電氣節(jié)能措施及其工程應用

夏 芳

（上海三鼎技術咨詢有限公司，上海200012）

隨著當代社會與經(jīng)濟的快速發(fā)展，工程建設項目的增加有力地推動了國民經(jīng)濟的發(fā)展。然而，在眾多工程項目中，特別是化工廠的建設項目，對電氣節(jié)能問題并未得到足夠的重視，浪費了大量的電力資源。若該問題不及時采取措施，將電氣節(jié)能技術融入到工程設計中，則會極大地增加電力系統(tǒng)的負擔，造成嚴重的能源浪費，更為甚者，可能造成區(qū)域電力資源供應不足現(xiàn)象，嚴重影響人們的正常生活。因而，在工程設計中，合理運用電氣節(jié)能技術，已是不可爭議的事實。

本文結(jié)合電氣節(jié)能設計的基本原則，從變壓器選型、供配電線路設計、電力系統(tǒng)功率因素的提高、照明節(jié)能設計等方面出發(fā)，詳細論述其設計與工程應用要點，為電力節(jié)能設計應用提供參考依據(jù)。

1 基本原則

電氣節(jié)能設計不是以增加工程費用，專為“節(jié)能”而節(jié)能，也不是以犧牲某些工程功能需求為手段。筆者從事電氣設計多年，電氣節(jié)能設計認為需遵守三點基本原則[1]：

一是，滿足工程功能需求，包括工程區(qū)域照明用電、用戶舒適度空調(diào)用電及有特殊功能的需要；

二是，與經(jīng)濟效益相結(jié)合，不應為節(jié)能而過分增加工程建設費用；

三是，減少無謂的能耗，采用先進技術來減少能耗，減少無價值的能耗等。

總而言之，電氣節(jié)能設計應滿足“功能需求、經(jīng)濟合理、設計先進”的基本原則。具體而言，可以在工程中，將下面多種節(jié)能技術合理的利用其中。

2 變壓器選型

變壓器的節(jié)能設計，究其本質(zhì)都是提高運營功率，降低有功損耗。變壓器的有功損耗為[2]：

式中：

△Pb為變壓器的有功能耗，kW;

P0為變壓器的鐵耗，kW；

Pk為變壓器的有載能耗，kW；

β為負載率。

其中P0是由變壓器鐵芯渦流與漏磁引起的，與負荷無關，其值大小不變，從式（1）中，P0在變壓器的有功損耗的主要部分。

因而，在電壓器的選型設計時，應優(yōu)先選用SL7、S9、SLZ7等節(jié)能型變壓器。這類變壓器都是采用先進工藝技術制造而成，經(jīng)“晶粒取向”處理，變壓器的硅鋼片具有很好的磁場導向，可有效降低鐵耗。其采用45°的接縫結(jié)構(gòu)，其磁場密合性能良好，從而大大降低了漏磁損耗。這類節(jié)能變壓器，效率高、能耗低、抗沖擊能力強、節(jié)能效果明顯，在電氣節(jié)能設計過程中應首選。

3 供配電線路設計

在電氣設計時，以負荷的分布、用電設備的特點等為依據(jù)，合理選擇工作電壓與設計供配電系統(tǒng)，從而達到節(jié)能的目標。供配電系統(tǒng)設計應嚴格遵循規(guī)范GB 50052-2009，系統(tǒng)做到簡單、經(jīng)濟、可靠；電纜的選擇以電纜的載流量為依據(jù)。在一些大型工程中，供配電線路的干線、支線等動轍上數(shù)十千米長，其線路上的功率損耗數(shù)值驚人，因而供配電線路上的功率損耗在設計工程中應得到充分重視。

4 提高供配電系統(tǒng)運行功率因數(shù)

4.1 功率因數(shù)

在供配電回路中，線路的工作電壓為U，有功功率為P，線路的單相電阻為R，保持不變，將線路中的功率因數(shù)從cos準1提高到cos準2，則回路中，功率損耗減少值為：

從（2）可以看出，回路中功率損耗的減少值與功率因數(shù)倒數(shù)的平方呈正相關關系。不僅如此，變壓器二次側(cè)功率因數(shù)的提高，使得回路中的電流降低，從而變壓器銅耗降低，可有效降低線路中的電壓損失，提高系統(tǒng)的供電性能。

4.2 措施

提供系統(tǒng)功率因數(shù)一般采用兩種方法：一種是降低系統(tǒng)的無功損耗；另一種是采用無功補償裝置實現(xiàn)無功補償。其降低系統(tǒng)無功損耗的方法與無功補償原則如表1所示。

表1 降低系統(tǒng)無功損耗的方法與無功補償方式

5 照明節(jié)能技術

在實際應用中，照明用電最為普通，比重也最大。在滿足實際工作場所照度、顯色指數(shù)、色溫等需要的情況下，照明節(jié)能設計應注重4方面，如圖1所示。

圖1 照明節(jié)能措施

5.1 光源選擇

照明光源以其使用場所可分為3類，如表2所示。

表2 照明光源選擇

5.2 燈具選擇

在燈具的選擇過程中，除了用于裝飾的燈具外，其他情況的燈具都優(yōu)選光控性能強、光通比高、反射與透射能力強的燈具。在燈具的選擇過程中，應注意兩點：

（1）燈具一般采用非對稱光分布形式碼，該形式可以降低反射眩光，在照度合適的情況下，其視覺效果良好。

（2）燈具材料的變質(zhì)速度緩慢。如采用變質(zhì)速度慢的玻璃與搪瓷作燈罩，可以降低光能衰減。

5.3 方案制定

在實際照明工程設計中，其燈具的布置方案需要實現(xiàn)較高的光通利用效率，分區(qū)域照明應優(yōu)先考慮。

在有集中空調(diào)機、照明空間大的區(qū)域，通常采用將照明燈具的布置與空調(diào)的回風口位置相結(jié)合的布置方式。在有光色要求與照度要求高的區(qū)域，可采用前兩種燈具布置方式相結(jié)合的混合照明方案。在墻面使用的反射率較高的場所，則應合理利用光能，達到節(jié)能的目的。

5.4 控制管理

對于照明控制及其管理措施的應用，分5個方面進行敘述：

（1）合理地利用自然光源，以自然光照度的變化為依據(jù)，對燈具的開關進行分片、分組控制。在照明設計過程中，可適當增加控制開關點位，即單個開關所控制較少的燈具，偏于照明燈具的節(jié)能控制與管理。

（2）針對大空間區(qū)域的照明設計，應采用分區(qū)控制措施，不僅提高了控制回路的靈活性，同時在大空間內(nèi)一些無需照明的區(qū)域不開燈，更利于電能節(jié)省。

（3）若條件允許，可適當采用定時開關、調(diào)光器或節(jié)能開關等照明控制設備。對于一些公共區(qū)域的照明，可進行集中控制并采用帶光電自動控制的設備。

（4）針對室外照明場所，可采用光電控制設備來取代普通的照明開關，更利于電能節(jié)省。

（5）將翹板開關設置在插座控制面板上，在用電設備不工作的情況下，便于插座電源的控制，降低用電設備的空載能耗，從而達到節(jié)能的目的。

6 結(jié)束語

隨著大量工程項目的建設工作的展開，電氣節(jié)能的重要性也逐漸得到了體現(xiàn)。在工程設計工程中，應將電氣節(jié)能技術合理的融入其中。同時，在工廠新增設備時，以其功能需求為基礎，充分了解其工作原理與性能，在技術與經(jīng)濟等方面進行綜合比較，選擇合理的節(jié)能設備，從而實現(xiàn)節(jié)能的目標。

[1]許 凱.電氣節(jié)能技術在工程設計中的應用[J].煤炭技術，2012，31(4):67-68.

[2]趙 瑛.淺析“電氣節(jié)能措施”在石油化工企業(yè)的應用[J].電氣應用，2006（08）:44-46.