电气节能措施及其工程应用

曹兰芳

（广东雅景工程有限公司510663）

摘要：随着社会的进步，能源的合理使用引起人们广泛重视。目前，电气节能问题已成为学术界乃至整个社会关注的焦点。本文分析论述了电气节能措施以及其在工程设计中的应用要点，为未来电气节能设计以及节能改造提供重要的参考依据。

关键词：电气节能；节能措施；工程应用要点

0引言

随着当代社会与经济的快速发展，工程建设项目的增加有力地推动了国民经济的发展。然而，在众多工程项目中，特别是化工厂的建设项目，对电气节能问题并未得到足够的重视，浪费了大量的电力资源。若该问题不及时采取措施，将电气节能技术融入到工程设计中，则会极大地增加电力系统的负担，造成严重的能源浪费，更为甚者，可能造成区域电力资源供应不足现象，严重影响人们的正常生活。因而，在工程设计中，合理运用电气节能技术，已是不可争议的事实。本文结合电气节能设计的基本原则，从变压器选型、供配电线路设计、电力系统功率因素的提高、照明节能设计等方面出发，详细论述其设计与工程应用要点，为电力节能设计应用提供参考依据。

一、基本原则

电气节能设计不是以增加工程费用，专为“节能”而节能，也不是以牺牲某些工程功能需求为手段。笔者从事电气设计多年，电气节能设计认为需遵守三点基本原则：一是，满足工程功能需求，包括工程区域照明用电、用户舒适度空调用电及有特殊功能的需要；二是，与经济效益相结合，不应为节能而过分增加工程建设费用；三是，减少无谓的能耗，采用先进技术来减少能耗，减少无价值的能耗等。总而言之，电气节能设计应满足“功能需求、经济合理、设计先进”的基本原则。具体而言，可以在工程中，将下面多种节能技术合理的利用其中。

二、线路的选取和布局

就普通工程而言，干线、支线的长度总和可达上万米，因此在线路上产生的有功损耗也是相当大的。通过选取电阻率低、截面积大的导线，减少线路总长度可降低线路总电阻，从而减少在线路上损失的功率。铜的电阻率较低，铝次之。然而铜的价格比铝要高，因此要遵循节约用铜的原则，在负荷较大时采用铜线，负荷较小时采用铝线。对于较长的线路，在满足动热稳定、保护配合等条件的情况下，可以考虑将线缆面积再加大一级。令加大线缆面积需花费的费用为M，因此降低损耗所减少的费用为N，则M/N即为回收年限。当回收年限在可接受的范围之内时，即可增加线缆面积。此外，还可以根据负荷的季节性，将大功率的空调、风机等负荷和普通照明负荷公用一条线路，这样在不使用空调的春、秋两季，以较大截面积的导线传输电流较小的负荷，从而有效减小了线路上的损耗。在减少线路长度方面，应该遵循以下三点原则：首先，变电所应尽量接近负荷中心，从而减少线路长度，降低线损。一般情况下，低压线路的供电半径不得超过200m。对于单层面积超过10000平方米的建筑物而言，应该设两个及以上的变电所，以减少线路长度。其次，在高层建筑中，低压配电室应靠近强电竖井，而且由低压配电室提供给每个竖井的干线，要避免“支线沿着干线倒送电能”的现象发生，尽可能减少回头输送电能的支线。第三，线路应尽量直走，尽量避免走回头路，以减少总长度。在实际的设计与工程应用中，只要遵循以上几个原则，就可有效减少线路上的有功损耗，达到线路节能的目的。

三、功率因数的提高

提高负荷的功率因数，可降低负荷电流，相当于提升了供配电设备的供电能力。此外，当变压器二次侧的功率因数提高时，总的负荷电流将减少，从而使得变压器铜耗降低。提高功率因数的措施主要包括以下两个方面：第一，减少设备消耗的无功功率，提高自然功率因数。以往使用的直流设备如变流机组、汞弧整流器等往往耗费大量无功，而使用新型的硅整流或晶闸管整流装置则可以减少无功消耗。电机在空载运行时同样会吸收大量无功，因此有必要限制电机的空载运行。对空载率大于50%的电动机和电焊机，可安装空载断电装置；对大、中型连续运行的胶带运输系统，可采用空载自停控制装置；对大型非连续运转的风机、泵类笼型异步电动机，宜采用电动调节风量、流量的自动控制方式，以节省电能。在容量相等的情况下，同步电动机的功率因数比异步电动机要高，因此条件允许时可考虑用同步机替代异步机或者异步机同步化运行。第二，采用无功补偿装置进行补偿。供电部门规定高压供电的用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，其功率因数在电网负荷高峰时不得低于0.9，因此当自然功率因数无法满足要求时，就需要借助补偿设备来提高功率因数。主要的补偿设备是电容器。对于运行在以下条件的电动机应采用无功补偿：高负载率变压器供电的电动机、供电距离超过200m且连续运行的电动机、较长时间处在轻载或空载的电动机等。

四、节能设计的工程应用

居民负荷中的照明用电、工业负荷中的电动机用电占电力负荷的绝大部分，因此在实际的工程运用中，对照明负荷和电动机负荷的节能至关重要。

1.照明负荷的节能

照明用电是居民用电负荷中的主要部分，因而其节能潜力颇大。对于照明负荷的节能，其应用原则有以下几点：（1）对于不同的工作场所，选取不同的高效光源。对普通室内的照明，应避免使用白炽灯，可采用小功率高压钠灯或荧光灯作为光源，如U型节能荧光灯、T5细管。若灯具开合频繁或有其他特殊需要时，可使用双螺旋（双绞丝）白炽灯。对室内空间较大场所以及室外场所（如室内运动馆、公路）的照明，应选用高光强气体放电灯，如高压钠灯、金属卤化物灯等。以上所说的气体放电等和荧光灯都须安装补偿电容器，且气体放电灯使用的镇流器耗能应尽量低。（2）安装高效率的灯具。高效灯具应该满足反透射系数高、控光合理、配光稳定、直射光通比例高的条件。选用这样的灯具，价格上虽比普通灯具高，在照明需求较大时，其节能效果也是明显的。此外，选用非对称光分布、由变质速度缓慢材料制成的灯具，也能起到提高照明效能、减少光线衰减的作用。（3）完善照明的控制管理。充分利用自然光，根据自然光的强度变化，对灯具开停进行分组分片控制。可适当多设照明开关点，减少单个开关控制灯的数量，从而更合理地控制灯具的开闭。对于面积较大场所的照明，采取分区控制方式，使得增照明回路分支的控制灵活性加强，避免打开不需使用的灯，实现节能。必要时，应尽量采用电气控制装置，如定时开关、调光器、节电开关。在公共场所，照明方式可采取集中控制的形式，并安装带延时的光电自动控制装置。室外照明系统要避免白天亮灯，因此宜采用光电控制开关代替普通开关。在设备停用时，若依然保持电源接通状态，则会产生空载损耗，因此可在插座面板上设置翘板开关控制，方便设备不使用时切断插座电源。

2.电动机负荷的节能

电动机负荷是工业用电的主要负荷，提高电动机的功率因数和效率，可以有效减少其功率损耗。高效电动机，如Y、YZ和YZR等新系列电动机，其效率往往比普通电动机的效率要高5%左右，平均功率因数高8%左右，总损耗低25%左右，因而其节能效果良好。当然，新型电动机的价格也高于普通电动机，故采用此类电动机时，还应考虑经济因素，即需节能产生的效益在可接受的时间内能够弥补选用新型设备而增加的经费。一般当负载率高于0.6、电动机年持续运行时间超过3000小时以及电机单机容量较大时，选用新型电动机可以满足经济要求。电力电子技术的发展，使变频器在电动机的调速中得以广泛应用。对于采用变频调速装置的电动机，当负载下降时，调速装置可自动调节其转速，从而与负载的变化相适应，提高了电动机在轻载时的效率，实现节能。当选用变频器不满足经济要求时，则可考虑对电动机进行软起动。软起动的原理是按起动时间逐步调节晶闸管的导通角，从而实现对电压变化的控制。由于电压的变化是连续的，因此可以平稳启动。起动结束后，则以额定电压运行。软起动器主要用于频繁起动且容量较大的电机设备中，如水泵。此外，当附近用电设备对电压稳定要求较高时，也可考虑使用软起动器。

五、结束语

随着大量工程项目的建设工作的展开，电气节能的重要性也逐渐得到了体现。在工程设计工程中，应将电气节能技术合理的融入其中。同时，在工厂新增设备时，以其功能需求为基础，充分了解其工作原理与性能，在技术与经济等方面进行综合比较，选择合理的节能设备，从而实现节能的目标。

参考文献

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