电气节能措施及其工程应用

夏 芳

（上海三鼎技术咨询有限公司，上海200012）

随着当代社会与经济的快速发展，工程建设项目的增加有力地推动了国民经济的发展。然而，在众多工程项目中，特别是化工厂的建设项目，对电气节能问题并未得到足够的重视，浪费了大量的电力资源。若该问题不及时采取措施，将电气节能技术融入到工程设计中，则会极大地增加电力系统的负担，造成严重的能源浪费，更为甚者，可能造成区域电力资源供应不足现象，严重影响人们的正常生活。因而，在工程设计中，合理运用电气节能技术，已是不可争议的事实。

本文结合电气节能设计的基本原则，从变压器选型、供配电线路设计、电力系统功率因素的提高、照明节能设计等方面出发，详细论述其设计与工程应用要点，为电力节能设计应用提供参考依据。

1 基本原则

电气节能设计不是以增加工程费用，专为“节能”而节能，也不是以牺牲某些工程功能需求为手段。笔者从事电气设计多年，电气节能设计认为需遵守三点基本原则[1]：

一是，满足工程功能需求，包括工程区域照明用电、用户舒适度空调用电及有特殊功能的需要；

二是，与经济效益相结合，不应为节能而过分增加工程建设费用；

三是，减少无谓的能耗，采用先进技术来减少能耗，减少无价值的能耗等。

总而言之，电气节能设计应满足“功能需求、经济合理、设计先进”的基本原则。具体而言，可以在工程中，将下面多种节能技术合理的利用其中。

2 变压器选型

变压器的节能设计，究其本质都是提高运营功率，降低有功损耗。变压器的有功损耗为[2]：

式中：

△Pb为变压器的有功能耗，kW;

P0为变压器的铁耗，kW；

Pk为变压器的有载能耗，kW；

β为负载率。

其中P0是由变压器铁芯涡流与漏磁引起的，与负荷无关，其值大小不变，从式（1）中，P0在变压器的有功损耗的主要部分。

因而，在电压器的选型设计时，应优先选用SL7、S9、SLZ7等节能型变压器。这类变压器都是采用先进工艺技术制造而成，经“晶粒取向”处理，变压器的硅钢片具有很好的磁场导向，可有效降低铁耗。其采用45°的接缝结构，其磁场密合性能良好，从而大大降低了漏磁损耗。这类节能变压器，效率高、能耗低、抗冲击能力强、节能效果明显，在电气节能设计过程中应首选。

3 供配电线路设计

在电气设计时，以负荷的分布、用电设备的特点等为依据，合理选择工作电压与设计供配电系统，从而达到节能的目标。供配电系统设计应严格遵循规范GB 50052-2009，系统做到简单、经济、可靠；电缆的选择以电缆的载流量为依据。在一些大型工程中，供配电线路的干线、支线等动辙上数十千米长，其线路上的功率损耗数值惊人，因而供配电线路上的功率损耗在设计工程中应得到充分重视。

4 提高供配电系统运行功率因数

4.1 功率因数

在供配电回路中，线路的工作电压为U，有功功率为P，线路的单相电阻为R，保持不变，将线路中的功率因数从cos准1提高到cos准2，则回路中，功率损耗减少值为：

从（2）可以看出，回路中功率损耗的减少值与功率因数倒数的平方呈正相关关系。不仅如此，变压器二次侧功率因数的提高，使得回路中的电流降低，从而变压器铜耗降低，可有效降低线路中的电压损失，提高系统的供电性能。

4.2 措施

提供系统功率因数一般采用两种方法：一种是降低系统的无功损耗；另一种是采用无功补偿装置实现无功补偿。其降低系统无功损耗的方法与无功补偿原则如表1所示。

表1 降低系统无功损耗的方法与无功补偿方式

5 照明节能技术

在实际应用中，照明用电最为普通，比重也最大。在满足实际工作场所照度、显色指数、色温等需要的情况下，照明节能设计应注重4方面，如图1所示。

图1 照明节能措施

5.1 光源选择

照明光源以其使用场所可分为3类，如表2所示。

表2 照明光源选择

5.2 灯具选择

在灯具的选择过程中，除了用于装饰的灯具外，其他情况的灯具都优选光控性能强、光通比高、反射与透射能力强的灯具。在灯具的选择过程中，应注意两点：

（1）灯具一般采用非对称光分布形式码，该形式可以降低反射眩光，在照度合适的情况下，其视觉效果良好。

（2）灯具材料的变质速度缓慢。如采用变质速度慢的玻璃与搪瓷作灯罩，可以降低光能衰减。

5.3 方案制定

在实际照明工程设计中，其灯具的布置方案需要实现较高的光通利用效率，分区域照明应优先考虑。

在有集中空调机、照明空间大的区域，通常采用将照明灯具的布置与空调的回风口位置相结合的布置方式。在有光色要求与照度要求高的区域，可采用前两种灯具布置方式相结合的混合照明方案。在墙面使用的反射率较高的场所，则应合理利用光能，达到节能的目的。

5.4 控制管理

对于照明控制及其管理措施的应用，分5个方面进行叙述：

（1）合理地利用自然光源，以自然光照度的变化为依据，对灯具的开关进行分片、分组控制。在照明设计过程中，可适当增加控制开关点位，即单个开关所控制较少的灯具，偏于照明灯具的节能控制与管理。

（2）针对大空间区域的照明设计，应采用分区控制措施，不仅提高了控制回路的灵活性，同时在大空间内一些无需照明的区域不开灯，更利于电能节省。

（3）若条件允许，可适当采用定时开关、调光器或节能开关等照明控制设备。对于一些公共区域的照明，可进行集中控制并采用带光电自动控制的设备。

（4）针对室外照明场所，可采用光电控制设备来取代普通的照明开关，更利于电能节省。

（5）将翘板开关设置在插座控制面板上，在用电设备不工作的情况下，便于插座电源的控制，降低用电设备的空载能耗，从而达到节能的目的。

6 结束语

随着大量工程项目的建设工作的展开，电气节能的重要性也逐渐得到了体现。在工程设计工程中，应将电气节能技术合理的融入其中。同时，在工厂新增设备时，以其功能需求为基础，充分了解其工作原理与性能，在技术与经济等方面进行综合比较，选择合理的节能设备，从而实现节能的目标。

[1]许 凯.电气节能技术在工程设计中的应用[J].煤炭技术，2012，31(4):67-68.

[2]赵 瑛.浅析“电气节能措施”在石油化工企业的应用[J].电气应用，2006（08）:44-46.