電能管理輔導更新日期1997/12/16

壹、前言

電能為現代工業的原動力，廉價的電力使我國邁入開發國家之林，在生產製造工廠中，動力、照明等是不可缺少的主要能源。我國自產能源有限，約96%能源仰賴進口，近年來國民生活水準不斷提高，電力需求急遽成長，電源開發無法如期增加，在電力系統備載容量急遽減少的情況下，電力供應的尖峰負載相當吃緊，因應此一窘境，除致力於新電源開發之外，更應配合國家政策於不影響生活品質的原則下積極推行節約用電，促進能源合理而有效的使用，本手冊收集相關電機設備之一般性節約能源方法，捉供業界做為自行改善的參考，期盼對國家的節約用電盡一份心力

貳、選擇適當的契約容量

契約容量：工廠與電力公司所訂立的最高用電需量

•經常契約容量：尖、離峰時間皆可使用之用電容量

•離峰契約容量：僅離峰時間可使用之用電容量

一、如何訂契約容量

•依尖峰時間用電需量訂定經常契約容量

•半尖峰時間用電量如果大於經常契約容量，依其超出部份另訂半尖峰契約容量。

•離峰時間用電量如果大於經常契約容量與半尖峰契約容量之和，則依其超出部份另訂離峰契約容量

二、適當的契約容量

•繳納最少電費

三、契約容量過高

•工廠須繳較多的基本電費

•電力公司須設置較大的設備，造成使用率偏低。

四、契約容量偏低

•最高用電需量超過契約容量，超出

契約容量10％以下部份，按二倍計收基本電費。

契約容量10％以上部份，按三倍計收基本電費。

•增加契約容量時，須繳線路補助費。

五、選擇適當契約容量的方法

用戶可依台電公司提供之軟體”最適契約容量分析程式”，自行分析評估，獲得最適當契約容量

參、改善功率因數

電力做功可分成作用在電阻性負載之有效電力（KW），與電感性負載之無效電力(KVAR）兩部份，兩種電力的向量相互成為90°角，其合成的向量和即為視在功率（KVA）

功率因數(PF)=有效電力(KW)/視在功率(KVA)=Cosθ

功率因數偏低，會使線路總電流增大，且造成增加線路及變電設備的損失。依台電公司有關規定：

•每月用電之平均功率因數不及80％時，每降低1％，該月電費應增加3/1000

•每月用電之平均功率因數超過80％時，每超過1％，該月電費則減收1.5/1000

一、提高功率因數的方法

• 裝設電力電容器，抵減無效電力。

二､靠近負載端裝電容器的好處

•節省電費

減收電費＝（改善後功率因數(％)–80％)×(1.5/1000)×(基本電費+流動電費）

•減少系統電力損失

減少電力損失=原有的電力損失×[1–(原有功率因數/改善後功率因數)²]

•改善電壓

可使線路末端的電壓提高，穩定電壓變動率。

•增加實質設備容量

電力系統的設備容量不變時，提高功率因數可增加負載量

肆、調整變壓器組之負載

一、變壓器的效率η

•額定頻率運轉時

•部份負載時

•三相變壓器

二、如何選擇變壓器容量

由變壓器需量率＝(變壓器最高負載/變壓器額定容量)來判斷

例：某工廠使用3具單相1000KVA變壓器供電，低壓側功率因數80％，一個月中的最高需量1100KW用電量600,000KWH，每日24小時運轉，由於

變壓器需量率=(1100KW÷0.8)/3×1000KVA

改成V-V接線，或可停用一台僅使用二台變壓器供電較符效益

三、變壓器節省電能的方法

•採用高效率變壓器

購買變壓器時，請注意鐵損、銅損與效率的數值。

•停用時切斷高壓側電源

季節性的負載，在停止運轉期間，以及休假停工時，停用的變壓器應切斷高壓側電源，以減少鐵損。

•適當容量的運轉

三相變壓器：

停用負載太輕的變壓器，將該負載轉接其他可供利用的變壓器

單相變壓器：

使用三台單相變壓器供給三相電源的場合，負載太輕時，利用其中二台改成V-V接線供電，停用一台

伍、改進電動機使用效率節省用電

一、選用容量適當的馬達

75％至100％負載之效率最佳。

使用容量太大的馬達

•需要較多的投資

•運轉時因效率低耗電量高，必須付出更多的電費。

二、馬達汰舊換新

使用效率較高的馬達，效率η=輸出功率/(輸出功率+固定損失+負載損失)﹐

效率高的馬達，須在額定負載下，使損失（固定損失、負載損失）減輕

三､選擇效率高的變速方法

• 馬達變速方式的比較

如何選擇變速方法

•固定式變換轉速一極數變換控制

•無段式調整轉速一一次頻率控制、直流控制

四、減少馬達空轉損失

•馬達空轉時的耗電量為額定容量的10％

•每次空轉時間超過2分鐘時，可考慮加裝連動開關控制

一般電動機空轉的損失，以3.7KW（5馬力）的上作機械為例，實測電力損失為0.44KW，如以一牛運轉300天，一天中有1小時的空轉，則一年就有132KWH的電力損失

五、選擇適當傳動方式

•皮帶傳動效率70％∼90％

•鏈條傳動效率75％∼85％

•齒輪傳動效率93％∼96％

•直接連結效率100％

六、改善功率因數

損失愈少，電動機的能源效率愈高，一般而言，容量愈小的電動機效率愈低，愈接近滿載時效率較好，在輕載使用時，效率較低。

七、高效率電動機減低損失之措施

由於絕緣材料之進步及電動機冷卻機構之改良，致使線溝適正化，溝內的導體佔有率改善血減低銅損。同時線溝適正化，使鐵心溝旁的磁通密度減低而減少鐵損，減低損失之措施如下表：

八、高效率電動機的能源效率

電動機通常以滿載負荷時的能源效率（滿載效率）及滿載功因，代表其功能性。國家標準已訂有，般用電動機滿載效率的規定數值如下表所列，餘為國產商品普通電動機之實測平均值，國產外銷高效率電動機之平均效率保證值，以及一部份國外商品之資料。

高效率電動機的能源效率1Hp∼100HP相四極電動機滿載效率表

陸、照明的節約能源

一、提升既設照明設備之照明效果

•定期清洗照明燈具

•定期更換效率降低之舊燈管

二、採用高效率燎具

各種燈具照明效率比較

新增設或更換燈具時，請使用省電型日光燈，可節省14％耗電量。

三、局部照明與全面照明配合使用

四、每盞燈設置個別開關

五、增加反光效果

六､充分利用自然光

照明省能系統示意圖

家庭照明案例

假如您將府上原來的60W戶熾燈泡改為15W日光燈泡，使用1年8個月（即使每天使用10小時計算600天，即6000小時），您每盞（個）便可節省680元，如果府上有10盞，就可省6800元，這是一筆可省下的家庭支出。

註：1．60W白熾燈全光束＝15W日光燈全光束。

2．60Wx6000小時X1個=360度用電量

3．（15W＋3W）x6000小時xl個＝108度用電量。

(3W為安定器耗電）

4．電價以表燈用電（非營業用）

111∼330度部份夏月每度2．7元計算。

柒､附錄

一、裝置低壓電容器之方法

由於工廠之馬達大部份皆為感應式馬達，致使功率因數落後，一般工廠採用低壓電容器改善功率因數，方法是將低壓電容器直接接到感應電動機之端子，與電動機結為一體，其結線圖如下：

電容器與電動機並連接線法

接線方法，可以省略電容器的開關，如果感應電動機停用時，電容器亦同時切開，不會發生超前情形。電容器的容量必須與電動機配合，如電容器容量太大，於停電後馬達仍繼續轉動時會因自激而產生過電壓及暫態轉矩，損害馬達線圈。如採用A種結線廿式，請將熱電驛配合質際之線路電流予以調整或換新。

二､感應電動機並聯電容器所需裝置容量參考表

220､440､550伏電動機､正常起動轉距及正常起動電流(NEMA設計分類”B”)

220､440､550伏電動機､高起動轉距及正常起動電流(NEMA設計分類”C”)

2300及4000伏電動機､高起動轉距及正常起動電流(NEMA設計分類”C”)

註︰%AR為設置電容器後､線電流減少之百分值。若所用電容器容量(KVAR)較表列數值為小﹐則實際線電流減少之百分值%AR為

表列%AR×(實際電容器KVAR/表列KVAR)

三､選擇進相電容器容量

1. 進相用低壓電容器CNS標準額定容量

表A

表B

註︰1.表A所列之電容器主要用於大型用電器具者､如感應電動機､電和激､霓虹燈等。表B所列之電容器主要用於小型用電器具者。

2. 進相用高壓電容器CNS標準額定容量

四､功率因數修正泛用計算法(KW-KVAR計算法)

上表數據S,P,Q,cosθ四者之中已知兩者即可求出其他兩者。

即P＝Scosθ

Q=Ssinθ

S=[P²＋Q²]^1/2

cosθ＝P/S=P/(p²＋Q²)^1/2

舉例：

[例]有一負載系統，其用電量為10，000KVA，功率因數為0．65落後，今欲將其功率因數提高到0．85落後，應裝置之進相電容量為芳干KVAR？

[解]

Q_X = 4030-7600 = -3,570KVAR

Q_X=V²/X_C=V²/(1/ωC)=V² ωC

可求出電容值

C=Q_X/V²ω=Q_X/2πfV²

五､馬達變速特性

• 定轉距負載

例如：抄紙機､押出機､烘乾機､定型機等二次電阻控制﹐電磁耦合控制

一次頻率控制﹐直流控制

• 變轉距負載

例如：幫浦､鼓風機､送風機等二次電阻控制﹐電磁耦合控制

一次頻率控制﹐直流控制