《电气节能技术》复习题.doc
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《电气节能技术》复习题
参考教材
孙成宝、金哲编《现代节电技术与节电工程》中国水利水电出版社2005年6月
黄素逸编《能源与节能技术》中国电力出版社2004年8月
1．“十一五”期间节能的目标是什么？
为实现这个目标而实施的十大重点节能工程都是什么？
指出电机系统节能工程的主要内容。
实现十大重点节能工程的保障措施有哪些？
节能的基本原则“五坚持”的内容是什么？
答：
“十一五”期间节能的目标是实现节能2.4亿吨标准煤。
十大重点节能工程是：
①燃煤工业锅炉（窑炉）改造工程；②区域热电联产工程；③余热余压利用工程；④节约和替代石油工程；⑤电机系统节能工程；⑥能量系统优化工程；⑦建筑节能工程；⑧绿色照明工程；⑨政府机构节能工程；⑩节能监测和技术服务体系建设工程。
电机系统节能工程的主要内容：
①更新淘汰低效电动机及高耗电设备，推广高效节能电动机和设备；②提高电机系统效率；③被拖动装置的控制和设备改造；④优化电机系统的运行和控制。
实现十大重点节能工程的保障措施有：
①加强组织领导；②建立严格的节能管理制度；③加大结构调整和技术进步力度；④制定和实施强化节能的政策机制；⑤切实加强项目管理。
节能的基本原则“五坚持”的内容：
①坚持节能与发展相互促进，节能是为了更好地发展，实现科学发展必须节能。
②坚持开发与节能并举，节能优先，效率为本。
③坚持把节能作为转变经济增长方式的主攻方向，从根本上改变高耗能、高污染的粗放型经济增长方式。
④坚持发挥市场机制作用与实施政府宏观调控相结合，努力营造有利于节能的体制环境、政策环境。
⑤坚持源头控制与存量挖潜、依法管理与政策激励、突出重点与全面推进相结合。
2．电动设备的损耗包括哪些方面？
改进电动设备的重点包括哪些方面？
选择电动机时应考虑哪些方面？
电动设备节电的具体做法有哪些？
答：
电动设备的损耗包括：
①电动机损耗；②动力传递损耗（打滑、摩擦等）；
③多余做功损耗；④控制损耗。
改进电动设备的重点包括：
①关于省力和节能方面的劳力和动力的配置是否良好；②设备容量是否适合所需的工作量；③自然能是否有效地得到利用；④主要能量的动力源是否合适；⑤控制损耗是否减少；⑥动力传递方法是否合适。
选择电动机时应考虑以下几方面：
①对于特定机械和作业特性是否是最合适的；②容量是否适合于60%～100%负荷；③转速是否适当；④型式及安装方法是否合适；⑤动力传递方法、负载控制是否适当。
电动设备节电的具体做法：
①采用高效机器减小耗电量；②改进控制方式，提高运转效率；③提高功率因数，节省电费；④改变驱动容量，达到最佳运转状态；⑤防止空转，减小不必要的耗电量；⑥改善动力传递方式，提高运转效率。
3．什么是高效率电动机？
有何特点？
已知某标准电动机额定功率为90kW，负载率为75%时，其效率为92%，若年运行时间为6000h，电价为0.15元/kWh，采用效率为95%的高效率电动机，年节电费用是多少？
若采用高效率电动机，则需额外增加投资6000元，问需几年能将这部分投资收回？
解：
凡是总损耗比标准系列电动机降低20%以上的电动机，称为高效率电动机。
其特点是：
①效率高：
高效率YX系列电动机比Y系列电动机效率提高3%左右，损耗可降低20%～30%。
②效率曲线平坦，额定转差率小，减少运行损耗。
③功率因数有所提高。
④起动转矩大、噪声小、振动小、温升低、寿命长。
⑤电动机成本比标准电动机高30%。
采用高效率电动机，年节电费用为
额外投资的回收年限为
所以，最多3年就能将这部分额外投资收回。
4．某工厂原有电动机为A，其型号为JO2-93-4型，，，。
欲换用电动机B，其型号为Y280M-4型，，，。
试探讨有无更换必要。
解：
①计算临界负载率：
因，，所以
②根据计算出不同负载率时，各个电动机的总损耗，列表如下：
1.0
0.9
0.75
0.60
0.50
0.30
0.20
0
（kW）
100
90
75
60
50
30
20
0
（kW）
A
8.7
7.47
5.58
4.57
3.86
2.83
2.50
2.25
B
——
6.26
5.16
4.25
3.76
3.05
2.83
2.65
根据上表中数据，绘出电动机A与电动机B的损耗曲线，如图所示：
由图和表可知：
对于原用电动机A，当其负载率时，其损耗大于欲换电动机B，所以更换是必要的。
如果，更换后反而造成电能的浪费。
5．绕线式异步电动机同步化运行控制电路如图所示，试说明其电路组成及工作原理。
答：
电路组成元件：
（1）L：
电源相线
（2）Q：
开关，用于接通电源
（3）FU：
熔断器，用于短路保护
（4）M：
绕线式异步电动机
（5）KM1：
异步起动接触器，带有主触点及辅助触点
（6）KM2：
异步起动接触器
（7）R：
转子所串起动电阻
（8）KR：
热继电器，为防止电动机因长期过载，或缺相等原因而引起的非正常运行，致使定子电流过大，温升超过允许值。
除短路故障外，其它故障都可实现保护。
（9）KM3：
同步运行接触器
（10）TA：
电流互感器
（11）KA1：
电流继电器，过流保护
（12）T：
整流变压器
（13）UR：
整流器
（14）A：
电流表
（15）V：
电压表
（16）R1：
限流电阻
（17）HL：
指示灯
（18）KA2：
中间继电器
（19）SB1：
起动按钮
（20）SB2：
同步运行按钮
（21）SB3：
异步运行停止按钮
（22）SB4：
手动恢复异步按钮
（23）S1：
限位开关，为防止未接入起动电阻而起动，避免引起过大冲击电流。
当R全接入时，S1动作使其触点接通，为异步起动作好准备。
（24）S2：
限位开关，为防止转速尚未升到可以牵入同步运行速度即按下同步运行按钮，引起电动机振荡。
当起动电阻全部切除时，S2动作，为KM3通电作发准备。
工作原理：
（1）异步起动：
闭合Q1和Q2，接通电源，将起动电阻全部接入，则S1动作使其触点闭合，按下SB1，则KM1和KM2有电闭合，电动机开始异步起动，指示灯HL1亮。
随着转速上升，逐渐切除起动电阻，当起动电阻全部切除时，限位开关S2动作，其触点接通，为KM3通电作好准备。
若按下SB3，则异步运行将停止。
（2）同步运行：
当转速上升到接近同步转速时，按下SB2，则KM2断电，KM3通电，转子接入直流励磁，电动机牵入同步运行。
（3）手动恢复异步运行：
已处于同步运行的绕线式异步电动机，若欲恢复异步运行时，可按下SB4按钮，则KM3断电，使KM2通电，电动机则恢复异步运行状态。
（4）自动恢复异步运行：
在电动机处于同步运行时，当电动机遇到过大转矩而失步或因励磁电流不足等原因引起定子电流迅速增大时，KA1动作，其触点接通KA2，从而断开KM3，其辅助触点接通KM2，则电动机自动恢复异步运行状态。
6．某工厂（三班制企业）设备装机容量为740KVA，实际使用的负荷量为S=400KVA，平均功率因数为滞后0.95（补偿后）。
设变压器年运行小时数为8700h，正常负荷下工作小时数为6900h。
试问：
配备均能满足负荷需要的10/0.4kV、SL7-800KVA或SL7-630KVA变压器，哪一种变压器更为合适？
该厂是以为基准考核的企业，无功电价等效当量，电价为，供电贴费为100元/KVA。
SL7-800KVA变压器技术数据：
，，，，变压器价格为4.16万元，综合造价为5.4万元。
SL7-630KVA变压器技术数据：
，，，，变压器价格为3.5万元，综合造价为4.3万元。
解：
①对于SL7-800KVA变压器：
变压器负荷率为
基建投资：
年运行费：
其中：
折旧费和维护费
运行人员工资略去不计。
年基本电价费
变压器负荷年用电费
变压器年电能损耗费：
则
故
②对于SL7-630KVA变压器：
变压器负荷率为
基建投资：
年运行费：
其中：
折旧费和维护费
运行人员工资略去不计。
年基本电价费
变压器负荷年用电费
变压器年电能损耗费：
则故
变压器型号
基建投资（万元）
年运行费（万元）
综合造价
供电贴费
合计
折旧维护
基本电费
电能损耗
合计
SL7-800
5.4
8
13.4
0.33
3.84
26.60
30.77
SL7-630
4.3
6.3
10.6
0.28
3.024
26.66
29.94
从表中可以看出，不用计算折返年限，就可以看出，选用SL7-630KVA变压器比较合适。
7．某电网运行电压为11kV，月供电量为，，，运行时间，电网的额定电压为，功率因数。
试确定电网最优运行电压，并分析当不同时，网损率的变化及所节省的电量。
解：
（1）计算电网最优运行电压
由已知可得，取，即
而
则
则
而
这个电阻在电网运行结构没有变化时是不变的。
所以
则电网的负荷系数
则
所以，最优运行电压为
（2）网损率分析及节省电量计算
①当时，即，而
则
所以，
则
所以，网损率降低了
所以，每个月可节省电量为
②当时，即
则
则
所以，
所以，
则
所以，网损率降低了
所以，每个月可节省电量为
8．网络结线方式、负荷、电阻等如图所示，试求经济断开点及经济效果。
已知损失率为，每月小时数为720小时。
解：
由网络图可知，和两条线路是在处断开的，应该是闭合的，则两条线路电阻部分压降分别为
所以，
这表明应由线路向线路转移负荷。
因为
所以，经济运行的调整量为
根据上述计算结果，开关与之间只有一个50A的负荷，故合上断开，比合上断开经济，即经济断开点为点，则调整量为。
验算经济效果：
已知损失率为，则每月少损电量为
验算负荷转移后两线路的压降情况：
则
这说明线路应向线路转移负荷。
而此时
则转移负荷量为，即线路应向线路转移负荷。
但邻近无此大小的负荷，且电压差较小，故不必再进行负荷调整。
9．我国火力发电的发展方向？
答：
（1）发展高参数的大机组
火电厂高参数的大机组效率高、调峰性能好、运行可靠，是今后我国火力发电的发展方向。
（2）采用先进的煤炭洁净燃烧技术。
（3）进一步提高燃煤电厂的效率。
（4）关停和改造小电厂。
（5）积极发展热电联产。
（6）发展燃气－蒸汽联合循环机组。
（7）加紧建设坑口电厂。
10．与火力发电相比，水力发电有什么特点？
答：
（1）水力发电的发电量易受河流的天然净流量的影响，电网中必须一定数量的火力厂与之配套。
（2）电站在运行中不消耗燃料，天然经流量多时，发电量多，但运行费用不增加，根据这一特点，对电网而言，应让水电机组在丰水期多发电，以节约火力发电煤耗，提高电网的经济性。
（3）水电机组启停方便，机组从静止状态到满负荷运行仅需几分钟，因此宜在电网中担当调峰、调频、调相任务，并作为事故备用容量。
（4）水电站主要动力设备简单，辅机数量少，易于实现自动化。
因此运行和管理人员少，运行成本低。
（5）水电站因不消耗燃料，没有有害气体、粉尘和废渣排放。
因此，我国水电事业发展很快，三峡水利枢纽工程其各项规模都堪称世界之最。
11．简述我国风能的利用情况及风力发电的主要发展方向？
答：
风能既是一次能源，又是可再生能源，它可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。
地球上风能资源十分丰富，如果将地面平均风速高于5.1m/s的陆地用作风力发电场，则每平方公里的发电能力为8MW，总装机容量可达24×1013W。
我国是季风盛行的国家，风能资源量面广。
风能理论总储量约为16×1011W，可利用的风能资源约2.5×1011W。
风能资源较好的地区为东部沿海及一些岛屿；内地沿东北、内蒙、甘肃至新疆一带，一年中有效风速超过3m/s的时间为4000－8000h。
截至1996年我国已有大型风力发电机组226台，总容量56555KW。
风能利用主要体现在①风力发电；②风力泵水；③风帆助航；④风力致热。
利用风力发电已越来越成为风能利用的主要形式，受到世界各国的高度重视，而且发展速度最快。
风力发电通常有三种运行方式。
一是独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力，它用蓄电池蓄能，以保证无风时用电。
二是风力发电与其他发电方式相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。
三是风力发电并入常规电网运行，向大电网提供电力；常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机，这是风力发电的主要发展方向。
12．节能工作的意义？
答：
我国是最大的发展中国家，节能对我国经济和社会发展更有着特殊的意义，主要体现在：
（1）节能是实现经济持续、高速发展的保证。
（2）节能是调整国民经济结构、提高经济效益的重要途径。
（3）节能将缓解我国运输的压力。
（4）节能将有利于我国的环境保护。
13．节能的类型及开展节能工作的方法？
答：
节能类型主要有以下几种。
（1）功能不变，能耗降低，称纯节能型，这就是目前普遍采用的节能型式。
（2）功能提高，能耗不变，称为增值节能。
这是一种值得提倡得节能法。
（3）功能提高，能耗降低，称为理想节能，这种情况只有改革工艺方法后才能采用得方式。
（4）功能大量提高，能耗略有提高，称为相对节能。
（5）功能略有降低，能耗大量降低，称为简单节能。
这是在能源短缺时不得已才允许采用得方式。
（6）功能或提高或不变或降低，但能耗为零，称为零点节能，或称超理想节能。
开展节能工作的方法
（1）提高用能设备的能源利用率，直接减少能耗和E/M值，通常将这个方法称之为技术节能。
（2）采用新工艺以降低某种产品的有效能耗，称之为工艺节能。
（3）加强组织管理，通过各种途径减少原材料消耗，提高产品质量，以减少间接能耗，称为间接节能。
（4）调整工业结构和产品结构，发展能耗少的产品，以降低E/M值，称为结构节能。
14．技术和工艺节能的途径？
答：
（1）提高能量传递和转换设备的效率，减少转换的次数和传递的距离。
（2）在热力学原理的指导下，从能量的数量和质量两方面分析，计算能量的需求和评价能源使用方案，按能量的品质合理使用能源，尽可能防治高品质能量降级使用。
（3）按系统工程的原理，实现整个企业或地区用能系统的热能、机械能、电能、余热和余压设备、热泵技术、热管技术及低品质能源动力转换系统等。
（4）大力开发研究节能新技术，如高效清洁的燃烧技术、高温燃气透平、高效小温差换热设备、热泵技术、热管技术及低品质能源动力转换系统等。
（5）作为节约高品质化石燃料的一个有效途径，把太阳能、地热能、海洋能等低品质低密度替代能源纳入节能技术，因地制宜地加以开发和利用。
15．我国的节能潜力和目标？
在能量转换过程中，虽然有部分损失是不可避免的，并且也无法回收利用；但是有些损失却是可以减少或回收的，我国节能潜力十分巨大。
目前我国能源利用效率，包括加工、运输和使用，只有32％左右，比先进国家低10多个百分点，如果再乘上32.1%的能源开采效率，总的能源效率只有10.3%，不到先进国家的1/2。
在直接节能方面，我国产品单耗高，能源利用率低，存在着很大的节能空间。
正是由于我国节能潜力巨大，有关部门估计，如果采取各项切实的节能措施，到2010年我国万元GDP的能耗将由2000年的3.2t标煤/万元下降到2.19t标煤/万元。
GDP电耗则将由2000年的0.291kW.h/元下降至0.260kW.h/元。
年均节能将达9724万吨标煤，年均节电299亿kW.h。
16．工业窑炉节能的方法？
答：
1.提高燃烧效率
（1）采用低过量空气系数的燃烧方式；
（2）采用富氧燃烧；
（3）提高空气预热温度。
2.减少炉体的散热损失
3.采用先进的炉型和先进的工艺
（1）NSP型水泥窑；
（2）干法熄焦工艺。
17．企业能源管理主要都包括什么？
答：
企业能源管理涉及面很广，其主要内容包括：
能源的供应、储存、传输、分配、消费、节约、建设、投资、销售与环境等诸多方面，具体而言有：
（1）在保证生产的前提下，按质、按量、按时搞好煤、油、气、电、水、汽等一次能源和二次能源及耗能工质的供应工作。
（2）搞好各种燃料的储存，除保证安全和防止流失变质外，还应减少储存数量，缩短储存时间，加速周转，提高效率。
（3）按时、按品种、按量、做好能源传输工作，减少传输过程的损耗，降低运输费用，保证传输线路和设备的完好。
（4）按生产需要和能耗定额将能源及时分配到车间、班组，并做好计量统计工作。
（5）积极推广节能降耗技术，实现合理用能、有效用能，努力提高能源利用率。
（6）加强对用能部门的监督和考核，搞好能源回收、杜绝跑、冒、滴、漏。
（7）加强企业内部的能源建设，特别是自备热电厂、动力站、锅炉房和变电站的建设。
（8）采集、使用、分配能源供产销及节约建设方面的资金，做好可行性分析，提高能源方面的投资收益和效果。
（9）搞好能源的购销工作，并在购销时严格计量和进行经济核算。
（10）在能源生产、使用、传输等过程中密切注意其对环境的影响，减少废气、废水、废渣的排放，降低噪声污染及热污染。
18．简述我国电能输送的现状及问题？
答：
我国电能的输送方式主要是高压交流输电，主要输电线路的电压等级有6、10、35、66、110和220KV等几种。
目前电能输送存在的问题有：
（1）电压等级偏低电压层次过多，造成重复容量多，线路长、线损高，事故多，调度不灵。
（2）输电方式单一，缺乏超高压直流输电。
（3）电网容量小，联网发展缓慢，影响了电网整体效益的发挥。
（4）变配电设备陈旧老化，难以适应电力输送发展的需要。
19．能源系统工程中的基本方法？
答：
能源系统工程中的基本方法有：
仿真方法、优化方法和评价方法。
仿真是利用各种数学公式或图形客观地描述能源系统各要素的活动，以及各要素之间的相互关系，建立相应的数学模型，并通过计算机进行数值计算。
它可用于研究各种可能出现的条件或人们期望的情况下，系统发展变化的趋势与后果。
因而仿真方法可以取代或减少那些费用昂贵的试验，提供预测和分析的手段。
最优化方法则不仅仅是能源系统的客观描述和分析，它寻求的最佳方案，即以仿真模型或初期计划为基础，建立优化分析的数学模型，以达到能源系统整体目标的最优或得到最令人满意的方案，最优方法及其计算结果，比人们依靠常规经验做出的决策要好得多。
评价方法通常用于对各种优化的结果进行分析和对比，判断并研究它们是否真正实用，能否获得预期的效果。
20.节约用电的重要性？
21.我国能源工作的总方针？
22．实现节电目标，应做好哪几个方面的工作？
23.生产机械的典型负荷曲线一般包括哪六种形式？
24.电动机能量损耗的种类？
25.减少电动机能量损耗的措施？
26.电网质量对电动机损耗的影响？
27．一般电气传动系统主要的损耗有哪几部分？
28．电动设备节电的具体做法有哪些？
29．一般风机和泵类负载，其电能消耗大的主要原因是什么？
30.从电动机特性曲线出发，来说明为什么一般应避免电机轻载运行？
31.试简单说明选用电动机的原则？
32.电动机的经济负载率？
33.电动机无功功率就地补偿的应用范围？
34.说明采用电动机无功功率就地补偿技术能节约电能、提高功率因数的原理？
35.风机调速节电的基本原理是什么？
36.变频调速的特点？
37．我国实施绿色照明工程的趋势？
38.常用的有哪五种照明灯具？
39.在保证合理有效的照明与亮度条件下，应如何考虑照明节电问题？
40.如果用一只11KW紧凑型荧光灯替代一只60W的普通白炽灯，认为它们可以提供相同的光通量，假定紧凑型荧光灯的有效寿期是2000h，电子镇流器功耗是3W，年照明时数为1800h，节电率为0.72，问它们的寿命节电量和年节电量各是多少？
41．减少感应熔炼炉的能量损耗的方法？
42．无功补偿的作用？
43.一般从提高功率因数的角度出发，是如何来确定补偿容量的？
44．配电网损理论上一般是由哪三部分组成？
45.一般用电网的负荷系数来如何判断电网运行状态？
46.电网的负荷调整？
47.变压器的损耗一般都包括哪几部分？
48.在总负荷一定的情况下，为什么要考虑变压器负荷分配问题？
49.某工厂有三相负荷400KW，平均功率因数为滞后0.72.试问：
（1）用一台630KVA的三相变压器能满足需求吗？
（2）如果工厂负荷增加到500KW，若仍用原变压器，采用移相电容补偿，则功率因数至少需要提高到多少才能满足需要？
50.一般制定单耗定额都采用什么方法？
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