電氣工程及其節能設計要點探析

趙江天

（太原理工大學，山西 太原 030024）

電氣這類智能型設施不僅普遍存在于各種技術中，其功能也是比較大的。電氣內容無所不包，包括電氣工程和信息技術。所以對于電氣方面的學習是關鍵課題。當前電氣項目已經開始向節能環保方向邁進。本文從電氣角度對其節能鏈接設計進行了分析，以降低電氣能耗，增加經濟效益。

1 電氣節能設計在電氣領域的具體體現

1.1 調節電壓的標準

電氣自動化在投產后，運行電壓對設備電量有一定的影響。當實際運行電壓超過裝置規定限額時，將形成電量消耗較大的問題。強化對電氣自動化程序進行調整，確保電壓調整規范性，符合設備運行各項要求，防止能耗問題發生，能夠強化電氣生產環保節能作用。例如，自適應電壓調節方式，節能優勢強電壓調節基礎：P≤C×VAF+I式中：P表示所調節電壓量，以V為單位；C表示電氣智能程序的開關容量，單位是F；V表示供給的電壓參數，單位為V；F表示同一電路的時間頻率，單位是Hz；A表示開關的功率因數，單位為VA；I表示漏電流，單位是A。

1.2 提高電網設備性能

在電氣自動化進入工業生產活動后，電網設備是電氣工程中的重點構成，同時也是整個電氣項目資源投入量比較大的一個過程。電網設備在性能優化過程中，需要參考當前強度和密度的各種情況并給出一套配置方案以增強電網設備清潔性和精確設置電網截面規格。在電氣自動化工程規劃過程中，銅質電纜是一種重要節能用料，顯示出其高達高輸電安全性和耗電節能性。因此，在實際改造電網設備時主要選擇銅質電纜線：在線纜表層溫度相同（均為60℃）情況下，不同標稱截面（mm2）的銅芯載流量（A）及鋁芯載流量（A）分別為：1.5/24/18、10/75/59、25/138/105、120/375/285，得知銅質線纜的載流量參數比鋁質線纜更高，表明銅質纜線更節能。

1.3 合理運行維護送電線路

當電氣線路出現運行不暢的問題時，就會產生很高的能耗。國內年線路電損大致在1左右。在此背景下，強化送電線路的運行與維護是提高電氣項目節能的重點舉措。在實際應用中，可以利用先進信息科技高效地實施送電線路運行維護工作。例如，打造一套完善的線路檢查機制，當送電線路運行存在問題的時候，對線路故障問題進行及時維修，從而對線路能耗量進行控制，積極利用電氣項目節能優勢等。

1.4 強化運檢效果

在大修過程中會導致電氣自動化運行能力下降，例如，大修進展能力差，電氣設備故障不能得到及時處理等，這些都會使電氣自動程序運行能力減弱。當電氣項目設備出現質量問題的時候，就需要有關單位在適當的時間內給以大修處理，在適當的時候，減少電氣工程運行過程中所帶來的不良后果，有效地提升電氣運行的容量，降低能耗浪費，實現節能生產。

1.5 對配電設計進行優化

電氣程序運行的關鍵在于確保電力供應的質量。在電氣節能規劃過程中，要考慮到系統的適應能力，使得電氣和配電規劃的標準保持一致。配電節能設計過程中，要使供電程序滿足耗電設備負荷容量要求，符合供電平穩性各標準，從而確保電氣設備運行能力。在配電過程中，參考用電設備運行要求，確保供電程序配電設計效果，強化供電程序運行能力。電氣工程在融入節能技術時，要注重電氣工程運行的安全性，選用性能優越的導線并確保導線絕緣間距的規范性設計。

1.6 加強電氣系統的運行能力

在進行電氣節能設計過程中，要對節能設備進行規范選擇，確保電氣節能技術應用質量。在系統運行過程中要增強設備的節能性、選用無功補償設備、對電氣線路損耗進行有效的控制、維護負荷的均衡性。實際開展節能配電規劃工作時，應確保設計系數準確，并遵循負荷各項需求對電氣程序中功率參數做出對應調整。

在節能設計中選取節能因素作為出發點時，要增強電能轉化的有效性并獲得更高電能利用能效來調節用戶荷載比例，采用極數更少的電動設備輸送更多電流，從而確保電氣設備的運行質量，降低能耗并實現節能目標。

2 電氣工程中節能設計的運用

2.1 電源設置地的合理選擇

好的電源設置地應位于市中心，這樣可以使供電半徑減小，以免輸電線路架設時長途奔波。并且由于輸電線路的客戶分布較為松散，因此要想使用電工程的經濟效益達到最大化，就需要根據電源的容量來設置供電的配置點。據有關人士調查研究表明，供電線路供電半徑一般應控制在15km內為宜，從而可以有效提高供電效率，減少電氣工程所消耗的能源。

2.2 選用橫截面積比較合理的導線

當選用橫截面積比較合理的導線時，需從技術角度測量橫截面積，橫截面積合理可使線纜導電電阻最小，以減少電氣工程所耗費的能源。并且采用的材料最好為節能降耗材料，節能降耗材料的集中優點為在輸電過程中電阻較小同時輸電效率較高，這就能夠使得輸電能耗降到最低。

據有關資料調查表明，普通輸電線路若導線橫截面積超過70mm2時，其輸電效果可達到較好，此外，對支干線橫截面積不能過低，通常要求在50mm2以上，分支線橫截面積在35mm2以上，隨著用電工程在工藝上不斷提高，輸電線路應盡可能向小容量方向發展，而各點布置需加大，這樣才能確保輸電距離能保持在較合理范圍，以短距離輸電為佳。

2.3 選用節能設備以增加變壓器負載

在配電變壓器運行期間，有關工作人員能夠進行優化升級是因為線路損耗與變壓器質量之間存在極其直接聯系，因此，優化升級方向還要向降低線路損耗方面發展。通常需要優化整個網絡系統，提高變壓器負載率，從而可以有效降低線路運輸中電力損失。并且在技術的改造升級過程中，只有提高變壓器的負荷率，才能夠達到這種降低能耗的效果。

2.4 強化電網規劃

為了降低電網規劃中的電能損耗，要求電力企業裝設智能化、自動化電力系統，并通過負荷監控系統進行監控，減少不必要的電能損失。比如，在利用計算機技術對電力系統計算分析時，若輸電情況有很大改變，則可利用自動化計算機來計算科學供電配比以減少無意義電能損耗。也可將調度的自動化系統運用到主變運行圖中，使輸電調度始終在最佳狀態下運行，以保持主變經濟的運行。

對輸配電線路中導線截面做出科學的選擇，篩選出能滿足配電輸電需求的導線并使其截面最小，從而大大增強供電線路運行的經濟性，但這一辦法并非一勞永逸，選用最小截面線路并非最經濟。若將最小截面線路加大，而使回收的投資成本增加，從而可以保證因線路截面而造成的線路損耗顯著降低，使線路所做的無用功也較少。一般輸配電線路使用壽命都是10年左右，選擇該斷面輸電線路輸電配電將使10年內電能損耗降低很多。

2.5 對供配電系統和線路進行了設計

配電線路鋪設設計在建筑電氣設計流程中處于最關鍵的位置，在設計階段使用的線路材料需要保證安全質量和實際性能，線路材料的好壞，直觀上決定了節能技術應用效果。在當前階段，業內多使用電纜或者銅導體等線路材料進行安裝設計，工作人員需要根據建筑工程中的實際耗電狀況，合理正確引導線路安裝設計，進而促進后續鋪設工作有序進行。與此同時，電氣防護中還應隱蔽線路，選用密閉金屬管網或金屬線加以保護，保證內部防火完全達到建筑工程建設消防要求，更應該及時將防火孔堵死，并結合工程實際情況對其節能要求做出一些調整和優化，確保居民的日常生活水平，還要確保他們的生命財產安全。

2.6 改善功率因數

就電氣節能技術而言，降低其功率損耗才是達到節能目的的合理途徑。一方面，工作人員能夠增加電氣設備自然功率因素和降低對設備超前和無功要求；另一方面，工作人員還可以利用無功補償這一設施來有效地實現就地補償和降低電氣線路無功傳輸，這一方式被廣泛地應用于民用建筑中。

3 電氣系統一體化節能工藝設計案例

案例工程的建筑結構方案采用地上加17層，地下兩層的結構。-2樓人防項目使用，-1樓停車場施工使用，地上建筑生活使用。建筑總體面積規格5.4萬平方米、建筑高度設計70m。

3.1 電氣節能設計

參考建筑電氣各方面設計需求，對居住區照明設施進行了一級負荷設計并采用雙電源提供方式。建筑公用區為二級負荷設計和自投設備設計。園區內采用三級負荷、單電源的供電模式。參考各種設計規范，在案例項目的設計過程中，建設、供電等各個部門聯合給出了供電方案：選用市政10kV電網供電，雙路電源引進，采用高壓線路并直接埋設；兩臺電源互為備用，擔負著各一、二級負荷供電任務。

案例工程在一層增加變電站并靠近負荷中心以控制低壓側供電線路全長降低線損。案例工程于終末地點設計配電箱最大供電線路185m。建筑項目1層新增1套1000kW發電設備作為備用電源以解決市網斷電。

在電源存在故障問題的情況下，發電設備自行開始發電，并在開機15s內正式投入運行。重要負荷區需要加裝UPS應急電源以保證供電平穩性。建筑項目內用電負荷主要由照明，空調和其他幾項工程組成。案例工程內超大型，各種關鍵性設備采用變電站供電的形式。居住區采用阻燃線纜構建供電系統以確保供電質量。一級負荷分出2根電源線供變電低壓和應急供電2個規程使用。

3.2 照明節能設計

照明程序作為建筑電氣設備中的重點構成，在節能設計中更具有十分重要意義。建筑照明設計要符合建筑場所用電需求，將人本用電設計思想融入其中，創造寬敞明亮、舒適宜人的照明環境、創造高品質視覺氛圍、確保綠色照明質量。案例工程中光源的選取，要從照明顯色和照明時間兩方面一一給出設計方案。參考光源的特性、燈具的種類，鎮流器的節能設計對其節能性進行了綜合比較，并對照明方案進行了綜合判定。大樓的公共通路，樓梯和地下停車位上，都有人長期駐留的要求，選用二極管照明設備設計，照明顯色參數應不小于80，色溫參數應設計在4000k。

對于居住區，功能室的照明設計選用T5型高效節能燈具并將照明設備的顯色參數控制在80以上，色溫參數不變，仍選用4000k的燈具，然后采用電子鎮流器以確保照明節能效果。水泵房，儲水區及其他含水量大的地方選用防水，防塵型照明設備。業主活動室和物業工作室的地點可以選用潔凈型照明設備。案例工程中所開展的多種照明設備都是參考建筑照明規范來開展照度設計以確保照明光線均勻，并對眩光參數做了統一設計以使得光色參數和照明能效符合規范要求。

3.3 設備智能管理

設備管理平臺以計算機作為信息控制的主要手段，利用自動化儀表能夠對機電設備的運行進行有效的管控，確保設備運行的平穩性，將節能管理思想融入其中，對設備的運行成本進行有效的控制。打造建筑設備管理平臺，包括空調、熱交換、輸水、換風多項工程。空調節能規劃要確保送風機運行參數合理、智能啟動送風程序、獨立檢測設備溫度等。若裝置溫度高，應打開風機保持熱水閥關閉。若設備溫度低，應關風機，開熱水閥。當設備出現異常問題時，要將異常問題反映到管理程序中，以確保異常問題得到及時處理，避免能耗升高。給排水程序中融入了節能設計思想，將污水自輸出，生活水體智能存儲，確保水體供應及時，有效提高排水程序運行能效和維持用水輸排暢通。密切注意水位高度并加裝水位限位裝置，若水位超過限位參數則會發出水位警報以防止水溢出的問題發生。

3.4 電氣設備的選擇

建筑電氣設備選型要以節能型設備為主。案例工程選用的變壓器型號為[D,yn11]，具有損耗小、噪聲低的特點。電梯設備選用節能類型并對應配置高能效電機與電梯群控和扶梯智能控制相配合，從而確保電氣設備在使用過程中節能性。

4 結語

電氣工程整合節能工藝能夠滿足智能配電技術需求。供電單位要打造完善電氣節能流程并參考各條款內容，加強電氣程序節能技術整合成效，促進配電程序作用優化性，加強電氣程序的運行平穩性，從而加強供電單位的工作能力，保證電氣工程在安全的工作狀態下。