電能利用率是指電能經過轉換設備輸出可利用的能量與其對應輸入能量的比值。輸出可利用的能量可能是機械能或熱能等。
提高電能利用率應從技術降損和管理降損兩個方面共同入手,採取不同措施,做好降損工作。
基本介紹
- 中文名：電能利用率
- 外文名：utilization rate of electrical energy
- 學科：電力輸送
- 釋義：可利用能量與輸入能量比值
- 提高方法：術降損和管理降損
- 現狀：設備性能差、工藝落後等
背景,電能利用率現狀,測量方法,提高電能利用率措施,
背景
電能可以轉換成機械能、熱能、化學能、光能等多種形式的能，全國一年消耗的電能，大約有70%的電能都是通過電動機轉換為機械能而消耗的；約有16%的電能通過電熱設備轉換為熱能，主要用於金屬材料的熔煉和加熱；約有8%以上的電能通過各類電光源轉換為光能，主要用於各種場合的照明；約有6%的電能被電化學設備轉換為化學能，用於電化學生產。由此可見，電動機（包括被拖動的生產機械）和電熱設備，它是電能的主要使用者。從近幾年的用電情況來看，電能的有效利用程度普遍較低，如熱處理電爐全國擁有約10萬餘台，其容量多達480多萬KW，其中的相當一部分設備非常落後、熱效率低、電耗高，處理1t工件平均耗電要達1500KW·h左右，有的竟高達4000KW·h，比國外的熱處理耗電要高出兩倍以上。因此，節電的潛力很大。煤礦也是如此，不少用電設備效率低，存在大馬拉小車，甚至存在落後淘汰的用電設備，加上管理不當，其電能浪費也是驚人的。
電能利用率現狀
目前我國現使用的電氣設備，普遍存在設備性能差、工藝落後和缺乏嚴格的管理制度等問題。
1）設備性能差。日常生產中使用的大量機電設備，有許多尚屬陳舊落後的產品，其性能很差，與國外同類產品相比，中小型電動機的效率低1.5%～4%；中小型變壓器的損耗高70%～90%；水泵效率低5%～10%；風機效率低10%～15%；電阻爐的熱效率低15%～20%；由於長期使用，又未能得到及時改造和更新，性能更差。
2）生產工藝落後。相當一部分產品的生產工藝水平較低，致使生產周期長、產品質量差，電能利用率低、用電單位的電能損失大。
3）缺乏嚴格的管理制度。很多用電單位都缺少一整套相應的用電效果考評分析制度，有的根本就沒有建立起用電合理化的評價標準，甚至很多單位常常是用了再算，而不是算了再用的用電模式。
測量方法
1、所需設備
①一個可程控交流電源供應器或一個自耦變壓器
②一個電子負載
③一個瓦特表和兩個數字萬用表（其中最好有一個高精度數字萬用表，用來測量電流）或者四個數字萬用表（其中，一個為真有效值、高精度萬用表，用來測量輸入電流；一個為高精度萬用表，用來測量輸出電流）直流輸出功率僅等於電壓與電流的乘積，只需兩個萬用表即可測量出大小。我們將用一個高精度萬用表來測量輸出到負載的電流，用一個標準萬用表來測量電源的輸出電壓。由於交流系統中電壓與電流之間存在相位角，因此不能簡單地將RMS 輸入電壓與RMS 輸入電流相乘來計算輸入功率。只有電源消耗的有功功率（P）才是必須考慮的。而返回到電源的無功功率Q,則不應考慮進來。
瓦特表的優點是可以準確測量輸入功率，原因在於它能自動校正功率因數。如果沒有瓦特表，則可使用兩個萬用表來測量輸入電壓和電流。但這種替代性方法與使用瓦特表相比，測量結果的準確性不高，並且還需要對待測電源進行斷路。
直接將電壓表跨接到電路板輸出端，並與電子負載連線。測量輸出端電壓時，會不計與負載相連的電纜上的壓降。在有些套用中，比如手機充電器或筆記本電腦適配器中，必須計算電纜中的損耗，此時需要從負載測量輸出電壓。然後將高精度電流表與負載串聯，測量輸出電流。
2、交流接通注意事項
電源的交流接通注意事項及瓦特表方法：使用的器件採用開/關控制方案，在檢測輸入電壓下快速裝上電源，使輸出達到滿載，這時就可以測量出最差情況下的效率。在大容量電容充電時，裝上電源會產生非常大的浪涌電流。如果輸入電流表設定為低量程，這會導致其中的保險絲熔斷。
如果採用四個萬用表的方法，在低輸入電壓和最高負載下快速裝上電源後，首先應測量電源的浪涌電流。然後查閱萬用表的數據手冊，確認它是否能夠在高輸入電壓下承載如此高的峰值電流。對於所有其它控制方案，接通方法將不會影響效率的測量，建議在檢測時緩慢調高交流電壓，以便限制浪涌電流。將瓦特表連線到電源輸入端，將顯示屏設定為平均模式，以便獲得較穩定的讀數。接通交流輸入電壓，將它緩慢調高到所需的檢測電壓。將您電源的負載增加到滿載。然後關斷電源，將它重新快速裝回，繼續完成測量。
3、讀數計算
將瓦特表連線到電源輸入端，將顯示屏設定為平均模式，以便獲得較穩定的讀數。接通交流輸入電壓，將它緩慢調高到所需的檢測電壓。將您電源的負載增加到滿載。然後關斷電源，將它重新快速裝回，繼續完成測量。例如：電源輸出端儀表的測量結果為4.97 伏和4.005 安。電子負載的電壓讀數為4.48 伏。這是由於輸出電纜和萬用表電壓檢測元件上出現了490 mV 的壓降，從而突現了測量電源輸出端電壓的重要性。因此，輸出功率 = 4.97 V 4.005 A = 19.90 瓦。瓦特表讀數顯示輸入功率為25.76 瓦。因此，電源效率 = 19.90 瓦/25.76 瓦 = 77.3%。
4、提高準確度
在計算時，除二極體整流橋的損耗外，還應將其他輸入級元件，如浪涌限制器、共模扼流圈和數字萬用表的電流檢測元件的損耗包括在內。要計算這些損耗，需要測量各元件在正常工作情況下的壓降，然後用該壓降值乘以測得的輸入電流。將這些損耗計算在內，將會增大總輸入功率並降低計算得出的效率。
不過，用這種方法測得的結果始終不會像用瓦特表測量輸入功率一樣準確。測量一系列輸入及輸出值，確定損耗原因電源效率與輸入電壓和輸出負載有關。*估電源時，通常需要在幾個不同的輸入電壓水平下測量效率，以便更好地判斷出電路中的損耗究竟在何處。把得出的結果繪製在圖表中，說明滿載條件下效率與輸入電壓的關係。
接觸器的選用應按滿足被控制設備的要求進行，除額定工作電壓應與被控設備的額定電壓相同外，被控設備的負載功率、使用類別、操作頻率、工作壽命、安裝方式及尺寸以及經濟性等是選擇的依據。
提高電能利用率措施
提高電能利用率應從技術降損和管理降損兩個方面共同入手,採取不同措施,做好降損工作。
1、技術降損
(1)確定負荷中心的最佳位置,減少或避免超供電半徑供電的現象。
(2)提高負荷功率因數,儘量使無功就地平衡。當功率因數提高以後,負荷向系統吸取的無功功率就要減少,線路的電壓損失也相應減少,線損率就會降低。
(3)根據負荷變化,適時調整輸配電變壓器的台數和容量,以提高變壓器的利用率。
(4)淘汰高耗能變壓器,提高變壓器負載率。
(5)推廣使用高精度、節能型電子式電能表,提高電能表計量精度。
(6)加強計量裝置安裝的規範化,最大限度地降低因安裝工藝不標準帶來的電能損失。
(7)按經濟電流密度選擇供電線路的截面面積。
(8)減少輸配電層次,提高輸電電壓的等級。
2、管理降損
(1)建立線損管理制度,設立專人負責,從事線損統計、分析、考核和其它線損管理工作。
(2)建立線損分析例會制度,及時發現和糾正問題,並對以後的線損進行預測,制定降損措施。(3)建立同步抄表制度,實行高壓、低壓計量表同步抄表。
(4)建立定期母線電能表平衡制度,母線電能表不平衡率<2%。
(5)建立計量表管理制度,提高計量準確度。
(6)加強營業管理,加強打擊竊電及私拉亂接力度。
