节电技术及其工程应用 最新版 刘利军 编著 2011年版.pdf

书 书 书内 容 提 要本书较为全面地阐述了节电技术的基本概念和基础理论，列举了一些常用的节电方法和节电应用电路及节电产品，内容系统全面、实用性高、可读性强。本书共分8章，主要内容包括：节电的意义及相关知识、照明节电技术及节电装置、交流电动机节电理论基础及合理选择、电动机节电控制应用技术、无功补偿节电控制技术、谐波的基础知识及滤波节电技术、电加热及空调节电技术与应用、节电产品及节电装置的应用。本书可供从事节电工作的工程技术人员、管理人员学习使用，可作为技工学校、职业学院、技师学院师生的教材及中高级电工和技师的培训教材，也可供大中专院校机电类专业师生参考。图书在版编目（C I P）数据 节电技术及其工程应用刘利军编著.北京：中国电力出版社，2 0 1 0.9 I SBN9 7 8 7 5 1 2 3 0 8 0 0 8.节.刘.用电管理节能.TM9 2 中国版本图书馆C I P数据核字（2 0 1 0）第1 6 6 8 3 7号中国电力出版社出版、发行（北京三里河路6号 1 0 0 0 4 4 h t t p：www.c e p p.c om.c n）北京丰源印刷厂印刷各地新华书店经售*2 0 1 1年1月第一版 2 0 1 1年1月北京第一次印刷7 8 7毫米1 0 9 2毫米 1 6开本 2 3印张 6 3 9千字印数0 0 0 13 0 0 0册 定价4 8.0 0元敬 告 读 者本书封面贴有防伪标签，加热后中心图案消失本书如有印装质量问题，我社发行部负责退换版 权 专 有翻 印 必 究随着生产力的进步和工业现代化的发展，能源消耗的速度也越来越快，远远超过了人口增长的速度，而煤、石油、天然气这些主要能源是不可再生的。据世界能源组织（I EA）报道，按照现在的经济发展速度，预计世界能源储量只能再用几十年。能源问题已经到了非常严峻的地步，节约能源作为人类共同面临的重大问题，已引起世界各国的高度重视。电能是提高现代人类生存质量不可缺少的能源之一，也是人类社会生存和发展的物质基础。节约电力资源是节能的重要内容，对于以火电为电能主力的我国来说，节约电能的同时还意味着节约了大量的煤炭，减轻了对生态环境的损害。我国在经济飞速发展的同时电力越来越紧张，能源的供需矛盾已成为制约我国经济建设和生产发展的重要因素。近几年，电力供应形势紧张，使得部分电网在缺少备用容量甚至零备用的情况下运行，对电网安全造成巨大威胁。电力需求缺口巨大，为了维持经济的持续高速发展，提高能效、节约能源就成了重中之重。为此，国务院从战略和全局的高度提出了“节约与开发并重，把节约放在首位”和“高度重视节约能源和原材料，提高资源利用效率”的方针，并做出了关于加强节能工作的决定以及在“十一五”期间GDP能耗降低2 0%左右的约束性指标，把节能减排列为重要国策，号召全民节约用电，建设节约型社会。为响应国家号召，节能减排发展低碳经济，提高人们的节电意识，特别是提高从事节电管理人员、技术工程人员以及相关专业人员的节电理论和技术水平，很好地掌握节电的一些基础知识和技术技能，特此编写本书，以供广大读者在节电实践中学习和参考。本书本着理论联系实际、突出实用性的原则，以通俗易懂的语言和简明扼要的文字及图表，较为全面系统地阐述了节电的基本概念、原理，各种用电负载的结构、节电控制方式及种类，部分节电产品的实际应用电路及应用实例等。本书在编写过程中，山东省节能办公室主任郑晓光给予了高度关注，还得到了山东瑞斯高创股份有限公司董事长刘黎明及多家生产厂商的支持，北京理工大学彦波教授对本书提出了宝贵的建议和意见。车伟、胡建香、王智林等为全书的图、表绘制、排版也付出了辛勤的劳动，在此一并表示衷心的感谢。本书参考了国内外相关节电技术领域的许多文献，在此谨向相关作者深表谢意。由于时间和水平有限，疏漏之处在所难免，敬请读者不吝赐教和指正。编 者前言第一章 节电的意义及相关知识11-1 概述11-2 工业企业供电损耗及降损措施51-3 节电方案的制订和实施1 3第二章 照明节电技术及节电装置1 62-1 照明的基本概念1 62-2 几种常用电光源的结构原理及节能型光源简介2 12-3 电气照明的节约用电2 82-4 照明节电控制装置3 32-5 路灯专用节电控制装置4 1第三章 交流电动机节电理论基础及合理选择4 83-1 电动机节电的意义4 83-2 三相异步电动机的理论知识4 83-3 电力拖动系统电动机的合理选择5 9第四章 电动机节电控制应用技术9 34-1 电动机的调压节电应用技术9 44-2 电动机的调速节电应用技术1 0 64-3 高压电动机变频节电技术1 4 7第五章 无功补偿节电控制技术1 6 75-1 无功补偿的基本概念1 6 75-2 降低无功、提高功率因数的节电方法1 7 05-3 利用电容无功补偿的节电原理和方式1 7 25-4 异步电动机无功功率就地补偿1 7 45-5 绕线转子异步电动机同步化运行1 8 15-6 无功补偿节电装置产品介绍1 8 3第六章 谐波的基础知识及滤波节电技术2 0 76-1 谐波的基本概念2 0 76-2 无源滤波器2 1 66-3 有源电力滤波器2 1 96-4 滤波节电产品简介2 2 9第七章 电加热及空调节电技术与应用2 3 57-1 电加热设备的节电技术2 3 57-2 感应电加热节电技术及电路设计2 6 07-3 空调节电技术与应用2 7 6第八章 节电产品及节电装置的应用3 0 18-1 节能型机电类节电产品3 0 18-2 动力设备在调速节电方面的合理应用3 0 48-3 节电改造工程实施案例3 0 9附录A 节能型电动机主要技术参数3 2 9附录B C J 2 0系列交流接触器技术参数3 4 6附录C 小型单相变压器的计算3 5 0附录D 部分国产电力补偿电容器技术性能及参数3 5 5参考文献3 6 2书 书 书节约用电不能简单地理解为少用电，不是靠关灯、停机器、拉闸、少工作、少生产而节省电能，其真正含义应该是“有浪费就有节约”，有浪费电就有节电，没有电能浪费也就不存在节电。它是以合理使用电能、提高电能利用率为目标，通过科学管理和科技进步、技术创新，在使用相同电能的前提下取得最大的经济效益，最大限度地提高用电效率，这样的概念和理念才是对节电含义的科学认识和理解。电能浪费的主要表现形式为：输配电线路和供电线路的线路损耗（I2R损耗），线路传输过程中的磁场损耗，分布电容损耗等；由故障引起的损耗，如漏电、局部短路等；动力设备匹配不合理（如“大马拉小车”）而造成的多余有功功率损耗；动力设备运行中的机械损耗、过热损耗、起动过程损耗、工艺不合理损耗等；其他方面如技术落后、设备陈旧、生产工艺落后所造成的多余能耗等。上述这些电能的浪费可以通过现代科技手段、技术措施、技术改造、安装节电设备等进行改良。在保证或满足生产工艺、生产条件的情况下，通过一系列普通的或高科技的节电技术在相同生产量、生产规模的情况下降低多余的电能损耗，使单位电耗降下来，从而达到节约电能、提高设备运行效率和电能利用率的目的，这就是真正意义上的节电概念和节电理论。1-1 概 述一、节电的重要意义能源的开发和控制是一个世界性的课题，它直接关系到人类的生存和发展，没有哪一个国家不在奋力寻求解决能源问题的有效方案。能源的储量是有限的，解决能源问题的重点是能源控制。电能是现代社会大量应用的一种能源形式，其优点是生产和变换比较经济、传输和分配比较容易、使用和控制比较方便等。自从使用了电能以后，人类从繁重的体力劳动中得到了解放，大大提高了劳动生产率，并能完成手工劳动不易或不能完成的生产任务，特别是科技快速发展的今天，电能已成为国民经济、人民生活、工农业生产、科研中不可缺少的能源之一。我国正面临长期性的电力短缺和紧张，电力缺口较大且正在急剧增大，而且我国电力来源的结构（见表1-1）也对未来的电力市场造成了巨大的潜在的威胁，因此节约能源显得尤为迫切，尤其是节电。从表1-1可以看出，火力发电是我国电力的最主要来源。火力发电的原料是煤，它是一种不可再生的能源，但我国已由原来最大的煤炭生产国和消费国转变为进口国，电力成本将因此而不断上扬。并且，随着电力的普及，即使接近亚洲市场的表1-1 我国电力来源结构电力来源所占比例（%）火力发电8 0水力发电1 5核电52 节电技术及其工程应用平均电力使用水平，也会使我国的电力市场不堪重负。如何解决如此严峻的问题？怎样才能降低发电煤耗，减少二氧化碳排放形式的温室效应以及酸雨对环境污染带来的危害？除了抓紧能源的开发外，最有效、成本最低的解决方案就是大力推行节电技术改造。近年来，我国电力发展十分迅速，但仍不能满足国民经济发展和人民生活水平提高的需要，全国持续缺电的状况仍在不断升级，从今后一段时间发展来看，电力仍然是制约国民经济和社会发展的主要因素之一，因此，在加快电力建设的同时，必须重视节电，提高电能利用率，坚决贯彻国家有关“开发与节约能源并重，把节约放在首位”和“高度重视节约能源和原材料，提高资源利用效率”的方针，不论是电力供应紧张还是暂时有所缓解，我们都要始终重视节电工作，节电改造的步伐时刻不能停止，不能有任何松懈，长期牢牢树立节电的意识和理念，狠抓节约用电不放松。为此，我们必须走资源节约型的道路，逐步建立起资源节约型的经济发展结构，在努力开展节能节电的基础上发展电力和能源工业。从全国用电情况来看，节电的重点是工业，工业用电占全国用电量的6 5%7 0%，而且运行效率很低，平均水平比先进国家低2 0%3 0%，据统计降低电耗直接节能的企业只占3 0%，并且电能浪费现象普遍存在；另外，国内先进企业与落后企业间的耗电差距很大，据测算，我国电炉钢、铁合金、电解铝等八大耗电产品的电耗，如果从全国平均水平提高到先进水平，每年可节电上百亿kWh。除上述这些生产技术装备落后而造成的电能浪费以外，设备管理落后、节电观念淡薄、单位产品电耗上升、节电管理水平低、群众节电意识差等方面也是造成电能浪费的重要因素。比如，高能耗企业畸形发展，高能耗产品转入乡镇企业，电力浪费严重。如某小水泥厂年产量仅1 5万t，总耗电量却达到1.9 5亿kWh。一方面节能的任务仍很艰巨，另一方面主要能耗的工业企业在节能方面的潜力很大。据不完全统计，全国有风机、水泵、压缩机1 5 0 0万台以上，耗电占全国总发电量的4 0%5 0%。现在我国风机的平均运行效率为5 0%，水泵的平均运行效率为4 1%，有的仅为5%，如做好这些传动电动机的经济运行或进行节电技术改造、加装节电装置等，只要将系统电能利用率提高1 0%2 0%，便可节电3 0 0亿kWh以上。由此可见，工业的节电空间和市场是十分巨大的，做好工业企业的节电工作意义非常重大，不仅能够在一定程度上缓解能源供需矛盾和促进经济的发展，而且还会为企业带来不可低估的经济效益。综上所述，节约用电，就是研究分析用电过程中电能消耗的规律，采取一些技术措施和管理手段，消除用电不合理和浪费现象，减少电能损耗，提高电力设备和用电设备的利用率和运行效率。节能减排是我国的重要国策，节约用电是我国社会主义现代化建设的基本方针，在发展国民经济中具有十分重要的意义。归纳起来节约用电的意义主要体现在如下方面：（1）缓和电力供需矛盾。通过认真贯彻执行党中央、国务院有关“开发与节约能源并重，把节约放在首位”的方针，取得了显著的经济效益和社会效益。大力倡导节约用电，用节能来缓和能源供需矛盾和促进经济的发展是完全可能的。（2）提高电能使用的经济效益。既可降低单位产品电能消耗，又能在一定的条件下提高劳动生产率和产品质量，从而降低产品的成本，提高企业的效益和市场竞争力。（3）促进工厂企业设备的技术改造和工艺改进工作。由于节约用电工作不断深入，促进了设备的挖潜、革新、改造工作，出现了一些耗电低、效率高的电气设备和用电设备，如低损耗的变压器、高效率节电风机、水泵等。大量使用节电产品、节电装置等一系列由高新技术生产的节电设备，也使节电水平步入了一个新的台阶。二、国内节能形势及国家相关方针政策目前能源问题已