電氣設計中節能問題的探析

摘要：本文通過闡述當前社會電能在國民經濟建設中的重要性，提出了電氣節能設計應該遵循的原則，分析了如何有效地對電氣設計中的各個系統進行節能改造措施，具體從供配電系統、照明系統、電氣設備等多個方面進行探討，電氣節能將為我國的經濟建設事業起到至關重要的作用。

關鍵詞：節能設計 電能 功率

一、前言

現代社會隨著國民經濟高速增長，人民生活水平不斷提高，使得整個社會對用電需求量呈上升趨勢；電氣節能作為建筑節能的重要組成部分，蘊含著巨大的潛力，不僅能有效緩解電力供需矛盾，而且還能有效保護環境，提高國民經濟總體效益。所以，如何更好地節能節電，提高能源利用率和綜合效益，成為我們電氣設計人員共同探討的話題。

二、電氣節能設計遵循的原則：

（一）滿足建筑物的功能

所謂的滿足建筑物功能，就是滿足建筑照明、空調舒適度以及特殊工藝要求等。建筑照明包括照度、色溫以及顯色指數的相關參數；特殊工藝主要是指娛樂場所的相關電氣設施的用電等。

（二）考慮實際經濟效益

節能措施雖然很重要，但是不能因為節能措施不當導致消耗更大的投資，這樣反而增加了運行費用。適當投資，在短時間內用節能減少下來的運行費用進行回收。

（三）節約無謂消耗的能量

電氣設計中要注意對無謂消耗能量的節約，應首先找出那些地方的能量消耗是與建筑物使用功能無關的消耗，針對具體部分考慮采取行之有效的節能措施。例如，大面積的照明容量、變壓器功率損耗、傳輸電能線路的有功損耗等，結合現代社會先進技術措施，遵循經濟合理的原則，有效執行建筑節能措施。

三、電氣節能的具體措施

（一）合理設計供配電系統

供配電系統在電氣設計中占有很大一部分，所以實現其系統經濟、合理地運行至關重要。

首先應根據系統用電負荷容量及其分布、用電設備特點及負荷等級幾個方面，將運行損耗降到最低。具體從以下幾個方面考慮：

1.合理選擇供電電壓。由于同等情況下，電壓越高，損耗越小。所以除了220/380V為民用建筑用電設備常用的電壓等級以外，也有一些民用建筑空調主機選擇10（6）KV制冷設備，目的也是為了節能。

1.供配電系統應簡單可靠。同一電壓等級下，供電系統變配電級數不應多于兩級，這樣可以減少變電級數過多所產生的電能損耗。

2.合理選擇電線電纜截面。根據電流密度、合理選擇導線截面參數，在保證允許載流量等技術指標的前提下，降低電能損耗以及過度投資。

3.根據設備用電負荷情況合理選擇變壓器容量、臺數，保證變壓器在最佳狀態下運行。

4.變電所應設置在負荷中心附近，低壓配電間要靠近電氣豎井，從而合理分布供電網絡，使其低壓供電半徑控制在200米以內，減少線路電壓損失，提高供電網絡的供電質量以及運行經濟效益。

（二）照明節能設計

由于照明用電量較大，而且涉及的范圍較廣，所以照明節能是節能措施中具有潛在開發能力的重要部分。

1.適度控制照明功率密度

根據《建筑照明設計標準》的規定，各種場所的照度標準、照明功率密度都有不同，照明設計在滿足其建筑功能要求的基礎上，應適度控制照明功率密度，切忌片面追求過高的照明標準。

2.采用高光效光源

照明光源應選擇發光效率高、顯色性好、使用壽命長、性價比高的高效光源。不同的工作場所選擇不同的高效光源，其目的在于降低電能消耗，節約能源。具體分析如下：

2.1不應選用熒光高壓汞燈。金鹵燈相對于汞燈而言，效率提高了60%，顯色指數高，壽命更長。

2.2限制熱輻射光源的應用，熱輻射光源指的是普通照明用白熾燈、鹵鎢燈，其特點是顯色性好，便于調光。但是其光效低、壽命不長，消耗電能大，所以最好限制實用。

2.3在燈具安裝高度較低的場所，應選用熒光燈。熒光燈包括直管熒光燈和緊湊型熒光燈，二者都具有顯色性好、光效高等優點，前者比后者更具優勢，其光通維持效率較高。因此，除了有特殊裝飾要求的場所以外，一般都應選用直管熒光燈。

2.4在燈具安裝高度較高的場所，應選用金鹵燈或者高壓鈉燈。對于沒有顯色性要求的工業場所，可選用壽命較長的高壓鈉燈；對于顯色性要求高的場所，可選用陶瓷金鹵燈。

2.5對于安裝高度較高且不易維護的場所，應選用高頻無極熒光燈，因為其使用壽命較長，可達5到6萬小時，同時光效高，可達60到70lm/W。

3.照明控制方式應符合節能要求

根據各種場所照明使用特點采取分區控制燈光或適當增加照明開關點來進行照明節能措施。此外，采用各種節能型開關或裝置也可以有效節能。例如：在客房、臥室可采用調光開關；公共場所及室外照明可采用聲控開關；走廊或樓道短暫停留的公共場所可采用節能自熄開關等。

（三）導線截面的合理確定

線路損耗，在施工中是比較常見的問題。既要減少線路損耗，又不能改變電流大小，只有減少線路電阻。根據線路電阻公式，線路電阻與電導成正比，與線路截面成反比，同時與長度成正比。所以，減少線路損耗，應該從以下幾方面做起：

1.選用電導率較小的材質做導線，以銅芯為最好。所以，在用電負荷比較大的建筑中選用銅導線既保證安全，又能降低損耗。

2.減少導線長度。首先，電力線路應減少長度，盡可能保證走直線；其次，低壓線路避免走回頭線，降低線路上的電能損耗。再次，低壓配電室與電氣豎井之間的干線，不要產生支線與干線的混淆傳輸，也就是二者在布局上要合理。

3.增大導線截面。對于相對較長的電力線路，應該在滿足載流量、熱穩定的基礎上，在加大一級導線截面。

（四）電動機節能設計

減少電動機損耗的主要途徑是提高電動機的工作效率和功率因數。對于實際工程來說，選用高效率的電動機，使其在運行中節約能源；同時，可采用就地電容器補償以減少線路損耗，主要是減少電動機空載和輕載運行時間，因為在輕載運行中電動機的效率是極低的。通常我們采用變頻調速控制電動機，這樣可以自動調節轉速，使其負載變化和轉速變化一致，從而有效提高電動機效率，達到節能的作用。

（五）合理的無功補償方式

變壓器在運行中，其消耗的無功功率是消耗有功功率的幾倍甚至幾十倍。實際工程中，無功電量在電網傳輸中會造成很大的功率損耗。所以，合理選擇無功補償方式、補償點及補償容量，避免大量的無功功率通過線路遠距離傳輸而造成有功網損，并且有效穩定電力系統的電壓水平。此外，對于配電網的電容器無功補償，通常可采取分散、集中、就地相結合的方式；電容器自動投切方式可按功率因數大小、負載電流大小，結合用電負荷來確定。

（六）選用節能型變壓器

據統計，全國電網每年運行的配電變壓器損耗占當前全國總發電量的百分之二到百分之三，若采用節能型變壓器，能夠節約能源，減少氣體排放，同時其具有損耗低、噪聲小、效率高等特點，在電力系統中發揮著十分重要的作用。此外，合理選擇變壓器容量以及負荷率，對于提高能量消耗有很大作用，具體根據各個企業用電特點選擇較為靈活的接線方式，及時調整變壓器負載率，確保其運行在最佳狀態。

綜上所述，電氣節能設計應該從安全性、可靠性、經濟性等多方面進行綜合考慮，選擇合理的供配電方案，選擇低能耗等先進設備，挖掘電力設備供電能力，保證電力安全的基礎上，提高企業經濟效益，為我國的能源利用、環境保護以及資源優化配置打下良好的基礎；同時，作為電力部門的工作人員，也要學習國外先進技術，從長遠利益考慮，為我國的電力事業做出貢獻。

四、參考文獻：

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作者簡介：

恩歐凱（無錫）防振橡膠有限公司生產技術部生產技術課主任，楊文成。