電氣節(jié)能在工業(yè)電氣設(shè)計中的體現(xiàn)

張越 陳思遠 高媛 呂于韜

摘要：隨著當(dāng)前社會大眾以及各個行業(yè)領(lǐng)域能源消耗量的不斷增加以及日益嚴(yán)重的環(huán)境污染形勢作用，如何保護環(huán)境并節(jié)約能源，已成為備受各方重視的課題之一。研究表明，我國社會經(jīng)濟的快速增長是以高能耗為代價實現(xiàn)的。因此，工業(yè)耗能作為能耗大戶之一，已經(jīng)成為危及社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性因素之一。在構(gòu)建資源節(jié)約型社會的客觀發(fā)展目標(biāo)下，將電氣節(jié)能技術(shù)引入工業(yè)電氣設(shè)計領(lǐng)域中是非常必要的。

關(guān)鍵詞：工業(yè)電氣；電氣節(jié)能；設(shè)計

一、電氣節(jié)能的具體方案

1.1廠內(nèi)電氣的節(jié)能系統(tǒng)必須以工業(yè)企業(yè)自身使用情況為主。廠內(nèi)的電度表以及工作平臺都應(yīng)采取智能化模式，在該有的電能采集系統(tǒng)為鋪墊，結(jié)合目前智能的機械設(shè)備來打造一個全自動化的工作平臺。另外，增設(shè)一個變電站監(jiān)控室來加以規(guī)范企業(yè)的用電情況，用電量的采集以現(xiàn)代高速工業(yè)總線通信技術(shù)為主要方式。為了提升監(jiān)控室的科技化，采用計算機系統(tǒng)來研究開發(fā)相應(yīng)的管理系統(tǒng)以及制度方案，更好的設(shè)計一個可持續(xù)發(fā)展的用電模式。同時，企業(yè)應(yīng)該搭建一個互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，各個廠房都可以同步更新變電所的使用現(xiàn)狀。

1.2集成化監(jiān)控以及調(diào)度優(yōu)化工作平臺是電氣節(jié)能的必要環(huán)節(jié)。根據(jù)工業(yè)企業(yè)的用電情況分析，分布式結(jié)構(gòu)的集成化監(jiān)控以及搭建優(yōu)化的工作平臺是工業(yè)企業(yè)最適合的方式。就目前來說，電氣節(jié)能的設(shè)計的主要基礎(chǔ)是企業(yè)自身的實際用電情況而設(shè)，這樣的電氣設(shè)計比較貼切企業(yè)的本身。如圖1所示，監(jiān)控系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)是根據(jù)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)而設(shè)，另外電氣節(jié)能設(shè)計的布局也要內(nèi)部高速計算機局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的配合，才能達到優(yōu)化企業(yè)的供電方案以及電氣節(jié)能的效果。這個監(jiān)控系統(tǒng)分為兩大部分，第一部分的功能是實現(xiàn)自動化以及通信，不僅可以監(jiān)控企業(yè)配電網(wǎng)地層呢過設(shè)備的情況，同時也可以及時與廠內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)保持緊密的聯(lián)系；第二部分的功能是實現(xiàn)信息、資源共享，集成監(jiān)控體現(xiàn)在聯(lián)合了車間級監(jiān)控主機、廠內(nèi)變配電站這兩大主體，以便于更好優(yōu)化企業(yè)整體的用電方案。

二、波抑制與無功補償

2.1低壓配電室一般出現(xiàn)動態(tài)變化中，是因為自身的低功率因數(shù)以及低含量的諧波而導(dǎo)致負(fù)載水平的，從而引發(fā)一系列的無功補償不佳的問題。對此，智能化無功補償裝置是優(yōu)化企業(yè)低壓配電室的有效途徑，無功功率的補償可以在該裝置下實現(xiàn)分級、動態(tài)方式等。將無功功率提升為0.98左右。電容器裝備需要有一定的控制與投切，可在黃紙內(nèi)將智能化無功補償設(shè)置一定的投切安全區(qū)域?；谠撛O(shè)置，自動切除的功能會在電容器處于非安全區(qū)域的時候啟動，以便于安全區(qū)域有合適的補償電容器自動投入，避免電容器運行中產(chǎn)生不利的因素。

2.2低壓配電室處于高含量的諧波以及合適的無功功率因數(shù)下，內(nèi)部的變頻器以及蒸餾裝置會受到動態(tài)的影響，甚至涉及到系統(tǒng)諧波含量的變化。對此，工業(yè)企業(yè)所采取的方式是以自身的用電情況為主，針對特定次數(shù)諧波進行多組單調(diào)諧無源濾波器等，在一定程度上可以消除大部分的諧波對于工業(yè)電氣系統(tǒng)的影響。另外，多組單調(diào)諧無源濾波器的成本較大，為了降低企業(yè)的經(jīng)營費用，可以采取單調(diào)諧無源濾波器來處理諧波嚴(yán)重畸形且電流幅值較大的領(lǐng)域。

2.3低壓配電室處于高含量諧波以及低無功功率因數(shù)的情況下，諧波可能因為電容器裝置的單獨接觸或是直接的無功功率補償而被放大，影響了工業(yè)電網(wǎng)系統(tǒng)因諧波污染而降低效率。對此，諧波治理需要無功補償?shù)妮o助才能有效解決企業(yè)的用電問題。與第二種方式不同的是，基于該情況，應(yīng)該采取混合型動態(tài)有源濾波系統(tǒng)來加強對整流裝置的管理，高達 380 伏的電網(wǎng)將通過有源濾波系統(tǒng)進行注入諧波信號。同時，諧波治理可以根據(jù)電網(wǎng)的動態(tài)情況來加以控制，以便于更好治理的無功補償?shù)娜毕荨?/p>

三、積極采用先進的節(jié)能途徑

3.1構(gòu)建電氣智能控制系統(tǒng)

微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù)等先進技術(shù)的迅速發(fā)展為建立一個可以對工業(yè)電氣用電情況進行實時監(jiān)控的系統(tǒng)成為可能。這種智能節(jié)能系統(tǒng)可以根據(jù)需要采取調(diào)節(jié)控制，降低不必要的電能消耗。如走廊內(nèi)的照明、排風(fēng)系統(tǒng)的工作時間、空調(diào)的使用情況等，使設(shè)備在滿足功能需要的情況下最大限度的節(jié)能。

3.2利用好天然光源

太陽光是永不枯竭的潔凈能源，在照明節(jié)能的實施工程中應(yīng)當(dāng)充分加以利用。如在設(shè)計中充分考慮建筑物的采光情況，將采光和照明有機的結(jié)合起來。白天盡可能地利用利用導(dǎo)光管、采光擱板、反射高窗、棱鏡窗等使建筑物內(nèi)獲得穩(wěn)定的光照條件。還可以利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，將收集的光能轉(zhuǎn)化為電能進行照明，這種方法廣泛的用于室外的街道照明中。

3.3采用功率因數(shù)補償

在工業(yè)企業(yè)中大多數(shù)用電負(fù)荷為機泵。由于電機為感性負(fù)載，會產(chǎn)生功率因數(shù)滯后，如果不進行補償，會造成線路損耗和變壓器損耗增大。如果補償只設(shè)置在6/10kV側(cè)，低壓側(cè)不進行補償，負(fù)荷較多時配電變壓器的數(shù)量會相應(yīng)增加或變壓器容量會相應(yīng)增大，很容易造成額外的電能浪費。所以，應(yīng)采取就地補償原則，從設(shè)計上保證節(jié)能，可即變壓器后側(cè)進行相應(yīng)的補償，在同樣負(fù)荷率的情況下，使變壓器的效率提高。

3.4改善燈具控制方式

面積較小的房間宜采用一燈一控或兩燈一控；面積較大的房間采用多燈一控的方式，但每個開關(guān)控制的燈數(shù)不宜太多，也應(yīng)考慮適當(dāng)數(shù)量的單控?zé)?；建筑?nèi)的樓梯間、走廊等公共通道的燈具宜采用光電、聲控開關(guān)控制；在遠離側(cè)窗的天然采光不足的區(qū)域內(nèi)的電氣照明，宜采用光電控制的自動調(diào)光裝置；室外宜采用程序控制或光電定時開關(guān)控制。

3.5變電所應(yīng)盡量深入負(fù)荷中心

一般來說，工業(yè)的負(fù)載多為低壓交流380V，假如間隔非常遠的話，為了滿足啟動壓降等的規(guī)定，要適當(dāng)?shù)陌央娎|截面變寬，此時就會導(dǎo)致資源浪費。因此，假如廠區(qū)非常大，最好是使用恰當(dāng)?shù)墓╇姲霃?，布局很多的變配電裝置，縮減線路間距，此時耗損就變低了。很多工程在最初的設(shè)計的時候不是很合理，電氣相關(guān)的工作者沒有參加到方案的設(shè)計中，等到發(fā)現(xiàn)問題的時候再調(diào)節(jié)就會對整體產(chǎn)生很大的影響。因此，在設(shè)計的時候必須和總圖比對，最好是把變電布局在負(fù)載的中心位置。如果實在沒有辦法按照此舉來處理，就要布置很多的變電所，盡量保證它們處在負(fù)載的中心位置。假如存在爆炸區(qū)，在確保規(guī)范合理的前提之下，把變電所布局到遠離爆炸區(qū)的地方，而且把屋內(nèi)外的地坪高度錯開，這樣就可以實現(xiàn)節(jié)能的目的了。

四、結(jié)束語

對于工廠來講，它的節(jié)能工作是當(dāng)前非常關(guān)鍵的一個工作，它的系統(tǒng)性非常強，需要工作者對項目的具體特征和地質(zhì)條件等都有很好的了解。所以，設(shè)計人員不應(yīng)該只是為了節(jié)省時間而是用之前的數(shù)據(jù)，會導(dǎo)致方案無法發(fā)揮真正效益。在符合基礎(chǔ)的設(shè)計規(guī)定之后，要認(rèn)真分析設(shè)備效率，從經(jīng)濟以及工藝等多個層次比對，選擇最為恰當(dāng)?shù)姆桨?，這樣才能夠發(fā)揮出節(jié)能的意義。

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（作者單位：中國五洲工程設(shè)計集團有限公司）