電氣節能在工業電氣設計中的體現

張越 陳思遠 高媛 呂于韜

摘要：隨著當前社會大眾以及各個行業領域能源消耗量的不斷增加以及日益嚴重的環境污染形勢作用，如何保護環境并節約能源，已成為備受各方重視的課題之一。研究表明，我國社會經濟的快速增長是以高能耗為代價實現的。因此，工業耗能作為能耗大戶之一，已經成為危及社會可持續發展的關鍵性因素之一。在構建資源節約型社會的客觀發展目標下，將電氣節能技術引入工業電氣設計領域中是非常必要的。

關鍵詞：工業電氣；電氣節能；設計

一、電氣節能的具體方案

1.1廠內電氣的節能系統必須以工業企業自身使用情況為主。廠內的電度表以及工作平臺都應采取智能化模式，在該有的電能采集系統為鋪墊，結合目前智能的機械設備來打造一個全自動化的工作平臺。另外，增設一個變電站監控室來加以規范企業的用電情況，用電量的采集以現代高速工業總線通信技術為主要方式。為了提升監控室的科技化，采用計算機系統來研究開發相應的管理系統以及制度方案，更好的設計一個可持續發展的用電模式。同時，企業應該搭建一個互聯的網絡，各個廠房都可以同步更新變電所的使用現狀。

1.2集成化監控以及調度優化工作平臺是電氣節能的必要環節。根據工業企業的用電情況分析，分布式結構的集成化監控以及搭建優化的工作平臺是工業企業最適合的方式。就目前來說，電氣節能的設計的主要基礎是企業自身的實際用電情況而設，這樣的電氣設計比較貼切企業的本身。如圖1所示，監控系統的主要結構是根據現場總線網絡而設，另外電氣節能設計的布局也要內部高速計算機局域網網絡的配合，才能達到優化企業的供電方案以及電氣節能的效果。這個監控系統分為兩大部分，第一部分的功能是實現自動化以及通信，不僅可以監控企業配電網地層呢過設備的情況，同時也可以及時與廠內的監控系統保持緊密的聯系；第二部分的功能是實現信息、資源共享，集成監控體現在聯合了車間級監控主機、廠內變配電站這兩大主體，以便于更好優化企業整體的用電方案。

二、波抑制與無功補償

2.1低壓配電室一般出現動態變化中，是因為自身的低功率因數以及低含量的諧波而導致負載水平的，從而引發一系列的無功補償不佳的問題。對此，智能化無功補償裝置是優化企業低壓配電室的有效途徑，無功功率的補償可以在該裝置下實現分級、動態方式等。將無功功率提升為0.98左右。電容器裝備需要有一定的控制與投切，可在黃紙內將智能化無功補償設置一定的投切安全區域。基于該設置，自動切除的功能會在電容器處于非安全區域的時候啟動，以便于安全區域有合適的補償電容器自動投入，避免電容器運行中產生不利的因素。

2.2低壓配電室處于高含量的諧波以及合適的無功功率因數下，內部的變頻器以及蒸餾裝置會受到動態的影響，甚至涉及到系統諧波含量的變化。對此，工業企業所采取的方式是以自身的用電情況為主，針對特定次數諧波進行多組單調諧無源濾波器等，在一定程度上可以消除大部分的諧波對于工業電氣系統的影響。另外，多組單調諧無源濾波器的成本較大，為了降低企業的經營費用，可以采取單調諧無源濾波器來處理諧波嚴重畸形且電流幅值較大的領域。

2.3低壓配電室處于高含量諧波以及低無功功率因數的情況下，諧波可能因為電容器裝置的單獨接觸或是直接的無功功率補償而被放大，影響了工業電網系統因諧波污染而降低效率。對此，諧波治理需要無功補償的輔助才能有效解決企業的用電問題。與第二種方式不同的是，基于該情況，應該采取混合型動態有源濾波系統來加強對整流裝置的管理，高達 380 伏的電網將通過有源濾波系統進行注入諧波信號。同時，諧波治理可以根據電網的動態情況來加以控制，以便于更好治理的無功補償的缺陷。

三、積極采用先進的節能途徑

3.1構建電氣智能控制系統

微電子技術、網絡技術以及通信技術等先進技術的迅速發展為建立一個可以對工業電氣用電情況進行實時監控的系統成為可能。這種智能節能系統可以根據需要采取調節控制，降低不必要的電能消耗。如走廊內的照明、排風系統的工作時間、空調的使用情況等，使設備在滿足功能需要的情況下最大限度的節能。

3.2利用好天然光源

太陽光是永不枯竭的潔凈能源，在照明節能的實施工程中應當充分加以利用。如在設計中充分考慮建筑物的采光情況，將采光和照明有機的結合起來。白天盡可能地利用利用導光管、采光擱板、反射高窗、棱鏡窗等使建筑物內獲得穩定的光照條件。還可以利用光伏發電系統，將收集的光能轉化為電能進行照明，這種方法廣泛的用于室外的街道照明中。

3.3采用功率因數補償

在工業企業中大多數用電負荷為機泵。由于電機為感性負載，會產生功率因數滯后，如果不進行補償，會造成線路損耗和變壓器損耗增大。如果補償只設置在6/10kV側，低壓側不進行補償，負荷較多時配電變壓器的數量會相應增加或變壓器容量會相應增大，很容易造成額外的電能浪費。所以，應采取就地補償原則，從設計上保證節能，可即變壓器后側進行相應的補償，在同樣負荷率的情況下，使變壓器的效率提高。

3.4改善燈具控制方式

面積較小的房間宜采用一燈一控或兩燈一控；面積較大的房間采用多燈一控的方式，但每個開關控制的燈數不宜太多，也應考慮適當數量的單控燈；建筑內的樓梯間、走廊等公共通道的燈具宜采用光電、聲控開關控制；在遠離側窗的天然采光不足的區域內的電氣照明，宜采用光電控制的自動調光裝置；室外宜采用程序控制或光電定時開關控制。

3.5變電所應盡量深入負荷中心

一般來說，工業的負載多為低壓交流380V，假如間隔非常遠的話，為了滿足啟動壓降等的規定，要適當的把電纜截面變寬，此時就會導致資源浪費。因此，假如廠區非常大，最好是使用恰當的供電半徑，布局很多的變配電裝置，縮減線路間距，此時耗損就變低了。很多工程在最初的設計的時候不是很合理，電氣相關的工作者沒有參加到方案的設計中，等到發現問題的時候再調節就會對整體產生很大的影響。因此，在設計的時候必須和總圖比對，最好是把變電布局在負載的中心位置。如果實在沒有辦法按照此舉來處理，就要布置很多的變電所，盡量保證它們處在負載的中心位置。假如存在爆炸區，在確保規范合理的前提之下，把變電所布局到遠離爆炸區的地方，而且把屋內外的地坪高度錯開，這樣就可以實現節能的目的了。

四、結束語

對于工廠來講，它的節能工作是當前非常關鍵的一個工作，它的系統性非常強，需要工作者對項目的具體特征和地質條件等都有很好的了解。所以，設計人員不應該只是為了節省時間而是用之前的數據，會導致方案無法發揮真正效益。在符合基礎的設計規定之后，要認真分析設備效率，從經濟以及工藝等多個層次比對，選擇最為恰當的方案，這樣才能夠發揮出節能的意義。

參考文獻

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（作者單位：中國五洲工程設計集團有限公司）