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摘要：随着经济的快速发展，我国的工业取得了较大的进步，工业基本实现了现代化，工业发展速度的加快，使其对电能的需求量呈不断上升的趋势，工业企业是耗能的大户，在当前能源紧张的情况下，如何实现节能，降低损耗是当前工业企业急需解决的重要问题。文中分别从工厂供配电系统中功率因数、变频器、照明系统和其他系统如何实现节能进行了具体的阐述。
关键词：节能 供配电系统 功率因数 变频器
工业是我国国民经济发展中的支柱性产业，对我国经济的快速增长起着极其重要的作用，随着工业发展速度的增快，对电能的消耗量也呈不断上升的趋势。随着全世界能源的危机，如何有效的节能已成为当前工业企业面临的重要课题。我国的工业企业耗能主要集中在工厂，工厂的供配电系统保障着企业的生产经营活动的正常进行，为企业提供生产经营用电及照明用电等，为了有效的节约能源，降低企业的生产成本，在工厂供配电系统中采取节能降耗措施，从而达到节约能源，科学合理用电，促进工业企业的节电工作的开展。
1 提高功率因数节能
1.1 提高功率因数的节能作用
提高功率因數可以有效的减少线路中的电能损耗，降低变压器中铜线的破损率，从而达到节能电能，减少电费支出的目的。
1.2 提高功率因数的措施
（ 1） 提高设备的自然功率因数。
第一，正确选用电动机， 现在工厂的用电设备中，电动机占很大的比例，由于电动机的数量较多，所以占整个工厂用电量的绝大部分，因此要想达到节能的效果，首先需要选择配置合理，高效运行的发电机，这样不仅可以有效的提高生产率，同时也能达到很好的节能效果。发电机的负载率β在不同的区域之间运行，其所消耗的电量也各不相同，可以根据在不同区域运行是的特点区别出经济运行区、运行区和非经济运行区等，所以在电动机运行时的特性表明，电动机经济运行的指标主要由电动机的效率η与功率因数cosΦ来进行体现和反映。这二个方面都与负载率β有密切关系。当电动机的功率因数较高时，可以发现其正处于经济运行区间内，所以在选择电动机时要充分考虑自然功率因素，因为这与节能有着十分重要的关系。
第二，提高变压器的自然功率因数， 当变压器的负荷率小于0.5 时， 功率因数就显著下降， 通常， 保证变压器的负荷率在0.8 左右较好。
（ 2） 采用人工无功补偿装置
通常情况下供电部分会对月平均功率因数对用户有一定的要求，需要达到0.9 以上，因此，工厂如果只简单的依靠提高自然功率因数来达到要求时，则会有很多时间无法达到，在这种时候就需要安装无功补偿设备，从而提高用的功率因数。目前工厂中采用的无功补偿设备多是以并联电力电容器来进行的，根据补偿方式的不同可分为就地补偿和集中补偿二种， 这二种补偿方式各有其优缺点，但在实际应用中，就地补偿的效果较好，可以有效的降低供电线路的变压器的有功损耗，但其投资较大，占有面积较多，维护管理起来有一定的难度，所以在实际设置中大多数工厂还是采用集中补偿的方式来进行的，这样电容器集中安装的变配电所内实现无功补偿，有效的提高了功率因数，减少了无功消耗，这样工厂在消耗同容量的有功功率值时，可以充分的实现节电的目的，从而为企业带来显著的经济效益。
2 变频器节能
（ 1） 变频器节电可以从4 个方面节电：
第一， 软启动，正常情况下，交流电动机在启动时，其启动电流会瞬间达到额定电流的7倍左右，但利用变频调速技术进行启动时，不会有瞬间的强电流通过，即使在启动的瞬间也会控制在额定电流之内。
第二， 节省设计冗余， 工厂内的电动机在选用时就会有冗余，另外在设计时也是按照最高限额进行设计的，所以无论是设计还是选用时都会有冗余，这样在平时运转时就存在严重的浪费。应用变频调速技术后可以有效的把这部分冗余节省下来，变频器根据实际所需要的量进行调速，从而使电动机输出的轴功率也发生着相应的变化，使电动机根据实际需要的功率进行运转，从而达到节能的目的。
第三， 调速节电， 电动机轴上的输出功率和转速及负载转矩之间的关系如下式：
P=TN/97.4
式中： P 为电动机轴上的输出功率； T 为负载转矩； N 为电动机转速。转矩按平方降低特性的电动机如风机泵类， T∝N2， P∝N3， 由此可知， 转速下降， 轴功率变小， 这是变频调速的主要节电原理。
第四， 功率因数高， 一般在0.95 以上， 节省无功， 减轻了变压器的负担。
（ 2） 由于变频器的优异性能， 许多以往采用电磁调速电机的设备都改为变频调速，既节省了电能， 又优化了工艺。变频调速确实是节能降耗的好技术， 已被许多企业认可并采用。
3 照明系统节能
（ 1） 工厂照明系统用电量在全厂用电量中占有一定的比例。照明节能是在保证不降低作业视觉要求、不降低照明质量的前提下， 力求减少照明系统中的光能损失， 最有效地利用电能。在过去的设计中， 白炽灯用得很广泛， 因为它便宜， 安装维护简单， 但它致命的弱点是发光率太低，目前常被各种发光率高的新光源所取代， 在工厂照明系统的设计中， 尽量少用或不用白炽灯， 这样能达到一定的节能目的。
（ 2） 节能灯的附件———镇流器也是耗能产品， 传统电感镇流器耗电量为灯具功率的20%以上， 功率因数仅0.4～0.5， 故其无功损耗和额外线损很大；而新型电子镇流器不仅自身功耗很低，线损也大为降低， 电网质量得以提高。因此， 照明设计中应提倡采用优质节能电子镇流器。
（ 3） 智能节能照明控制器是以微处理器技术和现代电力电子技术为基础开发的高性能产品， 它具有灵活的可编程序控制功能， 降压限压幅度， 开关灯时间任意设定； 控制模式有时控、光控、手控； 能实现全夜灯及半夜灯控制， 且有后半夜再降压调流功能， 节能效果更理想。
使用智能节能照明控制器不仅节约了电能， 还实现了无人值班， 提高了厂区照明的管理水平； 同时， 照明最佳运行方式的设定， 使灯具使用寿命延长， 从而减少维修工作量和设备费用， 控制回路和负载回路分开， 控制回路采用低电压， 使得人身安全得到了保障。
（ 4） 另外， 厂区路灯及厂房内照明采用三相供电， 照明负载三相分布的不平衡会造成一定的损耗。因此在照明设计中要尽力做到将负载平均分配到每相工作， 使三相负载均衡。
4 其他节能措施
4.1 选用节能型变压器
10 kV 级S9 系列电力变压器是全国统一设计的第二代节能型产品，因它体积小、质量小、损耗小、效率高， 得到了广泛的应用。目前已经发展到S9 系列以上的产品； 同时也开始出现了环绕铁心和非晶体铁心变压器，对进一步降低传输过程中的损耗能起到很大的作用。
4.2 选用永磁接触器
永磁接触器是国家节能降耗的重要产品， 它依靠永磁力进行合闸保持， 使合闸线圈在接触器合闸状态下电流为零， 节省了大量的电能。
5 结语
随着工业企业现代化的实现，工业企业有效的实现能源的节约及降低生产经营过程中对能源的消耗量对企业的长远发展具有十分重要的意义。工厂在供配电系统中实现节能，不仅有效的提高了企业的生产效率，降低了生产成本，同时对能源的节约有利于社会的可持续性发展，对企业经济效益和社会效益的实现起到了积极的意义。
关键词：节能 供配电系统 功率因数 变频器
工业是我国国民经济发展中的支柱性产业，对我国经济的快速增长起着极其重要的作用，随着工业发展速度的增快，对电能的消耗量也呈不断上升的趋势。随着全世界能源的危机，如何有效的节能已成为当前工业企业面临的重要课题。我国的工业企业耗能主要集中在工厂，工厂的供配电系统保障着企业的生产经营活动的正常进行，为企业提供生产经营用电及照明用电等，为了有效的节约能源，降低企业的生产成本，在工厂供配电系统中采取节能降耗措施，从而达到节约能源，科学合理用电，促进工业企业的节电工作的开展。
1 提高功率因数节能
1.1 提高功率因数的节能作用
提高功率因數可以有效的减少线路中的电能损耗，降低变压器中铜线的破损率，从而达到节能电能，减少电费支出的目的。
1.2 提高功率因数的措施
（ 1） 提高设备的自然功率因数。
第一，正确选用电动机， 现在工厂的用电设备中，电动机占很大的比例，由于电动机的数量较多，所以占整个工厂用电量的绝大部分，因此要想达到节能的效果，首先需要选择配置合理，高效运行的发电机，这样不仅可以有效的提高生产率，同时也能达到很好的节能效果。发电机的负载率β在不同的区域之间运行，其所消耗的电量也各不相同，可以根据在不同区域运行是的特点区别出经济运行区、运行区和非经济运行区等，所以在电动机运行时的特性表明，电动机经济运行的指标主要由电动机的效率η与功率因数cosΦ来进行体现和反映。这二个方面都与负载率β有密切关系。当电动机的功率因数较高时，可以发现其正处于经济运行区间内，所以在选择电动机时要充分考虑自然功率因素，因为这与节能有着十分重要的关系。
第二，提高变压器的自然功率因数， 当变压器的负荷率小于0.5 时， 功率因数就显著下降， 通常， 保证变压器的负荷率在0.8 左右较好。
（ 2） 采用人工无功补偿装置
通常情况下供电部分会对月平均功率因数对用户有一定的要求，需要达到0.9 以上，因此，工厂如果只简单的依靠提高自然功率因数来达到要求时，则会有很多时间无法达到，在这种时候就需要安装无功补偿设备，从而提高用的功率因数。目前工厂中采用的无功补偿设备多是以并联电力电容器来进行的，根据补偿方式的不同可分为就地补偿和集中补偿二种， 这二种补偿方式各有其优缺点，但在实际应用中，就地补偿的效果较好，可以有效的降低供电线路的变压器的有功损耗，但其投资较大，占有面积较多，维护管理起来有一定的难度，所以在实际设置中大多数工厂还是采用集中补偿的方式来进行的，这样电容器集中安装的变配电所内实现无功补偿，有效的提高了功率因数，减少了无功消耗，这样工厂在消耗同容量的有功功率值时，可以充分的实现节电的目的，从而为企业带来显著的经济效益。
2 变频器节能
（ 1） 变频器节电可以从4 个方面节电：
第一， 软启动，正常情况下，交流电动机在启动时，其启动电流会瞬间达到额定电流的7倍左右，但利用变频调速技术进行启动时，不会有瞬间的强电流通过，即使在启动的瞬间也会控制在额定电流之内。
第二， 节省设计冗余， 工厂内的电动机在选用时就会有冗余，另外在设计时也是按照最高限额进行设计的，所以无论是设计还是选用时都会有冗余，这样在平时运转时就存在严重的浪费。应用变频调速技术后可以有效的把这部分冗余节省下来，变频器根据实际所需要的量进行调速，从而使电动机输出的轴功率也发生着相应的变化，使电动机根据实际需要的功率进行运转，从而达到节能的目的。
第三， 调速节电， 电动机轴上的输出功率和转速及负载转矩之间的关系如下式：
P=TN/97.4
式中： P 为电动机轴上的输出功率； T 为负载转矩； N 为电动机转速。转矩按平方降低特性的电动机如风机泵类， T∝N2， P∝N3， 由此可知， 转速下降， 轴功率变小， 这是变频调速的主要节电原理。
第四， 功率因数高， 一般在0.95 以上， 节省无功， 减轻了变压器的负担。
（ 2） 由于变频器的优异性能， 许多以往采用电磁调速电机的设备都改为变频调速，既节省了电能， 又优化了工艺。变频调速确实是节能降耗的好技术， 已被许多企业认可并采用。
3 照明系统节能
（ 1） 工厂照明系统用电量在全厂用电量中占有一定的比例。照明节能是在保证不降低作业视觉要求、不降低照明质量的前提下， 力求减少照明系统中的光能损失， 最有效地利用电能。在过去的设计中， 白炽灯用得很广泛， 因为它便宜， 安装维护简单， 但它致命的弱点是发光率太低，目前常被各种发光率高的新光源所取代， 在工厂照明系统的设计中， 尽量少用或不用白炽灯， 这样能达到一定的节能目的。
（ 2） 节能灯的附件———镇流器也是耗能产品， 传统电感镇流器耗电量为灯具功率的20%以上， 功率因数仅0.4～0.5， 故其无功损耗和额外线损很大；而新型电子镇流器不仅自身功耗很低，线损也大为降低， 电网质量得以提高。因此， 照明设计中应提倡采用优质节能电子镇流器。
（ 3） 智能节能照明控制器是以微处理器技术和现代电力电子技术为基础开发的高性能产品， 它具有灵活的可编程序控制功能， 降压限压幅度， 开关灯时间任意设定； 控制模式有时控、光控、手控； 能实现全夜灯及半夜灯控制， 且有后半夜再降压调流功能， 节能效果更理想。
使用智能节能照明控制器不仅节约了电能， 还实现了无人值班， 提高了厂区照明的管理水平； 同时， 照明最佳运行方式的设定， 使灯具使用寿命延长， 从而减少维修工作量和设备费用， 控制回路和负载回路分开， 控制回路采用低电压， 使得人身安全得到了保障。
（ 4） 另外， 厂区路灯及厂房内照明采用三相供电， 照明负载三相分布的不平衡会造成一定的损耗。因此在照明设计中要尽力做到将负载平均分配到每相工作， 使三相负载均衡。
4 其他节能措施
4.1 选用节能型变压器
10 kV 级S9 系列电力变压器是全国统一设计的第二代节能型产品，因它体积小、质量小、损耗小、效率高， 得到了广泛的应用。目前已经发展到S9 系列以上的产品； 同时也开始出现了环绕铁心和非晶体铁心变压器，对进一步降低传输过程中的损耗能起到很大的作用。
4.2 选用永磁接触器
永磁接触器是国家节能降耗的重要产品， 它依靠永磁力进行合闸保持， 使合闸线圈在接触器合闸状态下电流为零， 节省了大量的电能。
5 结语
随着工业企业现代化的实现，工业企业有效的实现能源的节约及降低生产经营过程中对能源的消耗量对企业的长远发展具有十分重要的意义。工厂在供配电系统中实现节能，不仅有效的提高了企业的生产效率，降低了生产成本，同时对能源的节约有利于社会的可持续性发展，对企业经济效益和社会效益的实现起到了积极的意义。