淺談節能設計問題和對策

【摘 ?要】隨著我國經濟的高速發展，能源的需求日益增加，隨著電氣自動化設備和智能電器廣泛應用，這與當前電能供配的相對緊張，與社會經濟高速發展趨勢不協調。電力系統在發電、輸電、變電、配電、用電過程中，由各種各樣因素造成電能損耗，電能損耗已經成為限制工農業發展的瓶頸，減少電能損耗迫在眉睫。因此，電氣節能設計可實現節能降耗，這符合我國提出的低碳環保、節能減排、可持續發展理念。本文就此展開研究，通過對電力系統電氣節能設計基本原則、電能損耗的原因和節能存在的問題進行分析，進一步探討應對電力系統電氣節能上的對策措施，充分利用電能，產生更多的社會效益。

【關鍵詞】電力系統;電能損耗;電氣節能

引言

隨著經濟、科技不斷進步，人民生活水平不斷提高，智能自動化設備的廣泛應用，人們對智能化需求越來越高，這也促使電氣控制系統設計智能化越來越好，由此電能的需求急劇上升，進而滿足人們的生產生活需要。近年來，各式各樣的家用電器走進千家萬戶，用電量持續增加，為了進一步保障居民用電量和用電安全，電氣節能設計要遵循安全、節能、可持續發展的目標。目前，能源問題與人類發展呈現出一種矛盾的狀態，而安全、節能、可持續的節能氣設計，不僅可以充分的滿足居民能源需求，還可以有效的緩解能源的緊張現狀，最大限度地降低能源損耗，這一電氣節能設計理念完全符合可持續發展的基本要求。

1.電氣節能設計的原則

首先，應確保電氣節能設計，自動化電氣設備正常運行，那么就需要電力系統源源不斷的供電，因此滿足電氣設備基本功能需求是電氣節能控制設計應遵循的基本原則。其次，電力系統設計應符合電氣安全標準，確保電氣設備的有效安全運行。最后，隨著節能技術在電氣自動化設備的廣泛應用，電氣節能設計也應遵循可持續發展戰略，有效降低電氣設備能源損耗，從而緩解我國能源的緊張局面。

1.1安全性原則

（1）供配電系統設計安全。供配電系統正常持續的供電，可以有效的保障用戶的生活和工作，一旦供電出現故障，不僅用戶的正常工作生活秩序受到影響，還可能導致意外事故發生，用戶生命財產的遭受損失。為了安全、優質、高效供電，電力供配電系統電源數量配置應依據用電負荷總量確定，避免某個電源斷電導致全部停電的情況，同時還可以控制用電的安全性。另外，在供配電系統設計增設發電機，當電源斷電時還可切換至發電機進行發電，確保供配電系統安全可靠運行 ，從而將電能損耗降低。

（2）防雷和接地裝置設計安全。在電氣控制系統設計中，防雷和接地裝置可以將雷電引入到大地，保護電氣設備安全可靠運行，有效的保障用戶人身安全。為了滿足防雷和接地的設計要求，可以設置避雷針、消雷器和接地體等帶電氣設備保護裝置，然后將接地裝置、防雷接地設備和電氣設備相互連接，從而提高防雷接地裝置的安全性能。

1.2技術先進原則

引進先進的電氣設備與工藝，淘汰高耗能、高污染設備和生產工藝。在人流量密集、面積寬闊的場所，如超市、大型商場、廣場、學校、車站等，對照明設備規格要求高，用電量也相對較大，普通的燈泡及燈具設備可能無法滿足正常使用。因此，創新與技術更新換代，推廣使用電氣節能技術，節省更多的電能。

2.電氣節能設計存在問題

在我國電氣節能設計已經得到廣泛關注和重視。在電氣節能設計中，常常出現的各種問題和挑戰，造成了電能不必要的浪費。實踐證明，目前我國在電氣節能設計存在以下問題，有待解決。

2.1電氣節能設計缺乏統一標準和規范

電氣節能設計的標準、文獻和規章比較匱乏，缺乏統一可行的規范性文件，技術水平落后。因此，在進行電氣節能設計時，沒有統一標準和規范，導致電氣節能設計質量良莠不齊。電氣節能設計相關文件編寫較少，有待完善。電氣節能設計關鍵節能技術落后的，節能技術缺少有效的標準和依據，經濟技術分析不全面，導致設計的質量難以滿足節能需求，效益不明顯。例如電氣設備線路走線不規范，過于迂回復雜，造成線路上的能源損失過多;諧波處理和無功補償設備的安裝點設置不合理，導致多余損耗;在綜合分析變壓器成本時，沒有估算變壓器的經濟優化成本等。

2.2電氣節能技術落后，能源利用率低

目前電氣節能技術落后，低產能設備未進行淘汰，能源有效利用率低下，不符合國家新的電氣節能標準，這些設備國家已經明令禁止使用，但在實際生產中仍使用，無形中增加電氣設備的成本。隨著電氣設備使用規模的不斷擴大，設備卻沒有得到及時更新和升級，仍基本使用大功率、高耗能的電氣設備為主，使用時間長，其電氣節能技術和型號相對落后，甚至使用國家明令禁止使用的淘汰設備，且十分普遍。大量灰塵和顆粒物的吸附，使設備的散熱性能大大降低，絕緣性能變差，不僅造成了能源大量消耗，也帶來了安全隱患。此外，電氣設備中運行負荷計算不準確，設備型號選用不符合實際要求等問題，導致了設備的利用率低下。

3.電氣節能設計的對策措施

目前我國在電氣節能設計方面有著很大的優化空間，在對電氣系統進行深入分析和了解的基礎上，找出電氣節能設計的措施與對策，從而在設計過程中利用各種有效手段減少各種能量消耗，可達到全面節能的目的，提高經濟效益和社會效益。照明系統、動力系統、供配電系統電能使用量多的三大系統，我們根據這三大系統的各自特點分別提出電氣節能在設計對策，具體可從以下幾方面著手：

3.1照明系統的節能措施

（1）選用高效光源。高效光源即顯色指數高、調光性能好、使用壽命長且便于啟動的高性價比光源。根據照明設計的參考標準，嚴格控制各個不同場所照明的亮度、功率、光色等。控制好照明工藝標準，即在單位面積上限制好燈具設備的功率消耗。保持照明質量不變，盡可能選擇高效發光或緊湊型的熒光燈進行照明，這類燈具的節能效果比普通白熾燈具更好。

（2）優化照明控制方式。根據光的分布設計優化照明控制方式，適當增加照明控制開關，降低全光照明的頻率，通過照明開關方便的控制點對點燈光照明，減少照明設備同時使用的數量和頻率，減少電能的無端浪費。

（3）積極推廣使用新型光源。發光二極管（LED）被稱為“綠色光源”，白光LED理論發光光效可達200lm/W，目前實驗室里已經達到100lm/W，50lm/W的產品已投入使用，其較同等亮度的白熾燈耗電減少約80%，節能潛力巨大;隨著LED照明技術的迅速發展，新型光源現已在廣泛使用。

3.2動力系統的節能措施

工農業生產都離不開電動機。電動機的電能消耗較高，如果能在電動機的運轉上節約電能，則可以更好節能降耗。降低電動機的能耗，需要從提高其工作效率上著手，采取各種可行的措施，降低電動機的各部件損耗（主要為負載損耗及空載損耗），提高電動機的效率和功率因數。動力系統的節能可以考慮采用以下幾種方法：

（1）選擇高效率的電動機。在工業上，異步電動機是電力系統常用的電動機，工作效率和功率因數是衡量電動機性能的關鍵指標。在電機系統中，盡可能地減少電動機的空載和負載損耗，提高工作效率。采用高效率電機（Y、Y2系列）減少的耗電量與普通標準電動機相比，其總損耗減少20%～30%，效率可以提高3%～6%。

（2）改進電動機的控制方式，提高其在運行過程中的效率。對需要根據負荷變化調節的設備采用調速電動機。交流電動機調速分為變極調速、變頻調速和變轉差率調速三種調速方式，節約電能效果以變頻器調速最為顯著。比如交流電動機可以選用變頻調速的方式，或者是在壓縮機、電梯等機械設備上使用變頻器調速。泵類、風機的流（風）量與轉速成比例，而功率與流（風）量的3次方成比例。當流（風）量減少時，所需功率近似按流（風）量的3次方大幅度下降，這是節約電能的有效途徑。

3.3供配電系統的節能措施

電力供配電系統要操作安全、可靠、便捷，電力供配電系統整體規劃設計要綜合考慮電網分布、供電距離、負荷容量與設備特點等因素，電力變配電所應盡可能設置電網中心，可以縮短配電線路的距離，降低線路損耗。供配電系統應采取提高系統的運行電壓和功率因數，降低無功功率及導線中的電阻，降低供配電系統線路損耗等措施。一般在電能傳輸、轉換等過程中進行節能。供配電系統節能主要有以下途徑：

（1）合理選用供配電電壓等級。在相同的供電情況下，電壓越高，電能的損失越少。電力供配電系統要降耗節能，在電壓供電范圍內可以采用提高電壓的方法來傳輸，但也提高了電力系統的成本投入。通過計算可知，當電壓提高10%，線損可降低17.4%，可見提高電壓傳輸電能是可以大幅降低線路損耗;線路損耗與電力設備的功率因數的2次方成反比，故提高功率因數也是節能降損的有效手段。在實際操作中應根據實際情況制定科學、合理、經濟的供配電方案。

（2）變配電變壓器節能設計的優化。電力變壓器是高耗能設備，因此，對變其進行節能設計勢在必行。電力傳輸中廣泛使用變壓器轉換電壓。合理選擇變壓器容量和臺數，選擇變壓器容量與電力負荷相匹配，對負荷進行合理配置，選用高效節能的變壓器，可有效節約能源。根據季節性負荷，及時調整變壓器容量和臺數，降低無端的電能損耗。加強供配電系統運行管理，變電所之間宜敷設聯絡線，根據負荷情況，及時投入或移除部分變壓器，防止變壓器輕載和空載運行， 減少損耗。

（3）用電峰谷調節。合理避峰用電可有效節約電能，充分發揮電能的綜合效益。錯峰用電也是一種有效間接的節能降耗途徑。根據不同時段的用電負荷情況合理設計配電系統，使變壓器在最佳負載時運行，有利于節能。如今全國供電部門普遍推行峰谷用電，在電氣設計中推廣應用峰谷分時段收費電能表，鼓勵用戶避峰用電，達到節能的目的。

（4）減少配電線路中的電能損耗。在電氣節能設計中，減少配電線路中的能源消耗，可提高能源利用率。配電線路電能損耗取決于線路的阻抗和電流，其公式為ΔP=3I^2*R*10^（-3）。顯然，降低線路電阻，即選擇合適的導線材料可減小電能消耗。一般的電氣線路以銅線為主，但其造價高，線損大，因此可以改造為銅鋁復合線，以降低線路電能消耗。另一方面，在設計過程中，設計合理配線長度，采取直線型布線，減少因線路過長而產生的大量能耗。線路能耗的降低，不但可以提高能源的有效利用率，還可以進一步加強線路的安全性，降低安全事故發生率。最后，要增大導線截面積，在長距離線路輸送中，在選導線截面時加大一個級別，這樣雖然增加了線路成本，但由于節約能耗而減少了總體綜合運行成本，綜合考慮是劃算的。

4.結語

能源供求矛盾日益突出，充分利用電氣節能巨大潛力，選擇高效率的節能設備，按照節能標準進行設計。同時應在電氣設計中比較方案，從安全、經濟、高效等進行綜合考量，選用節能的電氣控制設備，選擇合理的供配電方案等，減少中間環節的電能損耗，提供高效、安全、經濟的電能，以達到真正節能的目的，為提高經濟效益作貢獻，使之符合國家可持續發展戰略。節能降耗不但可以減少成本，而且對國家利用能源、環境保護、優化資源配置有著深遠的意義。

參考文獻

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[2]劉靜雅.高層辦公建筑節能設計常見問題及對策[J].中國住宅設施，2019（03）：41-42.

作者簡介：樊桂觀（1989.2-），男，壯族，廣西忻城人，二級實習指導教師，工學學士，研究方向為工業機器人、服務型機器人，電子技術應用、單片機技術應用。