電氣工程及其節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

趙江天

（太原理工大學(xué)，山西 太原 030024）

電氣這類智能型設(shè)施不僅普遍存在于各種技術(shù)中，其功能也是比較大的。電氣內(nèi)容無(wú)所不包，包括電氣工程和信息技術(shù)。所以對(duì)于電氣方面的學(xué)習(xí)是關(guān)鍵課題。當(dāng)前電氣項(xiàng)目已經(jīng)開始向節(jié)能環(huán)保方向邁進(jìn)。本文從電氣角度對(duì)其節(jié)能鏈接設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，以降低電氣能耗，增加經(jīng)濟(jì)效益。

1 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)在電氣領(lǐng)域的具體體現(xiàn)

1.1 調(diào)節(jié)電壓的標(biāo)準(zhǔn)

電氣自動(dòng)化在投產(chǎn)后，運(yùn)行電壓對(duì)設(shè)備電量有一定的影響。當(dāng)實(shí)際運(yùn)行電壓超過(guò)裝置規(guī)定限額時(shí)，將形成電量消耗較大的問(wèn)題。強(qiáng)化對(duì)電氣自動(dòng)化程序進(jìn)行調(diào)整，確保電壓調(diào)整規(guī)范性，符合設(shè)備運(yùn)行各項(xiàng)要求，防止能耗問(wèn)題發(fā)生，能夠強(qiáng)化電氣生產(chǎn)環(huán)保節(jié)能作用。例如，自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)方式，節(jié)能優(yōu)勢(shì)強(qiáng)電壓調(diào)節(jié)基礎(chǔ)：P≤C×VAF+I式中：P表示所調(diào)節(jié)電壓量，以V為單位；C表示電氣智能程序的開關(guān)容量，單位是F；V表示供給的電壓參數(shù)，單位為V；F表示同一電路的時(shí)間頻率，單位是Hz；A表示開關(guān)的功率因數(shù)，單位為VA；I表示漏電流，單位是A。

1.2 提高電網(wǎng)設(shè)備性能

在電氣自動(dòng)化進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)后，電網(wǎng)設(shè)備是電氣工程中的重點(diǎn)構(gòu)成，同時(shí)也是整個(gè)電氣項(xiàng)目資源投入量比較大的一個(gè)過(guò)程。電網(wǎng)設(shè)備在性能優(yōu)化過(guò)程中，需要參考當(dāng)前強(qiáng)度和密度的各種情況并給出一套配置方案以增強(qiáng)電網(wǎng)設(shè)備清潔性和精確設(shè)置電網(wǎng)截面規(guī)格。在電氣自動(dòng)化工程規(guī)劃過(guò)程中，銅質(zhì)電纜是一種重要節(jié)能用料，顯示出其高達(dá)高輸電安全性和耗電節(jié)能性。因此，在實(shí)際改造電網(wǎng)設(shè)備時(shí)主要選擇銅質(zhì)電纜線：在線纜表層溫度相同（均為60℃）情況下，不同標(biāo)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(zhì)線纜的載流量參數(shù)比鋁質(zhì)線纜更高，表明銅質(zhì)纜線更節(jié)能。

1.3 合理運(yùn)行維護(hù)送電線路

當(dāng)電氣線路出現(xiàn)運(yùn)行不暢的問(wèn)題時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生很高的能耗。國(guó)內(nèi)年線路電損大致在1左右。在此背景下，強(qiáng)化送電線路的運(yùn)行與維護(hù)是提高電氣項(xiàng)目節(jié)能的重點(diǎn)舉措。在實(shí)際應(yīng)用中，可以利用先進(jìn)信息科技高效地實(shí)施送電線路運(yùn)行維護(hù)工作。例如，打造一套完善的線路檢查機(jī)制，當(dāng)送電線路運(yùn)行存在問(wèn)題的時(shí)候，對(duì)線路故障問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)維修，從而對(duì)線路能耗量進(jìn)行控制，積極利用電氣項(xiàng)目節(jié)能優(yōu)勢(shì)等。

1.4 強(qiáng)化運(yùn)檢效果

在大修過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致電氣自動(dòng)化運(yùn)行能力下降，例如，大修進(jìn)展能力差，電氣設(shè)備故障不能得到及時(shí)處理等，這些都會(huì)使電氣自動(dòng)程序運(yùn)行能力減弱。當(dāng)電氣項(xiàng)目設(shè)備出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的時(shí)候，就需要有關(guān)單位在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)給以大修處理，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，減少電氣工程運(yùn)行過(guò)程中所帶來(lái)的不良后果，有效地提升電氣運(yùn)行的容量，降低能耗浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)。

1.5 對(duì)配電設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

電氣程序運(yùn)行的關(guān)鍵在于確保電力供應(yīng)的質(zhì)量。在電氣節(jié)能規(guī)劃過(guò)程中，要考慮到系統(tǒng)的適應(yīng)能力，使得電氣和配電規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)保持一致。配電節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，要使供電程序滿足耗電設(shè)備負(fù)荷容量要求，符合供電平穩(wěn)性各標(biāo)準(zhǔn)，從而確保電氣設(shè)備運(yùn)行能力。在配電過(guò)程中，參考用電設(shè)備運(yùn)行要求，確保供電程序配電設(shè)計(jì)效果，強(qiáng)化供電程序運(yùn)行能力。電氣工程在融入節(jié)能技術(shù)時(shí)，要注重電氣工程運(yùn)行的安全性，選用性能優(yōu)越的導(dǎo)線并確保導(dǎo)線絕緣間距的規(guī)范性設(shè)計(jì)。

1.6 加強(qiáng)電氣系統(tǒng)的運(yùn)行能力

在進(jìn)行電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)節(jié)能設(shè)備進(jìn)行規(guī)范選擇，確保電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中要增強(qiáng)設(shè)備的節(jié)能性、選用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、對(duì)電氣線路損耗進(jìn)行有效的控制、維護(hù)負(fù)荷的均衡性。實(shí)際開展節(jié)能配電規(guī)劃工作時(shí)，應(yīng)確保設(shè)計(jì)系數(shù)準(zhǔn)確，并遵循負(fù)荷各項(xiàng)需求對(duì)電氣程序中功率參數(shù)做出對(duì)應(yīng)調(diào)整。

在節(jié)能設(shè)計(jì)中選取節(jié)能因素作為出發(fā)點(diǎn)時(shí)，要增強(qiáng)電能轉(zhuǎn)化的有效性并獲得更高電能利用能效來(lái)調(diào)節(jié)用戶荷載比例，采用極數(shù)更少的電動(dòng)設(shè)備輸送更多電流，從而確保電氣設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，降低能耗并實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

2 電氣工程中節(jié)能設(shè)計(jì)的運(yùn)用

2.1 電源設(shè)置地的合理選擇

好的電源設(shè)置地應(yīng)位于市中心，這樣可以使供電半徑減小，以免輸電線路架設(shè)時(shí)長(zhǎng)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(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大化，就需要根據(jù)電源的容量來(lái)設(shè)置供電的配置點(diǎn)。據(jù)有關(guān)人士調(diào)查研究表明，供電線路供電半徑一般應(yīng)控制在15km內(nèi)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(dǎo)線

當(dāng)選用橫截面積比較合理的導(dǎo)線時(shí)，需從技術(shù)角度測(cè)量橫截面積，橫截面積合理可使線纜導(dǎo)電電阻最小，以減少電氣工程所耗費(fèi)的能源。并且采用的材料最好為節(jié)能降耗材料，節(jié)能降耗材料的集中優(yōu)點(diǎn)為在輸電過(guò)程中電阻較小同時(shí)輸電效率較高，這就能夠使得輸電能耗降到最低。

據(jù)有關(guān)資料調(diào)查表明，普通輸電線路若導(dǎo)線橫截面積超過(guò)70mm2時(shí)，其輸電效果可達(dá)到較好，此外，對(duì)支干線橫截面積不能過(guò)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(yīng)盡可能向小容量方向發(fā)展，而各點(diǎn)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(jié)能設(shè)備以增加變壓器負(fù)載

在配電變壓器運(yùn)行期間，有關(guān)工作人員能夠進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)是因?yàn)榫€路損耗與變壓器質(zhì)量之間存在極其直接聯(lián)系，因此，優(yōu)化升級(jí)方向還要向降低線路損耗方面發(fā)展。通常需要優(yōu)化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提高變壓器負(fù)載率，從而可以有效降低線路運(yùn)輸中電力損失。并且在技術(shù)的改造升級(jí)過(guò)程中，只有提高變壓器的負(fù)荷率，才能夠達(dá)到這種降低能耗的效果。

2.4 強(qiáng)化電網(wǎng)規(guī)劃

為了降低電網(wǎng)規(guī)劃中的電能損耗，要求電力企業(yè)裝設(shè)智能化、自動(dòng)化電力系統(tǒng)，并通過(guò)負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，減少不必要的電能損失。比如，在利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)計(jì)算分析時(shí)，若輸電情況有很大改變，則可利用自動(dòng)化計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算科學(xué)供電配比以減少無(wú)意義電能損耗。也可將調(diào)度的自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)用到主變運(yùn)行圖中，使輸電調(diào)度始終在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，以保持主變經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

對(duì)輸配電線路中導(dǎo)線截面做出科學(xué)的選擇，篩選出能滿足配電輸電需求的導(dǎo)線并使其截面最小，從而大大增強(qiáng)供電線路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，但這一辦法并非一勞永逸，選用最小截面線路并非最經(jīng)濟(jì)。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(wú)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(nèi)電能損耗降低很多。

2.5 對(duì)供配電系統(tǒng)和線路進(jìn)行了設(shè)計(jì)

配電線路鋪設(shè)設(shè)計(jì)在建筑電氣設(shè)計(jì)流程中處于最關(guān)鍵的位置，在設(shè)計(jì)階段使用的線路材料需要保證安全質(zhì)量和實(shí)際性能，線路材料的好壞，直觀上決定了節(jié)能技術(shù)應(yīng)用效果。在當(dāng)前階段，業(yè)內(nèi)多使用電纜或者銅導(dǎo)體等線路材料進(jìn)行安裝設(shè)計(jì)，工作人員需要根據(jù)建筑工程中的實(shí)際耗電狀況，合理正確引導(dǎo)線路安裝設(shè)計(jì)，進(jìn)而促進(jìn)后續(xù)鋪設(shè)工作有序進(jìn)行。與此同時(shí)，電氣防護(hù)中還應(yīng)隱蔽線路，選用密閉金屬管網(wǎng)或金屬線加以保護(hù)，保證內(nèi)部防火完全達(dá)到建筑工程建設(shè)消防要求，更應(yīng)該及時(shí)將防火孔堵死，并結(jié)合工程實(shí)際情況對(duì)其節(jié)能要求做出一些調(diào)整和優(yōu)化，確保居民的日常生活水平，還要確保他們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.6 改善功率因數(shù)

就電氣節(jié)能技術(shù)而言，降低其功率損耗才是達(dá)到節(jié)能目的的合理途徑。一方面，工作人員能夠增加電氣設(shè)備自然功率因素和降低對(duì)設(shè)備超前和無(wú)功要求；另一方面，工作人員還可以利用無(wú)功補(bǔ)償這一設(shè)施來(lái)有效地實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償和降低電氣線路無(wú)功傳輸，這一方式被廣泛地應(yīng)用于民用建筑中。

3 電氣系統(tǒng)一體化節(jié)能工藝設(shè)計(jì)案例

案例工程的建筑結(jié)構(gòu)方案采用地上加17層，地下兩層的結(jié)構(gòu)。-2樓人防項(xiàng)目使用，-1樓停車場(chǎng)施工使用，地上建筑生活使用。建筑總體面積規(guī)格5.4萬(wàn)平方米、建筑高度設(shè)計(jì)70m。

3.1 電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

參考建筑電氣各方面設(shè)計(jì)需求，對(duì)居住區(qū)照明設(shè)施進(jìn)行了一級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)并采用雙電源提供方式。建筑公用區(qū)為二級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)和自投設(shè)備設(shè)計(jì)。園區(qū)內(nèi)采用三級(jí)負(fù)荷、單電源的供電模式。參考各種設(shè)計(jì)規(guī)范，在案例項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中，建設(shè)、供電等各個(gè)部門聯(lián)合給出了供電方案：選用市政10kV電網(wǎng)供電，雙路電源引進(jìn)，采用高壓線路并直接埋設(shè)；兩臺(tái)電源互為備用，擔(dān)負(fù)著各一、二級(jí)負(fù)荷供電任務(wù)。

案例工程在一層增加變電站并靠近負(fù)荷中心以控制低壓側(cè)供電線路全長(zhǎng)降低線損。案例工程于終末地點(diǎn)設(shè)計(jì)配電箱最大供電線路185m。建筑項(xiàng)目1層新增1套1000kW發(fā)電設(shè)備作為備用電源以解決市網(wǎng)斷電。

在電源存在故障問(wèn)題的情況下，發(fā)電設(shè)備自行開始發(fā)電，并在開機(jī)15s內(nèi)正式投入運(yùn)行。重要負(fù)荷區(qū)需要加裝UPS應(yīng)急電源以保證供電平穩(wěn)性。建筑項(xiàng)目?jī)?nèi)用電負(fù)荷主要由照明，空調(diào)和其他幾項(xiàng)工程組成。案例工程內(nèi)超大型，各種關(guān)鍵性設(shè)備采用變電站供電的形式。居住區(qū)采用阻燃線纜構(gòu)建供電系統(tǒng)以確保供電質(zhì)量。一級(jí)負(fù)荷分出2根電源線供變電低壓和應(yīng)急供電2個(gè)規(guī)程使用。

3.2 照明節(jié)能設(shè)計(jì)

照明程序作為建筑電氣設(shè)備中的重點(diǎn)構(gòu)成，在節(jié)能設(shè)計(jì)中更具有十分重要意義。建筑照明設(shè)計(jì)要符合建筑場(chǎng)所用電需求，將人本用電設(shè)計(jì)思想融入其中，創(chuàng)造寬敞明亮、舒適宜人的照明環(huán)境、創(chuàng)造高品質(zhì)視覺(jué)氛圍、確保綠色照明質(zhì)量。案例工程中光源的選取，要從照明顯色和照明時(shí)間兩方面一一給出設(shè)計(jì)方案。參考光源的特性、燈具的種類，鎮(zhèn)流器的節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)其節(jié)能性進(jìn)行了綜合比較，并對(duì)照明方案進(jìn)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(zhǎng)期駐留的要求，選用二極管照明設(shè)備設(shè)計(jì)，照明顯色參數(shù)應(yīng)不小于80，色溫參數(shù)應(yīng)設(shè)計(jì)在4000k。

對(duì)于居住區(qū)，功能室的照明設(shè)計(jì)選用T5型高效節(jié)能燈具并將照明設(shè)備的顯色參數(shù)控制在80以上，色溫參數(shù)不變，仍選用4000k的燈具，然后采用電子鎮(zhèn)流器以確保照明節(jié)能效果。水泵房，儲(chǔ)水區(qū)及其他含水量大的地方選用防水，防塵型照明設(shè)備。業(yè)主活動(dòng)室和物業(yè)工作室的地點(diǎn)可以選用潔凈型照明設(shè)備。案例工程中所開展的多種照明設(shè)備都是參考建筑照明規(guī)范來(lái)開展照度設(shè)計(jì)以確保照明光線均勻，并對(duì)眩光參數(shù)做了統(tǒng)一設(shè)計(jì)以使得光色參數(shù)和照明能效符合規(guī)范要求。

3.3 設(shè)備智能管理

設(shè)備管理平臺(tái)以計(jì)算機(jī)作為信息控制的主要手段，利用自動(dòng)化儀表能夠?qū)C(jī)電設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行有效的管控，確保設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性，將節(jié)能管理思想融入其中，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行成本進(jìn)行有效的控制。打造建筑設(shè)備管理平臺(tái)，包括空調(diào)、熱交換、輸水、換風(fēng)多項(xiàng)工程。空調(diào)節(jié)能規(guī)劃要確保送風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)合理、智能啟動(dòng)送風(fēng)程序、獨(dú)立檢測(cè)設(shè)備溫度等。若裝置溫度高，應(yīng)打開風(fēng)機(jī)保持熱水閥關(guān)閉。若設(shè)備溫度低，應(yīng)關(guān)風(fēng)機(jī)，開熱水閥。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常問(wèn)題時(shí)，要將異常問(wèn)題反映到管理程序中，以確保異常問(wèn)題得到及時(shí)處理，避免能耗升高。給排水程序中融入了節(jié)能設(shè)計(jì)思想，將污水自輸出，生活水體智能存儲(chǔ)，確保水體供應(yīng)及時(shí)，有效提高排水程序運(yùn)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(guò)限位參數(shù)則會(huì)發(fā)出水位警報(bào)以防止水溢出的問(wèn)題發(fā)生。

3.4 電氣設(shè)備的選擇

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

4 結(jié)語(yǔ)

電氣工程整合節(jié)能工藝能夠滿足智能配電技術(shù)需求。供電單位要打造完善電氣節(jié)能流程并參考各條款內(nèi)容，加強(qiáng)電氣程序節(jié)能技術(shù)整合成效，促進(jìn)配電程序作用優(yōu)化性，加強(qiáng)電氣程序的運(yùn)行平穩(wěn)性，從而加強(qiáng)供電單位的工作能力，保證電氣工程在安全的工作狀態(tài)下。