淺談廠、礦建筑電氣節(jié)能

王利新

（新疆千鑫礦業(yè)公司富蘊(yùn)836100）

淺談廠、礦建筑電氣節(jié)能

王利新

（新疆千鑫礦業(yè)公司富蘊(yùn)836100）

電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則，從供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、合理使用電動(dòng)機(jī)、諧波治理、照明節(jié)能、降低配電線路損耗、降低無(wú)功損耗等能源管理系統(tǒng)方面，論述電氣節(jié)能的合理應(yīng)用。

電氣節(jié)能配電系統(tǒng)的節(jié)能諧波治理照明節(jié)能能源管理

現(xiàn)如今我國(guó)的經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)，全社會(huì)用電量也保持快速增長(zhǎng)，逐月走高，高耗電行業(yè)用電增速居高不下。用電需求增長(zhǎng)的同時(shí)，全國(guó)電力供應(yīng)能力也有所提高，但是也僅僅緩解電力供需矛盾。在積極倡導(dǎo)節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的今天，如何把節(jié)能措施貫穿于整個(gè)電氣設(shè)計(jì)過程則顯得尤為重要。下面結(jié)合工作實(shí)際，就建筑電氣的幾種節(jié)能措施談?wù)勔恍┛捶ā?/p>

1 電氣節(jié)能遵循的原則

(1)適用性：就是基于滿足在建筑物內(nèi)創(chuàng)造良好人工環(huán)境提供必要的能源，為建筑設(shè)備運(yùn)行提供必需的動(dòng)力，按照用電設(shè)備對(duì)于負(fù)荷容量電能質(zhì)量與供電可靠性等方面的要求，來(lái)優(yōu)化供配電設(shè)計(jì)，促進(jìn)電能合理利用。

(2)實(shí)際性：要充分考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，合理選用節(jié)能設(shè)備及材料，使節(jié)能增加的投資能在較短的時(shí)間內(nèi)用節(jié)能減少下來(lái)的運(yùn)行費(fèi)用收回。

(3)節(jié)能性：應(yīng)考慮采取措施減少或消除與發(fā)揮建筑物功能無(wú)關(guān)的消耗，比如電氣設(shè)備自身的電能消耗，傳輸線路上的電能消耗等等，這應(yīng)該是節(jié)能的著眼點(diǎn)。

2 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)

⑴配電系統(tǒng)的節(jié)能，從有色金屬消耗量及線路功率損失這兩個(gè)原則出發(fā)選擇變電所的位置，得出的結(jié)果才能使用戶在一次性投資、節(jié)能降損及設(shè)施維護(hù)管理等方面產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)負(fù)荷容量，供電距離及分布、用電設(shè)備的特點(diǎn)等因素合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，使系統(tǒng)盡量簡(jiǎn)單可靠，操作方便。在配電系統(tǒng)中，有的相電流較小，有的相電流接近甚至超過額定電流，這種情況下，三相電流不平衡，影響變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，影響供電質(zhì)量，而且會(huì)成倍增加線損。在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減小三相不平衡度。

⑵根據(jù)用電負(fù)荷的容量及分布，使變、配電所靠近負(fù)荷中心，以縮短低壓供電半徑，降低線路損耗，減少電壓損失，滿足供電質(zhì)量要求。

⑶供配電系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)單可靠，配電級(jí)數(shù)不宜過多，同一用戶內(nèi)，高壓配電級(jí)數(shù)不宜多于兩級(jí)；變壓器二次側(cè)至用電設(shè)備間的低壓配電級(jí)數(shù)不宜超過三級(jí)，盡量減少電能損耗。由兩路進(jìn)線供電的系統(tǒng)，宜采用兩路電源同時(shí)運(yùn)行的方式，以減少正常運(yùn)行時(shí)的線路損耗。

⑷合理選擇供電電壓。同等情況下，電壓越高，損耗越小。供電電壓等級(jí)的確定應(yīng)考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性及電力公司的相關(guān)規(guī)定等因素。

⑸合理選擇變壓器。電力變壓器應(yīng)當(dāng)選用節(jié)能環(huán)保、低損耗和低噪聲的變壓器。變壓器的長(zhǎng)期工作負(fù)載率不宜＞0.85，減少由于輕載運(yùn)行造成的不必要電能損耗。此外，降低變壓器的環(huán)境溫度、平衡三相負(fù)荷、合理選擇變壓器接線方式、季節(jié)性造成的負(fù)荷變化時(shí)靈活投切變壓器等也是降低能耗的有效途徑。

2.2 降低配電線路損耗

線路是配電線路運(yùn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。減少配電線路上的有功損耗可節(jié)約相當(dāng)數(shù)量的電能；而降低配電線路上的無(wú)功功率，就可提高供配電網(wǎng)的功率因素、減少負(fù)荷電流，從而提高電壓質(zhì)量。在很多老礦區(qū)，隨著電氣負(fù)荷的增加，對(duì)其配電線路并未適時(shí)進(jìn)行技術(shù)改選，從而導(dǎo)致配電線路非經(jīng)濟(jì)狀態(tài)運(yùn)行，發(fā)生了大量線路電能損耗。在改造老礦區(qū)時(shí)，應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度，確定配電導(dǎo)線和電纜的截面，從而有效降低線損。

2.3 諧波治理

正確合理地選擇變壓器的接線方式,能阻止不平衡電流和3N次諧波電流從原邊傳到電源配電系統(tǒng)中。在三角形/星形變壓器里,不平衡電流和3N次諧波電流在原邊繞組內(nèi)循環(huán)流動(dòng)而不會(huì)傳入電源配電系統(tǒng)中。在根據(jù)負(fù)載確定電力變壓器額定容量時(shí),應(yīng)考慮諧波畸變而留有裕量。在設(shè)計(jì)中一般應(yīng)保證變壓器負(fù)荷率在70%～80%,該裕量可防范諧波引起的變壓器發(fā)熱危害。

諧波的存在會(huì)使電力變壓器的銅損和鐵損增加，直接影響變壓器的使用效率；還會(huì)造成變壓器噪聲增加，縮短變壓器的使用壽命。會(huì)造成異步電機(jī)電動(dòng)機(jī)效率下降，噪聲增大；使低壓開關(guān)設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作；對(duì)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化的正常通訊造成干擾，影響電力電子計(jì)量設(shè)備的準(zhǔn)確性。治理諧波可選用D，yn11變壓器；設(shè)置濾波或隔離濾波裝置；功率因數(shù)補(bǔ)償電容器組串聯(lián)消諧電抗器等措施抑制諧波，提高電能質(zhì)量。

2.4 照明節(jié)能

對(duì)廠房、路燈以及公共場(chǎng)合等夜間照明采用高效光源和節(jié)能型燈具，可節(jié)約50%電能。電氣附件的效率對(duì)于節(jié)能也很重要，目前電子整流器的質(zhì)量參差不齊，而節(jié)能型整流器的節(jié)能效果非常不錯(cuò)。另外，在節(jié)電方面，可以利用太陽(yáng)能發(fā)電，在國(guó)外，國(guó)內(nèi)的一些地方，太陽(yáng)能光電幕墻、光電屋頂、太陽(yáng)能路燈已經(jīng)得到了有效利用，高校也可積極引進(jìn)太陽(yáng)能應(yīng)用這種設(shè)備。

⑴充分利用自然光。照明的最佳光源是陽(yáng)光,太陽(yáng)光是免費(fèi)的，不需電力，也不造成污染。如果能在建筑物內(nèi)部引入自然光線，員工會(huì)情緒更好，效率更高?，F(xiàn)在有些窗戶可以對(duì)光譜進(jìn)行選擇，引入日光的同時(shí)還可保持舒適。有一些創(chuàng)新的技術(shù)如側(cè)窗、天窗、光柵板和光線管道等，可將日光引入大樓內(nèi)部。在燈具布置時(shí)，將所控?zé)袅信c側(cè)窗平行，跟據(jù)日照強(qiáng)弱來(lái)進(jìn)行燈具控制也是照明節(jié)能的有效手段。

⑵合理選擇光源和燈具。應(yīng)在不同的使用場(chǎng)合，在滿足照明質(zhì)量的前提下，盡可能選擇高光效的光源。

⑶采用合理的照明控制方式是實(shí)現(xiàn)舒適照明的有效手段，也是節(jié)能的有效措施。照明控制系統(tǒng)分兩大類：手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。手動(dòng)控制是指按照使用者的個(gè)人意愿來(lái)控制所屬區(qū)域的照度水平。在照明開關(guān)應(yīng)用中，我們應(yīng)注意：①居住建筑有天然采光的樓梯間、走道的照明，除應(yīng)急照明外，宜采用節(jié)能自熄開關(guān)。②每個(gè)照明開關(guān)所控光源數(shù)不宜太多。每個(gè)房間燈的開關(guān)數(shù)不宜少于2個(gè)(只設(shè)置一只光源的除外)。但手動(dòng)控制最不利的一點(diǎn)是：當(dāng)人們意識(shí)到自然光線不足時(shí)會(huì)開燈，但當(dāng)天然光又恢復(fù)充足時(shí)沒有什么因素促使他們把燈關(guān)掉。而且工作結(jié)束后如果燈還開著，這將浪費(fèi)大量的電能。與傳統(tǒng)的照明控制方式相比，近年來(lái)逐步發(fā)展起來(lái)的智能化照明控制系統(tǒng)體現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)越性。目前智能照明控制系統(tǒng)多數(shù)采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，借助各種不同的“預(yù)設(shè)置”控制方式和控制元件，對(duì)不同時(shí)間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。只有當(dāng)必需時(shí)才把燈點(diǎn)亮或點(diǎn)到要求的亮度，利用最少的能源保證所要求的照度水平，節(jié)電效果十分明顯。

⑷采用高效光源，燈的效率是指所消耗的電能中有多少可轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽狻舻男试礁哌_(dá)到同一照度就越省電。應(yīng)積極推廣使用新型光源。如鹵素節(jié)能燈、發(fā)光二極管（LED）燈等。LED燈被稱為“綠色光源”，較同等亮度的白熾燈所耗的電力減少約80%。節(jié)電潛力巨大。隨著LED燈的迅速發(fā)展，發(fā)光光纖得以廣泛應(yīng)用，與LED光源結(jié)合，發(fā)光光纖現(xiàn)在已經(jīng)在建筑物立面裝飾、室內(nèi)裝飾及水下裝飾中廣泛應(yīng)用。

2.5 降低無(wú)功損耗

變壓器作為電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要設(shè)備，在變換電壓及傳遞功率的過程中，自身要產(chǎn)生有功功率損耗和無(wú)功功率損耗。變壓器的有功功率和無(wú)功功率損耗又與變壓器的技術(shù)特性有關(guān)，同時(shí)又隨著負(fù)載的變化而產(chǎn)生非線性的變化，變壓器的損耗在電網(wǎng)中的線損所占的比例較大，尤其是輕負(fù)荷時(shí)占的比例更大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，變壓器的損耗在中低壓電網(wǎng)中線損約占2%～3%，電網(wǎng)中存在一定數(shù)量輕載運(yùn)行的變壓器，所謂”大馬拉小車”的現(xiàn)象，對(duì)降損節(jié)能不利，因此，必須根據(jù)變壓器的有關(guān)技術(shù)參數(shù)，通過合理地選擇運(yùn)行方式，加強(qiáng)變壓器的運(yùn)行管理，充分利用現(xiàn)有的設(shè)備條件，以達(dá)到節(jié)約電能的目的。無(wú)功補(bǔ)償是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低電能的損耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。從電網(wǎng)無(wú)功功率消耗的基本狀況可以看出，各級(jí)網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無(wú)功功率，尤其是以低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度的減少無(wú)功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，合理布局。就拿千鑫礦選廠來(lái)說，低壓采用的是電容器“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則。采用無(wú)功補(bǔ)償可以提高功率因數(shù)，充分挖掘設(shè)備輸送功率的潛力，是一項(xiàng)投資少，收效快的節(jié)能措施。就地補(bǔ)償技術(shù)主要適用于負(fù)荷穩(wěn)定，不可逆且容量較大的異步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償(如浮選槽電機(jī)、水泵等感性負(fù)荷)，其他各種場(chǎng)合仍主要采用集中補(bǔ)償技術(shù)。電網(wǎng)中常用的無(wú)功補(bǔ)償方式包括：在變電所母線集中安裝并聯(lián)電容器組；在高低壓配電線路中分散安裝并聯(lián)電容器組；在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器；在單臺(tái)電動(dòng)機(jī)處安裝并聯(lián)電容器等。

2.6 提高功率因數(shù)

功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，是指電力網(wǎng)中線路的視在功率供給有功功率的消耗所占百分?jǐn)?shù)。適當(dāng)提高用戶的功率因數(shù)，不但可以充分地發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的生產(chǎn)能力、減少線路損失、改善電壓質(zhì)量，而且可以提高用戶用電設(shè)備的工作效率和為用戶本身節(jié)約電能。因此，通過合理配置無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而達(dá)到節(jié)約電能，降低損耗的目的。

3 結(jié)束語(yǔ)

節(jié)能是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略，也是當(dāng)前一項(xiàng)極為緊迫的任務(wù)。電氣節(jié)能已成為企業(yè)生產(chǎn)、人們生活的重中之重，作為企業(yè)電氣人員，應(yīng)結(jié)合企業(yè)自身特點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)、精心比較，采用切實(shí)可行的節(jié)能措施，把節(jié)能貫穿于企業(yè)生產(chǎn)、生活過程始終，真正把節(jié)能理念落到實(shí)處，促進(jìn)資源節(jié)約型社會(huì)的更好建立。對(duì)于老礦山、老企業(yè)來(lái)說，提高設(shè)備的利用率是工作的重點(diǎn)。老礦山、老企業(yè)的感性負(fù)載比較大，有功功率利用率不高，電能浪費(fèi)較大。要解決這些問題是當(dāng)前的重點(diǎn)工作，利用當(dāng)前新興技術(shù)，對(duì)老設(shè)備進(jìn)行改造，對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高有功功率的利用。

收稿：2014-03-24