電氣工程節能設計分析

國網甘肅省電力公司酒泉供電公司 陳曉波

電氣項目作為當前科學研究的重要課題，能夠顯著提高國家科技進步能力。電氣工程獲得了快速發展，技術流程較為完整，自動化功能迎合人們各項需求，可帶動工業發展。電氣項目進行的各項節能設計，表現出電氣安全、技術先進、工藝環保、持續應用等特點，可保證設備運行的平穩性，增加能源利用能力，獲取理想收益。

電氣自動化作為國內工業發展的關鍵技術，能顯著增強國內工業生產能力，獲取較高的工業經濟收益。國內現階段的電氣自動化整體技術尚處于發展階段，單個電氣設備僅能完成少量任務。如工業生產流程均使用電氣設備進行生產，需多個電氣設備聯動運行，以此保證生產高效完成。然而各設備之間缺失一定信息交互技術，會降低電氣聯合生產的有效性，有礙于獲取高效的工業生產收益，不利于發揮電氣自動化的生產功能。

1 電氣節能設計的具體表現

1.1 規范調節電壓

電氣自動化投入生產后，運行電壓對于設備電量具有一定影響作用。實際運行電壓超出設備規定額度后會形成較多的電量消耗問題。加強電氣自動化程序的調節，保證電壓調節規范性、順應設備運行的各項需求、防止出現能耗問題，可增強電氣生產的環保節能功能。如，自適應電壓的調整方式，具有較強的節能優勢，電壓調節依據：P ≈C×VAF+I，式中：P 表示調節的電壓量，單位為V；C 表示電氣智能程序的開關容量，單位為F；V 表示供應的電壓參數，單位為V；F 表示相同電路的時間頻數，單位為Hz；A 表示開關的功率系數，單位為VA；I 表示漏出電流，單位為A。

1.2 改善電網設備性能

電氣自動化投入工業生產活動后，電網設備作為電氣工程的關鍵組成，更是整個電氣項目中資源投入量較大的流程。電網設備進行性能優化時，需參照電流的強度與密度各類條件，給出完整的配置方案，以此提升電網設備的清潔性，準確設定電網截面規格。電氣自動化項目規劃期間，銅質電纜作為重要的節能用料，表現出較強的輸電安全性、耗電節能性。為此，在實際改造電網設備時主要選擇銅質電纜線：在線纜表層溫度相同（均為60℃）情況下，不同標稱截面（mm2）的銅芯載流量（A）及鋁芯載流量（A）分別為：1.5/24/18、10/75/59、25/138/105、120/375/285，可知銅質線纜相比鋁質線纜載流量參數較高，說明銅質纜線更具節能性。

1.3 合理運維送電線路

在電氣線路發生運行不暢問題時會產生較高能耗。國內每年線路電損約為4%。為此，加強送電線路運維是增強電氣項目節能性的關鍵措施。在實踐中可使用先進的信息科技，高效落實送電線路運維的各項工作。如創建完整的線路檢查機制，在送電線路出現運行問題時及時修復線路故障問題，以此控制線路能耗量，積極發揮電氣項目的節能優勢[1]。

1.4 增強運檢效果

檢修過程會降低電氣自動化運行能力，如檢修進展能力欠佳、電氣設備故障無法及時解決，將會削弱電氣自動程序的運行能力。電氣項目設備有質量問題時，需相關單位及時給出檢修處理，及時降低電氣工程運行的不利作用，切實提高電氣運行能力，減少能耗浪費，達到節能生產目標。

1.5 優化配電設計

電氣程序的運行關鍵是保證電力供應質量。電氣節能規劃期間應考量系統適應能力，使電氣與配電規劃規范一致。在配電節能設計期間，應使供電程序達到耗電設備的負荷容量需求，順應供電平穩性的各項規范，以此保證電氣設備的運行能力。配電期間，參照用電設備的運行需求，保證供電程序配電設計的有效性，增強供電程序的運行能力。電氣工程融合節能技術時應關注電氣工程運行安全性，選擇性能優異的導線，保證導線絕緣間距設計的規范性。

1.6 增強電氣系統運行能力

電氣節能設計期間應規范選用節能設備，保障電氣節能技術的使用質量。系統運行期間應加強設備節能性，選擇無功補償設備，有效控制電氣線路損耗，保持負荷均衡性。在實際進行節能配電規劃時，應保證設計系數的準確性，順應負荷的各項要求相應調整電氣程序的功率參數。當節能設計選擇節能因素為切入點時，應加強電能轉化有效性，獲取較高的電能利用能效，以此調整用戶荷載比例，使用極數較小的電動設備傳輸較高電流，以此保證電氣設備運行質量、減少能耗，達到節能目標。

2 電氣系統融合節能工藝的設計實例

案例項目建筑結構方案為：地上+17層、地下2層。-2層用于人防項目，-1層進行停車場施工，地上建筑用于居住。建筑整體面積規格為5.4萬m2，建筑高度設計為70m。

2.1 電氣節能設計

參照建筑電氣的各項設計要求，居住區照明設施采取一級負荷設計，采取雙電源供應形式。建筑公用區采取二級負荷設計，設計自投設備。園區內部使用三級負荷，采取單電源供電方式。參照各項設計規范，案例項目設計期間，施工、供電各部門共同給出供電方案：選擇市政10kV 電網進行供電，引入雙路電源，使用高壓線路，進行直埋處理；兩個電源處于相互備用狀態，承擔各項一級、二級負荷的供電任務。

案例項目在1層添加了一個變電站，臨近負荷中心，以此控制低壓側的供電線路總長，減少線損。案例項目在終末位置設計的配電箱，供電線路最大值為185m。在建筑項目一層增加一組1000kW 的發電設備，以此應對市網停電問題，用作備用電源。當電源出現故障問題時發電設備會自行啟動，啟動后15s 內正式供電。重要負荷區需增加UPS 應急電源，以此保障電源供應的平穩性。建筑項目內部的用電負荷包括照明、空調等多個項目。案例項目內部特大型、各類關鍵性設備均使用變電站供電形式。居住區使用阻燃線纜進行供電系統建設，保證供電質量。一級負荷共分出兩個電源線，用于變電低壓、應急供電兩個程序[2]。

案例項目消防通道、消防管理各位置的供電線路均選用礦物絕緣線纜，由變電站給予供電支持。應急照明程序使用阻燃管線，以防火橋架為敷設參照，由變電站進行電力供應。電梯、生活泵各位置均使用阻燃線路進行設計，由變電站給予供電，保證變電站供電質量。公共區域的照明線路使用阻燃線纜，參照防火橋架進行線路設計，連接變電站的供電資源。裙房照明、插座室均采取放射供電形式。居住區的一般照明程序、插座等位置采取樹干式供電方式，從變電站引出線纜，相應添加總箱，再進行各區域的照明分配。各科室電量計量裝置均裝置在配電箱中。案例項目在三相位置進行單相負荷分配，促使三相負荷處于平衡狀態。三相負荷最大值應小于三相負荷平均數的1.15倍。相負荷的最小參數應大于三相負荷平均數的0.85倍。三相失衡、單相配電的供配電程序均應進行無功補償設計。

參照負荷測算結果，案例項目安裝容量設定為5200kW，用電設備組運行功率與標準功率之比Kx系數參數設計為0.65，負荷計算結果為5200×0.65=3380kW。經計算發現：變電站內需設計2組變壓設備，考量電壓設備容量較高時的負荷變化特點，需增加一組630kVA 變壓設備，以此控制變壓設備的能耗量。供配電節能規劃應關注功率因素，參照實際節能需求合理設計功率參數，在低壓位置給出無功補償處理，運行自動投切設備功率因素不可小于0.95，以此保障功率平穩性，控制電流輸入量，獲取較高的工作能效。在設計期間應加強無源濾波程序設計的合理性，以此防止出現諧波形成的設備干擾。針對諧波電流形成的負荷危害，應采取電容設備串接處理方法，以此控制諧波形成，使電容設備處于平衡的運行狀態[3]。

2.2 照明節能設計

照明程序是建筑電氣設備的關鍵組成，更是節能設計的重要內容。建筑照明設計時應順應建筑場所的用電需求，融合人本用電設計思想，打造寬敞舒適的照明環境，營造優質的視覺氛圍，保證綠色照明質量。案例項目光源選擇，應從照明顯色、照明時間等方面逐一給出設計方案。參照光源特點、燈具類型、鎮流器節能設計等因素全面進行節能性對比，綜合確定照明方案。建筑公共通路、樓梯、地下停車位等位置，均有人員長時間停留需求，選擇二極管照明設備進行設計，照明顯色參數不可低于80，色溫參數設計為4000k。

針對居住區、功能室進行照明設計時選擇T5高效節能燈具，照明設備顯色參數高于80，色溫參數不改變，依然選擇4000k，再使用電子鎮流器，以此保障照明節能效果。水泵房、儲水區等含水量較高的位置選擇防水、防塵類型的照明設備。業主活動室、物業工作室等位置可選擇潔凈型照明設備。案例項目進行的各類照明設備均參照建筑照明規范進行照度設計，保證照明光線的均勻性，統一設計眩光參數，使光色參數、照明能效達到規范。

案例項目選擇照明設備時，應防止業主視覺出現直射眩光問題。在照明設計場所設有照明插座，如公共樓道、業主活動室等。在建筑墻面設計觀景照明設施，建筑樓道內設計局部照明、夜間照明等設施。夜間照明亮度應大于1lx。活動室照明亮度應大于750lx。案例項目樓道照明的管控形式采取延時熄滅設計方法。地下停車區、公共區、門廳各處均使用智能照明控制方式，從分區、定時等方面進行照明節能設計。參照建筑照明需求、自然采光的具體情況，進行分區、分組的照明管控。結合照明實際需求，進行光線調整、照度改變等調控，夜間可關閉一定數量的照明設施，減少照明能耗，達到節能目標。各照明設施與消防建立聯合體系，便于人員疏散，防止出現人員擁堵問題，保證照明有效，降低事故發生可能性。

2.3 設備智能管理

設備管理平臺主要使用計算機進行信息控制，使用自動化儀表可有效管控機電設備運行情況，保證設備運行平穩性，融合節能管理思想，有效控制設備運行成本。建筑設備管理平臺的創建，含有空調、熱交換、輸水、換風等多個項目。空調節能規劃應保證送風機運行參數的合理性，智能開啟送風程序，自主檢測設備溫度。如果設備溫度較高應開啟風機，使熱水閥處于閉合狀態。如果設備溫度較低應關閉風機、開啟熱水閥。如果出現設備異常問題，應向管理程序反映異常問題，保證異常問題處理的及時性，防止能耗增加。

給排水程序融合節能設計思想時，會自行輸出污水、智能存儲生活水體，保證水體供應的及時性，切實增強排水程序的運行能效，保持用水輸排順暢。密切關注水位高度，添加水位限位裝置，如果水位超出限位參數將會給出水位警報，防止出現水溢出問題[4]。

2.4 電氣設備選用

建筑電氣設備的選用應主要選擇節能型設備。案例項目選用的變壓器型號為[D，yn11]，如圖1所示，具有損耗小、噪音小等特點。電梯設備選擇節能類型，相應配置的高能效電機，配合電梯群控、扶梯智能控制等措施，以此保障電氣設備使用的節能性。

3 結語

電氣工程融合的節能工藝，可順應智能配電的技術要求。供電單位應創建完整的電氣節能流程，參照各項規定內容強化電氣程序的節能技術融合效果，提升配電程序功能的優化性，增強電氣程序運行的平穩性，以此增強供電單位的運行能力，確保電氣工程處于安全運行狀態。