鄭東東 李誠(chéng)

中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，中國(guó)·湖北 武漢 430000

1 引言

節(jié)約能源是中國(guó)的基本國(guó)策。節(jié)約能源，應(yīng)采取技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會(huì)可以承受的措施。節(jié)電設(shè)計(jì)是節(jié)約能源的有力措施之一。中國(guó)是一個(gè)電力短缺的國(guó)家，節(jié)約電能對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。因此，電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，在確保人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活用電不受影響的基礎(chǔ)上，將節(jié)能降耗的設(shè)計(jì)理念融入到電氣設(shè)計(jì)中，盡可能降低能源使用和消耗。

2 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的基本原則

2.1 確保工程的經(jīng)濟(jì)效益

設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)直接關(guān)系到整體項(xiàng)目的質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益，屬于至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。工作人員針對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合中國(guó)當(dāng)下實(shí)際國(guó)情，確保工程的經(jīng)濟(jì)效益得到不斷增長(zhǎng)的同時(shí)，堅(jiān)持以節(jié)能減排為主要方向，全面貫徹和落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀；在實(shí)際工作開(kāi)展的過(guò)程之中，還應(yīng)當(dāng)對(duì)于各個(gè)環(huán)節(jié)的成本進(jìn)行嚴(yán)格的控制和管理，尤其是應(yīng)當(dāng)避免產(chǎn)生資金資源浪費(fèi)情況[1]。為節(jié)電而花費(fèi)的投資，應(yīng)能夠在短期內(nèi)收回。一般情況下，建議2～5年可收回節(jié)能投資費(fèi)用。

此外，對(duì)于設(shè)計(jì)成本也要進(jìn)行科學(xué)、合理的估算，盡可能避免資金浪費(fèi)的問(wèn)題，提升工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益水平，實(shí)現(xiàn)企業(yè)健康穩(wěn)定以及持續(xù)性發(fā)展。

2.2 保障其功能正常發(fā)揮

相關(guān)工作人員進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的過(guò)程之中應(yīng)當(dāng)要求切實(shí)地的保障其功能實(shí)現(xiàn)正常的發(fā)揮。電氣設(shè)計(jì)的人員，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)充分考慮電氣對(duì)于人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的重大影響，盡可能地在保障功能正常實(shí)現(xiàn)的情況下，應(yīng)用節(jié)能產(chǎn)品。

2.3 電氣設(shè)計(jì)應(yīng)安全、可靠

在對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，安全性問(wèn)題也不容忽視。就電氣線路而言，必須滿足絕緣距離、熱穩(wěn)定和強(qiáng)度等要求，才能確保配電設(shè)備和供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，才能為電氣節(jié)能奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。

3 改善配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的策略

3.1 合理選擇供電電壓和供電方式

根據(jù)用電性質(zhì)，用電容量，合理選擇供電電壓和供電方式。電源電壓和供電方式應(yīng)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的負(fù)荷、電源點(diǎn)至建筑的距離以及地方電網(wǎng)可能供給的電壓與有關(guān)電力部門協(xié)商，共同確定。供電線路功率損耗計(jì)算如下式：

式中，ΔPL—有功功率損耗，kW；

In—線路電流，A；

R—線路每相的電阻，Ω；

由：

由上式可知，在負(fù)荷不變的情況下，電壓由10kV 升至20kV，功率損耗降低至原來(lái)的25%，即可降低75%。

同理，采用一回線路供電時(shí)，線路損耗為ΔPL=3In2R，采用兩回線路供電時(shí)，在供電容量和供電線路不變、線路阻抗不變的情況下，電流為原來(lái)的一半，兩回線路的線路損耗為?？煽闯?，此時(shí)兩回線路的線路損耗降低50%。

因此，適當(dāng)提高供電電壓，由雙回路或多回路供電，可有效減少線路損耗，在節(jié)能降耗方面有顯著的效果。

3.2 采用無(wú)功補(bǔ)償，適當(dāng)提高功率因數(shù)

提高功率可節(jié)約線路損耗。如果輸電線路導(dǎo)線每相電阻為R，則三相輸電電路的功率損耗為：

式中，ΔP—三相輸電線路的功率損耗，kW；

R—輸電線路導(dǎo)線每相電阻，R；

U—線電壓，V；

I—線電流，A；

cosφ—電力線路輸送負(fù)荷的功率因數(shù)。

由上式可看出，在有功功率一定的情況下，功率損耗ΔP與功率因數(shù)cosφ的平方成反比。因此，設(shè)法提高功率因數(shù)cosφ，就可以減少功率損耗。

用電設(shè)備一般為感性，因此在電路中并入電容以補(bǔ)償無(wú)功容量，是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)的最有效的辦法。主要的無(wú)功補(bǔ)償方式分為：

①變電所高壓集中補(bǔ)償；

②配電變壓器高壓側(cè)相對(duì)集中補(bǔ)償；

③變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償；

④低壓分組補(bǔ)償；

⑤用電設(shè)備就地補(bǔ)償，等等。

3.3 變壓器的節(jié)電設(shè)計(jì)

變壓器的損耗主要有空載損耗和負(fù)載損耗兩大部分，其次還有介質(zhì)損耗和雜散負(fù)荷損耗。介質(zhì)損耗和雜散損耗相對(duì)很小，可忽略不計(jì)，因此在設(shè)計(jì)中，主要考慮降低空載損耗和負(fù)載損耗。

在選擇變壓器時(shí)，盡量選擇空載損耗和負(fù)載損耗值為2級(jí)或者1 級(jí)的變壓器。近年來(lái)，具有損耗低，質(zhì)量輕，效率高，抗沖擊的新型低損耗變壓器已得到廣泛的應(yīng)用，在節(jié)省電能和運(yùn)行費(fèi)用方面，已取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果。新建工程應(yīng)采用低損耗的節(jié)能型變壓器，對(duì)于舊有變壓器也應(yīng)見(jiàn)機(jī)逐步更換或改造，以節(jié)約電能。

除選擇低損耗型變壓器外，變壓器的運(yùn)行方式也需要注意以下幾點(diǎn)：

①在選擇變壓器容量時(shí)，應(yīng)根據(jù)計(jì)算負(fù)荷，負(fù)荷性質(zhì)等，條件進(jìn)行選擇，避免出現(xiàn)“大馬拉小車”的負(fù)荷很低或重載負(fù)荷（超過(guò)80%負(fù)載率）的現(xiàn)象。

②向一、二類負(fù)荷供電的變壓器，當(dāng)選用兩臺(tái)變壓器時(shí)，應(yīng)同時(shí)使用，以降負(fù)載率和損失率。

③合理安排用電分布，不允許變壓器長(zhǎng)期空載運(yùn)行。

④根據(jù)情況，安裝照明專用變壓器。

3.4 照明節(jié)電設(shè)計(jì)

照明節(jié)能所遵循的原則是在保證照明質(zhì)量，為生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)和生活創(chuàng)造良好的環(huán)境前提下，盡可能地節(jié)約照明用電。因此可從以下幾個(gè)方面考慮節(jié)能的措施：

①合理確定照度水平。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定照度水平，設(shè)計(jì)照度值與照度標(biāo)準(zhǔn)值相比誤差控制在±10%以內(nèi)。

②合理確定照明方式。單純使用一般照明的方式，不利于節(jié)能。應(yīng)根據(jù)具體情況，采用一般照明、分區(qū)一般照明或者混合照明的方式。

③嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“照明功率密度”限制值LPD。設(shè)計(jì)中計(jì)算的實(shí)際LPD 值應(yīng)盡可能小于此值。

④選用優(yōu)質(zhì)、高效的照明器材。擴(kuò)大LED 燈具、節(jié)能型熒光燈、導(dǎo)光管等的使用。

⑤根據(jù)不同區(qū)域照明的使用情況，采用手動(dòng)控制或自動(dòng)控制。自動(dòng)控制又包括時(shí)鐘控制、光控、紅外線控制、聲控、智能照明控制等。通過(guò)合理地控制照明燈具的啟閉以節(jié)約電能。

3.5 采用能效管理系統(tǒng)

近年來(lái)，能效管理系統(tǒng)的使用，將科學(xué)管理、自動(dòng)化管理、數(shù)字化管理引入電能管理系統(tǒng)。能效管理系統(tǒng)為節(jié)能提供了數(shù)據(jù)支撐，通過(guò)該系統(tǒng)可發(fā)現(xiàn)建筑的能耗問(wèn)題，制定節(jié)能行動(dòng)策略，并可通過(guò)該系統(tǒng)驗(yàn)算建筑節(jié)能效果。采用能效管理系統(tǒng)也成為目前節(jié)能的有效手段之一。

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)工作應(yīng)響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排，低碳生活”的號(hào)召，在工程的電氣設(shè)計(jì)中，做好電氣節(jié)能設(shè)計(jì)已成為一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。論文探討了供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施，對(duì)常見(jiàn)的、有效的節(jié)能措施進(jìn)行了闡述和總結(jié)。有不正之處，歡迎同行指正。