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【摘要】在电气设计的领域里,节能的重点在于合理的供配电系统设计和节能技术和产品的推广应用。本文对于电气节能工程方面设计中的应用进行了探讨。
【关键词】供配电系统；节能；设计
在电气设计的领域里,本人认为节能的重点在于:合理的供配电系统设计和节能技术和产品的推广应用。本文主要从合理的供配电系统设计与节能技术和产品的推广应用这两个方面探讨了电气节能在工程设计中的应用。
一、合理的供配电系统设计
1充分调查和合理估计电容量
合理的供配电系统设计是电气节能的基础。尤其是对工程用电容量的估计,从某种程度上决定了供电方案是否合理。在设计领域很长的一段时期内对工程项目的用电规模的控制是很严的。往往工程投入使用后不久就可能因大量用电设备的增加而需要扩容改造,从而导致无谓的重复投资;而且由于过度考虑用电设备的扩张,使用电量估算偏于激进,造成工程投入使用后很长一段时期内大马拉小车的局面,其实亦是一种资源的浪费。因此,这个环节是决定工程的电气节能目标的重点。对于设计者而言,这需要更多的调查研究工作,而不是闭门造车按照指导书或是使用方提供的数据盲目地进行估算。笔者以为,如果这项工作缺失,即便在设计中你再如何推出节能技术和产品都难以保证该工程在用电领域真正做到节能。
2变配电站的合理设置和选址
合理的系统设计是工程电气节能优劣的又一关键所在,其核心在于变配电站的设置和选址问题。近几年,随着铜价的持续上涨,低压电缆的价格也居高不下,为了减少电缆线路的损耗及电缆投资,应尽可能使10kv电源应用接近终端用户处。然而在实际工程中,有些业主本着节省一次投资的理念,尽可能希望少建变配电站。这样一来,往往造成低压电缆供电半径过长,导致线损严重,供电质量也受到很大影响。有些设计师为迎合业主的要求,只得放大线径以求降低线损。无形之中,电缆的投资又大大增加。因此,设计师可以建议业主不仅考虑一次投资,还需关注工程长期的运行成本,尽量使供电系统合理完善。当然,也希望政府或电力部门可出台一些优惠措施,使业主能在供电系统合理化中得到实惠。在供电系统的设计中,设计师还应善于灵活地配置同样容量的变压器。单台大容量的变压器比之于容量相等的两台甚至多台变压器组合固然有其价格上的优势,但运行过程却难以灵活调度。尤其面对近年来空调等季节性耗电所占比例的扩大,如果能考虑在用电淡季时停用部分变压器,无疑是解决时段性大马拉小车问题的解决方案。又如在小区设计时,考虑多设置一些小容量的箱式变电站不仅从减少低压电缆的角度是有利的,且同时又使系统更灵活。
3建筑内部配电系统的合理设计
对于建筑内部而言,同样存在配电系统合理性的问题。笔者认为尽可能减少配电级数和合理设计配电路径是建筑内配电设计是否合理的主要环节。配电级数的增加不仅造成元器件的数量增多、上下级配合非常复杂而导致故障率上升和材料的浪费,而且势必导致配电线缆的线径不必要的放大;而配电路径的不合理势必导致线缆不必要的加长加大以及供电质量的下降。这些对于节能而言都是十分不利的。其中级数增加往往是由于配电环节多而每个环节的操控均使用断路器导致,因此设计中在允许的场合可以多采用隔离开关代替断路器就能有效减少配电级数;而配电路径的不合理主要在于配电间(尤其楼层配电小间)的位置不合理所致,因而电气设计师在初步设计阶段就应该与建筑设计师及时协调使其位置尽可能优化以免施工图设计中难以调整。
二、合理设计供配电系统
1根据用户的重要性、负荷性质、用电容量、工程特点、系统规模，合理设计供配电系统，使系统在最佳状态下运行。
1.1根据用电负荷的容量及分布，使变、配电所靠近负荷中心，以缩短低压供电半径，降低线路损耗，减少电压损失，满足供电质量要求。供配电线路长度不宜超过250m。
1.2供配电系统应简单可靠，配电级数不宜过多，同一用户内，高压配电级数不宜多于两级；变压器二次侧至用电设备间的低压配电级数不宜超过三级，尽量减少电能损耗。由两路进线供电的系统，宜采用两路电源同时运行的方式，以减少正常运行时的线路损耗。
1.3合理选择供电电压。同等情况下，电压越高，损耗越小。供电电压等级的确定应考虑技术经济合理性及电力公司的相关规定等因素。当用电设备总容量在250kW及以上或变压器容量在160kVA及以上时，宜以10(6)kV供电。对大型公共建筑的空调冷水机组，考虑节能因素，经方案比较尽量采用10(6)kV冷水机组，但应考虑大容量电动机启动时对变压器的影响。
1.4合理选择变压器。电力变压器应当选用10型及以上、非晶合金等节能环保、低损耗和低噪声的变压器。变压器的长期工作负载率不宜大于0.85，在选择变压器容量和台数时，应灵活根据负荷变化情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，以实现其经济运行，减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。此外，降低变压器的环境温度、平衡三相负荷、合理选择变压器接线方式、季节性造成的负荷变化时灵活投切变压器等也是降低能耗的有效途径。
1.5减少线路能量损耗。在满足允许载流量、电压损失、短路电流热稳定等技术指标前提下，应按经济电流密度合理校验、选择导线截面，从而达到降低电能损耗、减少投资和节约有色金属的目的。
2.降低电动机电能损耗，提高电动机使用效率
2.1根据负荷特性合理选择高效率电动机，提高电动机运行的效率和功率因数。
2.2功率较大的电动机可以采用变频调速器(消防设备除外)，可提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的。
2.3采用软启动器，使电机启动平稳，保证电网电压的波动在要求范围内。
三、配电线路的合理配置
导线和电缆环境要求，考虑供电的可靠性和安全性，应全部采用铜导体，这也是符合节能要求的。为了减少线损，还应对大容量的回路适当放大一级界面的电线和电缆，尽可能缩短配电线路的长度。
最后值得注意的是三相平衡，三相线路之间的负荷需要保持平衡。无论是动力还是照明，在三相上所接负荷应经量保持大小相等或相差很小，逐级线路都贯彻这一原则，避免因负荷不平衡而造成电能的额外损失。
四、采用合适的无功补偿装置，提高功率因素
目前，民用建筑设计中，绝大部分采用变压器低压侧集中补偿，这种做法仅减少了区域变电站至用户处的高压线路上的无功传输，提高了用户处的功率因数，可以不受或少受供电局局的罚款。而对用户，无功仍由变压器低压母线经传输线路输送到各用户点，低压线路上的无功传输并没有减少，那么无功补偿也就达不到节能的目的。在民用建筑中应改变电容器集中安装的做法，对容量超过10KW的风机、水泵、传送带等电动机端设置就地补偿装置，空调主机及冷冻泵等常在其附近设专用变配电所，可以集中补偿，但若供电距离超过20m时也最好采用就地补偿。这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能目的。
综上所述：建筑电气能耗是我国电能消耗的重要部分，合理安排建筑电气设计，可以大大提高能源利用率，缓解我国能源供应紧张和经济发展的矛盾，可以促进国民经济的持续高效发展。综上所述，建筑电气节能设计是在保证居住舒适度和安全性的前提下，改善供配电系统设计，减少用电设备的消耗，研究切实可行的建筑电气节能措施，从根本上实现建筑电气节能降耗。
参考文献：
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[2]程嬛,杨豪,程妍.实现建筑电气节能设计的思考[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2010(03)