淺談廠、礦建筑電氣節(jié)能

王利新

（新疆千鑫礦業(yè)公司富蘊836100）

淺談廠、礦建筑電氣節(jié)能

王利新

（新疆千鑫礦業(yè)公司富蘊836100）

電氣節(jié)能設計應遵循的原則，從供配電系統(tǒng)設計、合理使用電動機、諧波治理、照明節(jié)能、降低配電線路損耗、降低無功損耗等能源管理系統(tǒng)方面，論述電氣節(jié)能的合理應用。

電氣節(jié)能配電系統(tǒng)的節(jié)能諧波治理照明節(jié)能能源管理

現(xiàn)如今我國的經(jīng)濟持續(xù)快速增長，全社會用電量也保持快速增長，逐月走高，高耗電行業(yè)用電增速居高不下。用電需求增長的同時，全國電力供應能力也有所提高，但是也僅僅緩解電力供需矛盾。在積極倡導節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟的今天，如何把節(jié)能措施貫穿于整個電氣設計過程則顯得尤為重要。下面結(jié)合工作實際，就建筑電氣的幾種節(jié)能措施談談一些看法。

1 電氣節(jié)能遵循的原則

(1)適用性：就是基于滿足在建筑物內(nèi)創(chuàng)造良好人工環(huán)境提供必要的能源，為建筑設備運行提供必需的動力，按照用電設備對于負荷容量電能質(zhì)量與供電可靠性等方面的要求，來優(yōu)化供配電設計，促進電能合理利用。

(2)實際性：要充分考慮實際經(jīng)濟效益，合理選用節(jié)能設備及材料，使節(jié)能增加的投資能在較短的時間內(nèi)用節(jié)能減少下來的運行費用收回。

(3)節(jié)能性：應考慮采取措施減少或消除與發(fā)揮建筑物功能無關的消耗，比如電氣設備自身的電能消耗，傳輸線路上的電能消耗等等，這應該是節(jié)能的著眼點。

2 電氣節(jié)能設計內(nèi)容

2.1 合理設計供配電系統(tǒng)

⑴配電系統(tǒng)的節(jié)能，從有色金屬消耗量及線路功率損失這兩個原則出發(fā)選擇變電所的位置，得出的結(jié)果才能使用戶在一次性投資、節(jié)能降損及設施維護管理等方面產(chǎn)生直接的經(jīng)濟效益。根據(jù)負荷容量，供電距離及分布、用電設備的特點等因素合理設計供配電系統(tǒng)，使系統(tǒng)盡量簡單可靠，操作方便。在配電系統(tǒng)中，有的相電流較小，有的相電流接近甚至超過額定電流，這種情況下，三相電流不平衡，影響變壓器的安全經(jīng)濟運行，影響供電質(zhì)量，而且會成倍增加線損。在設計中應盡量減小三相不平衡度。

⑵根據(jù)用電負荷的容量及分布，使變、配電所靠近負荷中心，以縮短低壓供電半徑，降低線路損耗，減少電壓損失，滿足供電質(zhì)量要求。

⑶供配電系統(tǒng)應簡單可靠，配電級數(shù)不宜過多，同一用戶內(nèi)，高壓配電級數(shù)不宜多于兩級；變壓器二次側(cè)至用電設備間的低壓配電級數(shù)不宜超過三級，盡量減少電能損耗。由兩路進線供電的系統(tǒng)，宜采用兩路電源同時運行的方式，以減少正常運行時的線路損耗。

⑷合理選擇供電電壓。同等情況下，電壓越高，損耗越小。供電電壓等級的確定應考慮技術經(jīng)濟合理性及電力公司的相關規(guī)定等因素。

⑸合理選擇變壓器。電力變壓器應當選用節(jié)能環(huán)保、低損耗和低噪聲的變壓器。變壓器的長期工作負載率不宜＞0.85，減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。此外，降低變壓器的環(huán)境溫度、平衡三相負荷、合理選擇變壓器接線方式、季節(jié)性造成的負荷變化時靈活投切變壓器等也是降低能耗的有效途徑。

2.2 降低配電線路損耗

線路是配電線路運行經(jīng)濟運行的重要指標。減少配電線路上的有功損耗可節(jié)約相當數(shù)量的電能；而降低配電線路上的無功功率，就可提高供配電網(wǎng)的功率因素、減少負荷電流，從而提高電壓質(zhì)量。在很多老礦區(qū)，隨著電氣負荷的增加，對其配電線路并未適時進行技術改選，從而導致配電線路非經(jīng)濟狀態(tài)運行，發(fā)生了大量線路電能損耗。在改造老礦區(qū)時，應根據(jù)經(jīng)濟電流密度，確定配電導線和電纜的截面，從而有效降低線損。

2.3 諧波治理

正確合理地選擇變壓器的接線方式,能阻止不平衡電流和3N次諧波電流從原邊傳到電源配電系統(tǒng)中。在三角形/星形變壓器里,不平衡電流和3N次諧波電流在原邊繞組內(nèi)循環(huán)流動而不會傳入電源配電系統(tǒng)中。在根據(jù)負載確定電力變壓器額定容量時,應考慮諧波畸變而留有裕量。在設計中一般應保證變壓器負荷率在70%～80%,該裕量可防范諧波引起的變壓器發(fā)熱危害。

諧波的存在會使電力變壓器的銅損和鐵損增加，直接影響變壓器的使用效率；還會造成變壓器噪聲增加，縮短變壓器的使用壽命。會造成異步電機電動機效率下降，噪聲增大；使低壓開關設備產(chǎn)生誤動作；對工業(yè)企業(yè)自動化的正常通訊造成干擾，影響電力電子計量設備的準確性。治理諧波可選用D，yn11變壓器；設置濾波或隔離濾波裝置；功率因數(shù)補償電容器組串聯(lián)消諧電抗器等措施抑制諧波，提高電能質(zhì)量。

2.4 照明節(jié)能

對廠房、路燈以及公共場合等夜間照明采用高效光源和節(jié)能型燈具，可節(jié)約50%電能。電氣附件的效率對于節(jié)能也很重要，目前電子整流器的質(zhì)量參差不齊，而節(jié)能型整流器的節(jié)能效果非常不錯。另外，在節(jié)電方面，可以利用太陽能發(fā)電，在國外，國內(nèi)的一些地方，太陽能光電幕墻、光電屋頂、太陽能路燈已經(jīng)得到了有效利用，高校也可積極引進太陽能應用這種設備。

⑴充分利用自然光。照明的最佳光源是陽光,太陽光是免費的，不需電力，也不造成污染。如果能在建筑物內(nèi)部引入自然光線，員工會情緒更好，效率更高。現(xiàn)在有些窗戶可以對光譜進行選擇，引入日光的同時還可保持舒適。有一些創(chuàng)新的技術如側(cè)窗、天窗、光柵板和光線管道等，可將日光引入大樓內(nèi)部。在燈具布置時，將所控燈列與側(cè)窗平行，跟據(jù)日照強弱來進行燈具控制也是照明節(jié)能的有效手段。

⑵合理選擇光源和燈具。應在不同的使用場合，在滿足照明質(zhì)量的前提下，盡可能選擇高光效的光源。

⑶采用合理的照明控制方式是實現(xiàn)舒適照明的有效手段，也是節(jié)能的有效措施。照明控制系統(tǒng)分兩大類：手動控制和自動控制。手動控制是指按照使用者的個人意愿來控制所屬區(qū)域的照度水平。在照明開關應用中，我們應注意：①居住建筑有天然采光的樓梯間、走道的照明，除應急照明外，宜采用節(jié)能自熄開關。②每個照明開關所控光源數(shù)不宜太多。每個房間燈的開關數(shù)不宜少于2個(只設置一只光源的除外)。但手動控制最不利的一點是：當人們意識到自然光線不足時會開燈，但當天然光又恢復充足時沒有什么因素促使他們把燈關掉。而且工作結(jié)束后如果燈還開著，這將浪費大量的電能。與傳統(tǒng)的照明控制方式相比，近年來逐步發(fā)展起來的智能化照明控制系統(tǒng)體現(xiàn)出了強大的優(yōu)越性。目前智能照明控制系統(tǒng)多數(shù)采用現(xiàn)場總線技術，借助各種不同的“預設置”控制方式和控制元件，對不同時間不同環(huán)境的光照度進行精確設置和合理管理，實現(xiàn)節(jié)能。只有當必需時才把燈點亮或點到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節(jié)電效果十分明顯。

⑷采用高效光源，燈的效率是指所消耗的電能中有多少可轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽狻舻男试礁哌_到同一照度就越省電。應積極推廣使用新型光源。如鹵素節(jié)能燈、發(fā)光二極管（LED）燈等。LED燈被稱為“綠色光源”，較同等亮度的白熾燈所耗的電力減少約80%。節(jié)電潛力巨大。隨著LED燈的迅速發(fā)展，發(fā)光光纖得以廣泛應用，與LED光源結(jié)合，發(fā)光光纖現(xiàn)在已經(jīng)在建筑物立面裝飾、室內(nèi)裝飾及水下裝飾中廣泛應用。

2.5 降低無功損耗

變壓器作為電力系統(tǒng)運行的主要設備，在變換電壓及傳遞功率的過程中，自身要產(chǎn)生有功功率損耗和無功功率損耗。變壓器的有功功率和無功功率損耗又與變壓器的技術特性有關，同時又隨著負載的變化而產(chǎn)生非線性的變化，變壓器的損耗在電網(wǎng)中的線損所占的比例較大，尤其是輕負荷時占的比例更大。據(jù)統(tǒng)計，變壓器的損耗在中低壓電網(wǎng)中線損約占2%～3%，電網(wǎng)中存在一定數(shù)量輕載運行的變壓器，所謂”大馬拉小車”的現(xiàn)象，對降損節(jié)能不利，因此，必須根據(jù)變壓器的有關技術參數(shù)，通過合理地選擇運行方式，加強變壓器的運行管理，充分利用現(xiàn)有的設備條件，以達到節(jié)約電能的目的。無功補償是借助于無功補償設備提供必要的無功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低電能的損耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。從電網(wǎng)無功功率消耗的基本狀況可以看出，各級網(wǎng)絡和輸配電設備都要消耗一定數(shù)量的無功功率，尤其是以低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度的減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設備的效率，無功補償設備的配置，應按照“分級補償，就地平衡”的原則，合理布局。就拿千鑫礦選廠來說，低壓采用的是電容器“分級補償，就地平衡”的原則。采用無功補償可以提高功率因數(shù)，充分挖掘設備輸送功率的潛力，是一項投資少，收效快的節(jié)能措施。就地補償技術主要適用于負荷穩(wěn)定，不可逆且容量較大的異步電動機補償(如浮選槽電機、水泵等感性負荷)，其他各種場合仍主要采用集中補償技術。電網(wǎng)中常用的無功補償方式包括：在變電所母線集中安裝并聯(lián)電容器組；在高低壓配電線路中分散安裝并聯(lián)電容器組；在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器；在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器等。

2.6 提高功率因數(shù)

功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項重要技術經(jīng)濟指標，是指電力網(wǎng)中線路的視在功率供給有功功率的消耗所占百分數(shù)。適當提高用戶的功率因數(shù)，不但可以充分地發(fā)揮發(fā)、供電設備的生產(chǎn)能力、減少線路損失、改善電壓質(zhì)量，而且可以提高用戶用電設備的工作效率和為用戶本身節(jié)約電能。因此，通過合理配置無功功率補償設備，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而達到節(jié)約電能，降低損耗的目的。

3 結(jié)束語

節(jié)能是我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的一項長遠戰(zhàn)略，也是當前一項極為緊迫的任務。電氣節(jié)能已成為企業(yè)生產(chǎn)、人們生活的重中之重，作為企業(yè)電氣人員，應結(jié)合企業(yè)自身特點，精心設計、精心比較，采用切實可行的節(jié)能措施，把節(jié)能貫穿于企業(yè)生產(chǎn)、生活過程始終，真正把節(jié)能理念落到實處，促進資源節(jié)約型社會的更好建立。對于老礦山、老企業(yè)來說，提高設備的利用率是工作的重點。老礦山、老企業(yè)的感性負載比較大，有功功率利用率不高，電能浪費較大。要解決這些問題是當前的重點工作，利用當前新興技術，對老設備進行改造，對無功功率進行補償，從而提高有功功率的利用。

收稿：2014-03-24