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      電氣自動化的節(jié)能設計技術探析

      2012-08-15 00:44:35四川省西南機電設備進出口有限公司胡曉毅
      電子世界 2012年13期
      關鍵詞:電力電纜功率因數電氣設計

      四川省西南機電設備進出口有限公司 胡曉毅

      電氣自動化的節(jié)能設計技術探析

      四川省西南機電設備進出口有限公司 胡曉毅

      隨著工業(yè)技術、電氣工程技術的進步和發(fā)展,電氣自動化工程的節(jié)能設計越來越重要,電氣設計是電氣工程的靈魂,電氣設計的合理與否直接影響著企業(yè)的財務開銷、經濟成本及其生產維護。在此,簡要地談一下電氣自動化的節(jié)能設計技術。

      變壓器設計;節(jié)能設計

      一、引言

      隨著世界能源的大規(guī)模使用及其不合理的浪費,能源的短缺越來越引起發(fā)達和發(fā)展中國家的普遍關注。其中,電力能源的耗費和電力設計也引起了人們的高度重視。人們在追求智能樓宇、博物館建筑、住宅樓和校園建筑的舒適、安逸、安全和人性化的同時,也開始注重電氣自動化工程的節(jié)能設計,既要做到合理、達到用戶使用需求,又要兼顧到節(jié)能設計。

      1.變壓器的節(jié)能設計

      變壓器是電力自動化工程中的重要設備,承擔著轉換電壓、電流和功率的重要作用。變壓器是耗能的大戶,當變壓器處于空載運行狀態(tài)時,低壓系統(tǒng)的能源損耗絕大部分是變壓器自身的運行損耗。因此,變壓器的節(jié)能設計是否合理是整個電力工程節(jié)能設計的關鍵環(huán)節(jié)。

      通常,變壓器的節(jié)能設計要從下面幾個環(huán)節(jié)來考慮:

      (1)減少變壓器的型材損耗。例如,變壓器用的硅鋼片、鋼材、銅線和絕緣材料、絕緣子和變壓器油等都是正常變壓器所構成所必備的材料,這些材料的設計選擇如果不合理,要消耗供電系統(tǒng)的大量電能,若是本著厲行節(jié)約的理念,在滿足變壓器工作要求的前提下,周密合理地選擇材料和運行介質,可為電力工程間接地節(jié)約施工成本和節(jié)約電能。

      (2)為降低變壓器的電能損耗,配電線路和配電柜,應盡量選擇銅材并且采用換位導線措施,基于降低變壓器的空載損耗考慮,應降低磁密并應盡量的選取冷軋用的高質硅鋼片,在滿足設備運行要求的條件下,盡量采用較薄的硅鋼片,達到節(jié)能的目的。

      (3)選用節(jié)能方式的變壓器。目前,S11和S10都是為節(jié)能的設計要求而“量身打造”這種變壓器不僅繼承了原有變壓器的優(yōu)點,還具有高效的節(jié)能特性,從生產長期運行來看,節(jié)能效果比較顯著,可作為節(jié)能設計的首選變壓器。同時,設計時,要注意選擇合理的變壓器接線方式,合理的接線方式對節(jié)能的影響也十分重要,同時,在變壓器的生產運行期間,不應讓變壓器長期過載運行,使得變壓器處于超溫運行狀態(tài),這樣不僅加速變壓器的老化,同時也增加了變壓器的電能損耗。

      (4)在工廠車間或大型智能樓宇,由于生產負荷率很大,變壓器按設計規(guī)范要求通常都放置在電力負荷的中心位置,盡量地與冰凍機、空壓機、大型引風機、離心機等大的生產負荷放置在一起,這樣便于生產管理,更重要的是可以減少現場電纜的長度、減少輸配電線路的事故率,降低線路的電壓降和電能的損失,同時提高了系統(tǒng)的功率因數和電能的質量。

      具體的放置位置要根據生產現場工藝設備的分布和實際情況來布局。對于大型的智能高層建筑,為了經濟考慮,應盡量放地下層,因為智能高層用電量大的電氣設備多數在低層。

      (5)選擇適宜的變壓器容量及臺數。一般來說,變壓器的額定容量,主要根據現場實際用電的總有功功率來確定。變壓器如果選擇的容量過小,會讓變壓器長期在滿載及其過載方式下運行,久而久之,會降低變壓器的使用壽命;如果容量選擇過大,變壓器經常處在輕載的運行狀態(tài),這樣功率因數較低,極大地浪費電力資源和設備利用率。為了多方面考慮,通常變壓器的選擇要預留20%的冗余余量,對于校園建筑電氣,因負荷較小,留10%的冗余足夠。額定容量的選擇,要把擴容和過負荷等等因素都考慮在內,如是選則過小,在繼續(xù)增加變壓器的臺數,會影響生產運行,并加大投資而造成浪費。另外也可根據負荷等級來選擇變壓器的臺數。若是選擇2臺及2臺以上的變壓器。并讓兩臺變壓器采用并聯運行方式,不但增強了電力系統(tǒng)的可靠性和安全性,而且也極大地提高了系統(tǒng)的功率因數,有利于節(jié)能設計的要求。

      2.提高功率因數

      功率因數是電氣運行的重要物理量,它與電氣設備的節(jié)能密切相關。功率因數如果長期控制在比較高的水平上,電力系統(tǒng)的無功功率就會變大,系統(tǒng)電能的轉化率就會變高。提高功率因數的方法:一是通過提高用戶負載率,例如對于動力電氣設備,諸如電動機,可以在滿足工藝生產要求的前提下,盡量選擇極數較少的電動機。因為少極數的電機,其起動轉矩較大,起動過程中的電流也相對較大,所以電氣設備在最快的時間內正常運行,效率很高,同時也節(jié)約電能的損耗。此外,可讓電動機實現變頻自動控制,使得電機在負載較小時,獲得較高的功率因數。當用戶的負載率控制穩(wěn)定在0.7左右,會使變壓器的一次側功率因數達到最高。二是在低壓電力系統(tǒng)中裝設自動補償的電容柜,來補償無功功率。一般來說,其無功功率的選擇盡量控制在變壓器的20%-30%,這樣使得電力系統(tǒng)穩(wěn)定,并且節(jié)能效果最佳。

      3.電力電纜的選擇

      電力電纜是輸配電系統(tǒng)的重要組成部分,其線路成本占總的電力工程的投資而言,相對較大,特別是電力線路長期投入使用,維護量會越來越大,所以電力電纜的選擇應謹慎選擇。

      電力電纜的截面選擇:通常按照經濟電流密度的曲線和持續(xù)允許的電流來進行選擇。在一年中負荷最大的使用小時數相同的情況下,利用前者選擇電力電纜通常比按后者選擇的電纜截面要大一個等級,這樣對于電纜材料的投資和使用量非常不利。

      在選擇電纜材質時,因為銅電纜價格的確比鋁電纜的價格貴許多,因此不少工程都選購了鋁電纜,其實從電力電纜的長期經濟穩(wěn)定運行的角度來看,鋁電纜在安全和節(jié)能方面是不占據優(yōu)勢的。但是銅電纜越粗,比相同截面的鋁電纜貴重的倍數越大,所以在保證安全的前提下,個別截面較粗的電纜可以選取鋁電纜,這個有待于探討,具體情況具體分析,但是較小截面的銅電纜比鋁電纜貴不太多,推薦選擇銅電纜。

      二、合理選擇光源

      為了達到照明工程的節(jié)能設計,其光源的選擇推薦選用高效能的光源,這種高效能的光源的發(fā)光效率是普通照明燈的好幾倍,可以大量的節(jié)約電力電能。

      對于工廠、住宅用的衛(wèi)生間及其上下樓梯間應盡量選擇節(jié)能顯著的吸頂燈為宜,雖然這類燈具的功率相對較低,但是也可以滿足人們和用戶生活的需要,所以選擇此類燈具會節(jié)約很多的電能。對于圖書館、閱覽室和超市的貨架處可以選擇緊湊型熒光燈,因為它的光通量較高,光線比較集中,適合這類場所和人們生活的實際需要,且減少了照明工程的投入成本和安裝。

      三、結束語

      綜上分析,電力工程的節(jié)能設計的重點是變壓器的選擇、功率因數的保持和控制,以及輸配電線路的節(jié)能設計,對于這三方面來說,還有很大的節(jié)能空間可挖,需進行周密的思考和設計。

      [1]潘龍.建筑電氣設計中的節(jié)能探索[J].建筑電氣,2009(02).

      [2]許先灶.智能化低壓配電系統(tǒng)的發(fā)展與應用[J].低壓電器,2004(2).

      [3]何首賢.供配電技術[J].中國水利水電出版社,2005.

      [4]任紅.建筑電氣設計中的節(jié)能措施[J].建筑電氣,2008(02).

      [5]馮葉亮,翟道國.電網經濟運行分析及策略[J].廣西電力,2005(04).

      胡曉毅(1970—),男,四川成都人,大學本科,工程師,現供職于四川省西南機電設備進出口有限公司,研究方向:工程管理。

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