）尽量减少电阻炉的蓄热和散热损失

电阻炉的蓄热和散热损失是其最大的一项热损失，一般占总输入能量的20%～35%。

老式电阻炉多采用黏土砖和硅藻土砖作耐火隔热保温层，保温性能差。

与多孔轻质耐火砖相比，电耗要高25%左右，

与硅酸铝纤维炉衬相比电耗要高50%以上。

以此，应采用耐火纤维、轻质砖等轻质、高效隔热材料作炉衬，减少炉壁的散热和虚热损失。另外，还可在耐温、耐火及隔热层外加一层由矿渣棉、高温超轻质珍珠岩等构成的保温材料。用硅酸铝纤维毡改造各种电热炉炉衬，可以收到明显的节能效果。改造后，升温时间可以缩短30%～70%，节电30%～60%。

（三）改善电热元件性能，增强热辐射能力

电热元件发热性能的好坏直接影响到加热速度。应按照工艺要求，合理选择电热元件的种类。科学设计电炉内电热元件的安装位置和传热条件。

（1）在炉内涂刷远红外涂料，或采用远红外加热器，或在中温电阻炉的螺旋形电阻丝内放置碳化硅管等措施，可取得20%以上的节电效果。

（2）在炉内壁喷涂高温节能涂料以及增加炉衬内壁的黑度，强化炉内的热交换过程，使工件被迅速加热，从而提高电阻炉的热效率，是电加热设备的一项有效地节能措施，在电加热设备节能改造中得到了广泛的应用。常用的高温节能涂料多是以碳化硅为主要材料，加入一定数量的增塑剂、烧结剂和高温黏结剂制备而成，将涂料喷涂到加热炉内表面，喷涂厚度一般控制在0.1～0.2mm，最多不超过0.5mm。采用节能涂料后，电加热设备的节能效率能达到5%。

（3）为了减少电加热设备外壁的散热损失，将设备外壳用银粉漆喷涂，根据实验，喷涂银粉漆外壳的电加热设备散热损失比普通灰漆低20%左右。

（四）改进夹具及料框，减少夹具、料框的吸热损失

在加热工件、物料的同时，往往要使用部分夹具、料框。据测算，夹具、料框的吸热占总输入热量的18%～20%。因此，工件、物料加热时应尽量使用结构合理、重量轻、数量少的夹具、料框，并选用密度小的材料作夹具及料框，以减少吸热损失。

（五）减少线路损耗

电阻炉的电热元件自身电阻一般较小，供电电流很大。因此，电源变压器或交流装置等与炉子的距离应尽可能短，以减少供电线路的功率损耗。

（六）加强电阻加热设备的密封，防止热“短路”

提高炉门、炉盖和热电偶插孔处的密封程度，尽量避免从炉内外壁直通炉内壁使用金属件，防止热“短路”。减少进出炉的输送装置的体积和重量，以免带出过多的热量。

（七）采用大容量的电炉，减少单位产品的耗热量

尽可能采用大容量的电炉，减少单位产品的耗热量。尽量采用连续式电炉，合理安排生产，加强计划调度，减少电炉的热损失。改善炉内功率和温度分布，强化传热过程，提高生产率。改进操作以及装料量

第十四章 照明节能技术

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第一节 照明与光源

一、 概述

照明与人们的上作和日常生活密切相关，占有重要位置。世界上，照明用电占到全球用电总量的10%～20%。我国照明用电占全国总用电量的12%左右，年照明用电量已超过1500亿kW·h。据专家初步估计，照明节能率可以达到20%左右。因此，节约照明用电，可以大幅度地节约能源，减少污染。

在“十一五”时期，我国政府继续大力推进绿色照明工程，继续提高高效节能灯具和其他高光效、长寿命光源的应用率；广泛深入持久开展绿色照明宣传，增强全社会的照明节能意识。同时，国家也适时开展“十城万盏”LED照明推广试点，目前已有21个城市进行LED照明试点，而最终将产生十个LED照明推广示范城市，这些城市的经验将向全国推广。

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（九）高频无极荧光灯

高频无极荧光灯也称为高频等离子体无极放电灯，是近年来国内外开发的一种新型光源。

它的工作原理是:将频率为几兆赫兹的高频电磁能量以感应方式耦合进灯泡内，使灯泡内的气体放电而产生等离子体，汞原子受激发而发射紫外线，灯泡内壁荧光粉受紫外线激发产生可见光。

这种灯工作原理比较复杂，综合运用了电子、等离子体、磁性材料等高新技术，其光源效率可达60lm/W。由于没有灯丝或电极，使用寿命很长，可达数万小时。能在一定范围内连续调光，且显色性好，无闪烁现象，瞬时启动性能比白炽灯更好，特别适合于需要长期照明而灯具更换困难的场所。

其缺点是价格较高，有电磁干扰。

微波硫灯也是一种无极灯，利用硫代替汞作为发光介质。其工作频率更高，达2 450MHz。微波硫灯具有高频无极荧光灯的诸多优点，没有汞污染，而且其光谱中可见光比例高，更接近自然光。微波硫灯可广泛应用于各种大型场所，被誉为“21世纪的新光源”。

（十）LED ( Light Emitting Diode，简称LED)半导体光源

LED发光二极管是一种半导体PN结，电流流过时可以发出光。

早期的发光二极管(LED)虽然能发出多种彩色光线，但只能用于指示、显示和装饰等方面，不能用于日常照明。直到20世纪90年代中期，第三代半导体材料氮化稼的突破，特别是白光LED的问世，才使LED进入了照明领域。白光LED半导体光源具有电压低、能耗小、寿命长、可靠性高等突出优点。由于其发光原理与白炽灯和气体放电灯都不相同，因此LED光源的能量转化效率非常高，白色LED发光效率可超过100 lm/W，理论上同样亮度的LED半导体光源耗电量仅为普通白炽灯的10%。与荧光灯相比也可以达到50%的节能效果。最近十年中，LED的质量也有大幅度提高，而制造成本却下降到早期产品的1/10。正常情况下使用LED，其光衰减到70%的标称寿命，可达10万小时。

LED是一种冷光源，产生的热量很少。它既不需要高压启动，也不会造成汞污染，具有白炽灯和气体放电灯无法比拟的优点。目前，LED半导体光源除了用于指示、显示和装饰等方面外，主要用于液晶显示器的背光显示、LED显示屏和景观照明，也可用作汽车尾灯和交通信号灯。今后，随着技术的不断完善，光效和功率的不断提高，LED半导体光源会在更多领域发挥越来越大的作用。

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（十一）光纤照明

光纤照明系统是由光源、反光镜、滤色片及光纤组成，光源既可以是普通电源也可以是通过太阳能光伏发电产生，而最直接的方法是直接利用太阳光作为光源。将室外的自然光透过采光罩导入到照明系统中进行重新分配，经过光导管(光纤)传输和强化后由系统底部的末端附件(室内末端投射装置)把自然光均匀高效的照射到室内，带来自然光照明的特殊效果。

光纤照明具有其他方式不可代替的优势，

一是装饰性强。通过光纤输出的光，不仅明暗可调，而且颜色可变，是动态夜景照明相当理想的方法。

二是安全。光纤本身只导光不导电，不怕水、不易破损，而且体积小、柔软可弯曲，是一种十分安全的变色发光塑料条，可以安全的用在高温、低温、高湿度、水下、露天等场所。在博物馆照明中，可以免除光线中的红外线和紫外线对展品的损伤，在具有火险、爆炸性气体和蒸汽的场所，它也是一个安全的照明方式。

太阳能光纤照明，是直接地把太阳光引入室内进行照明。1㎡的聚光面积，其照度高于5OOW的白炽灯，全年可节电4500左右，并可以起到日光浴的作用，经济效益和环境效益显著，发展前景广阔。

光纤照明具有单个光源具备名个发光特性相同的发光点，无紫外线、红外线光可自动变换光色，光与电分离，可重复使用，节省投资:发光点小型化，光线柔性传播，集光效率高，系统发热低于般照明系统，无电磁干扰，色彩柔和而纯净等诸多优点，可适用于室内装饰、水景照明、城市建筑、园林绿化，道路照明、易燃易爆场合、古建筑及交物照明等场合。

但是，由于目前光纤照明的主要光源是利用太阳光，因此受太阳光独有的局限性，只能在白天收集阳光，受天气影响大，光源不稳定。在阳光普照的日子，效能最高。白天必须储存能量，以供晚间及多云的日厂的需求，能源产量取决于收集阳光的面积太小。另外，光纤造价高昂、市场开发不够、光纤不能抗紫外线和高温、构造相对比较复杂也是制约光纤照明应用的主要因素。

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老式T12的荧光灯管径为38 mm，耗材多，光效低，目前己逐步被细管径荧光灯替代。T8荧光灯管径，在光通量相同的情况下，比T12荧光灯节电10%～20%，光效提高15%，节材30%，表面亮度提高20%。近年推出的T5荧光灯一方面采用更细的管径（），另一方面又采用稀土离子激活的三基色荧光粉，而且使用电子镇流器，使其比T8荧光灯又能节电20%～30%，光效为106lm/W，寿命可达16000h。

紧凑型荧光灯是一种灯管和镇流器一体化的灯种。可以用电感镇流器，也可用电子镇流器。使用电子镇流器的称为电子节能灯。紧凑型荧光灯采用了稀土三基色荧光粉，具有光效高(是普通白炽灯的4～5倍)、寿命长(是普通白炽灯的5～8倍)、节电显著、体积小、启动快、无频闪噪声等一系列优点。其价格逐渐降低，功率范围越来越大，目前已经开发出2DOW的大功率灯种。紧凑型荧光灯是替代白炽灯最理想的灯种。自镇流荧光灯应配用电子镇流器。

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三、选择高效灯具

电光源只是灯具的一个重要部分，其他部分还有灯罩、灯的安装或悬挂部件以及装饰部件等。灯具整体性能的好坏，对照明效果和节能影响很大，如果灯具配光不合理、效率低，能量损失可达30%～40%。

选用灯具时，在保证照明质量的前提下，优先选用开启式灯其，少采用带格栅、保护罩等附件的灯具。

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要根据使用场所选择合理的配光，房间高而窄时，应选用窄配光灯具；宽而矮的房间，应选用宽配光灯具。

应优先选用块板式灯具。块板式灯具通过块板的反射作用，使反射光改变路径，离开灯泡，从而减少了灯泡对光的吸收。这样可以增加光的输出量，提高灯具效率，也能延长灯的寿命。一般来说，块板式灯具能提高效率5%～20%，节能效率明显。

要选用光通量衰减少、终止光通量保持率高的灯具。这就要求灯具反射面的反射比高，衰减慢、配光稳定，易于维护和保洁。

有些灯种，比如LED灯，单个灯功率较小，需要多个灯组合使用。设计灯时就应考虑各个灯的组合位置，光线的反射、聚集等。

电感镇流器又分为普通型电感镇流器和节能型电感镇流器，普通型电感镇流器自身功耗占到整个灯功耗的近20%。例如，一支40W的荧光灯，其镇流器功耗约为8W。节能型镇流器是近年来提出的改进型电感镇流器，它的自身功耗约为普通型电感镇流器的一半，而寿命与其相当。

电子镇流器自身功耗很小，仅相当于普通型电感镇流器的1/3～1/4。使用电子镇流器节电效果明显。

不同工作场所的照度水平应有所区分。如分为工作区，通道区、非重要等，选择照度时应区别对待。要求照度高的场所不宜采用一般照明方式，可增设局部照明或采用混合照明方式。

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六、采用照明节电控制措施

设计照明线路时应尽量细化，一个开关控制的灯数不宜太多。开关位置安排要适当，便于随手开关灯。近窗户的一排灯应单独设开关，可根据自然光的强弱控制灯。充分利用自动化技术，对照明灯具的开关和照度进行控制，可以有效地减少电能消耗。有些建筑物的楼梯和走廊，夜晚人员走动较少，可以利用光控和声控技术，对照明进行控制，有人来时灯亮，没有人时，灯熄灭。

对于一些路灯照明，设定好时间，实行自动开关。要根据季节修正开关时间，避免早晨天已很亮了，路灯仍没有熄灭的现象。有些路灯下半夜几乎无人通过，可以采用某些节电措施，如可以通过降低电压的方式，减小灯的照度和功率。

七、采用智能照明控制系统

对于大功率的公共照明系统，可以加装节能效果明显的智能照明控制调控设备。

技术性能较好的是智能照明节电器。这种装置采用了电力电子和计算机控制技术，实时采集系统的输入和输出电压，并与最佳照明的要求进行比较。通过计算机控制，使照明系统工作在最佳状态。这种装置可以全面满足照明系统的多种调控要求，提高照明系统的照明效果和最大节电率。它还能精确地稳定输出电压，将其稳定在±2%以内，进而起到节电10%～20%的作用。同时，它还具有软启动、慢斜坡的功能，可以有效减小电光源启动时的冲击电流，提高灯的寿命。

目前较为成熟的智能照明控制系统有两种。一种是依托于楼宇设备管理系统的照明系统控制;另一种是相对独立的智能照明控制系统。前者一般是在楼宇自动化现场总线的基础上开发而成，功能完善，控制能力强大。可以完成智能照明控制、光线感应控制，定时控制，电动百叶窗控制，通风和温度控制，供热控制及风机盘管通风设备控制等。

智能照明控制系统可以对不同时段、不同环境的光照度进行精确设置和合理管理。运行时能够充分利用自然光。只有当必需时，才把灯点亮或点亮到需要的程度。可以利用最少的电能达到所需的照度水平。节电效果非常明显。一般可达30%左右。

智能照明控制系统采用了有源滤波及功率因数校正技术，降低了电网的谐波成分，提高了功率因数，保证了供电质量。这种系统还具有稳定供电电压的能力，可以避免过高的电压对电光源造成的损害，抑制冲击电压和浪涌电压，延长电光源的寿命。另外，还具有软启动和软关断功能，使得灯具寿命得以延长。

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第三节 采用高效电光源节电量的计算

在光通量条件相同的情况下，采用高效电光源是照明节电的主要措施。其节电量的计算内容主要有两个，一个是寿命节电量，另一个是年节电量。

一、寿命节电量的计算

寿命节电量按下式计算:

考虑电光源的节电量见下式:

式中:

—寿命节电量，单一位为千瓦时(kwh)

—原用灯功率，单位为千瓦(kW );

—原用灯镇流器功率，单位为千瓦CkW);

—高效灯功率，单位为千瓦(kW );

—高效灯镇流器功率，单位为千瓦((kW );

—高效灯寿期，单位为小时(h);

—电光源节电率。

二、年节电量的计算

年节电量按下式计算:

考虑电光源的节电量见下式:

式中:

—年节电量，单位为千瓦时(kWh);

—年照明时数，单位为小时(h)。

[例题]用一支11W紧凑型荧光灯代替一支60 W白炽灯，可以认为其光通量大致

相同。紧凑型荧光灯的有效寿期为2500h，电子镇流器的功耗为3 W，年照明时数为2000h，节电率0.75，替代使用后，寿命节电量和年节电量各是多少?

[解]

计算寿命节电量:

还可以计算寿命节电量:

计算年节电量:

还可以计算年节电量:

使用两种公式计算的寿命节电量和年节电量大体相同。