杜宇飛

摘要：隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，節(jié)能已成為工業(yè)廠房電氣設(shè)計的重要組成部分，電氣節(jié)能有助于緩解能源供應的緊缺局面，實現(xiàn)工業(yè)建筑的可持續(xù)發(fā)展。本文遵循電氣節(jié)能設(shè)計原則，重點從照明節(jié)能、新能源、變壓器的選擇上論述建筑電氣節(jié)能技術(shù)如何應用，以達到節(jié)能的最終目標。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；工業(yè)廠房；新能源

1工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計的必要性

想要減輕能源供需不足的矛盾，解決能源短缺對我國社會經(jīng)濟發(fā)展帶來的壓力，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的低成本持續(xù)發(fā)展，就必須采取有效的節(jié)能減排技術(shù)措施，改變工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)有的能源消耗模式，減少日常生產(chǎn)中對資源的浪費，有效提高有限能源資源的利用效率，充分發(fā)揮能源應有的應用價值。石油化工企業(yè)作為我國典型的能耗大戶，如何在工業(yè)生產(chǎn)中推廣節(jié)能減排設(shè)計，已成為工業(yè)廠房電氣設(shè)計工程師研究的重點。在工業(yè)廠房的電氣設(shè)計過程中，合理規(guī)劃設(shè)計和采取有效的節(jié)能減排設(shè)計方案，可以在確保工業(yè)生產(chǎn)線上所有電氣設(shè)備發(fā)揮較高性能的基礎(chǔ)上，減少工業(yè)廠房生產(chǎn)過程中的用電量，降低單位產(chǎn)品的綜合能耗，有效推動工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)發(fā)展的節(jié)能減排效果，為工業(yè)企業(yè)又好又快可持續(xù)發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。

2工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計的主要內(nèi)容

（1）配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計（包括詳細的負荷統(tǒng)計計算、無功動態(tài)補償策略和諧波綜合治理方案設(shè)計，以及變配電設(shè)備優(yōu)化節(jié)能選型設(shè)計等）。

（2）照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計（包括照明系統(tǒng)設(shè)計、照明燈具匹配節(jié)能設(shè)計、照明控制系統(tǒng)設(shè)計以及照明聯(lián)動節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計等）。

（3）電氣設(shè)備節(jié)能設(shè)計（包括電機拖動系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、升級電梯等電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計）。

（4）新能源綜合利用節(jié)能設(shè)計（包括太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、水源熱泵、熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)等節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計）。

3工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計技術(shù)要點

3.1配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

3 1.1優(yōu)選高效的節(jié)能配電變壓器

工業(yè)廠房配電系統(tǒng)中，配電變壓器是重要的電能轉(zhuǎn)換和分配設(shè)備，但其自身又是一個能源消耗設(shè)備，也就是配電變壓器在實際運行過程中會吸收一部分能耗。因此，選擇合理變壓器的容量和型號是提高配電變壓器電能轉(zhuǎn)換效率、降低運行能耗的重要措施。在進行電氣節(jié)能設(shè)計時，應根據(jù)實際負荷需求，按照略高于變壓器的最佳負荷率來確定變壓器容量，通常應設(shè)置負荷率在75%～85%較為經(jīng)濟合理。另外，配電變壓器選型時，應優(yōu)選空載、負載損耗相對較小的節(jié)能性配電變壓器。例如對同為315kVA的配電變壓器而言，S13與s7相比，其負載損耗由4795W降低到3650W，空載損耗由766W降低到340W。在電氣節(jié)能設(shè)計中，優(yōu)選高效節(jié)能型配電變壓器代替常規(guī)高能耗配電變壓器不僅可以有效提高電能轉(zhuǎn)換效率、降低變壓器運行能耗，同時還可以有效延長變壓器的使用壽命。

3.1.2合理選擇無功補償策略

在對工業(yè)廠房進行電氣設(shè)計時，對配電系統(tǒng)選擇合理無功補償策略可以有效提高配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低系統(tǒng)線損，達到節(jié)能降耗的目的。隨著化工企業(yè)生產(chǎn)速度和規(guī)模水平的進一步擴大，大功率高壓電氣設(shè)備、照明燈具在工業(yè)廠房中得到廣泛采用，配電系統(tǒng)三相不平衡度大大增加。由于“單相分補”投資較大，通常要比“三相共補”增加投資約20%～30%，因此工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計過程中要根據(jù)廠房三相用電實際情況并從技術(shù)經(jīng)濟等方面進行綜合考慮，合理設(shè)計“單相分補”或“單相、三相相互結(jié)合共補”的無功補償方式。目前，“單相、三相相互結(jié)合共補”與諧波治理一體化無功補償裝置，在石油化工企業(yè)中應用的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益較為優(yōu)越，是節(jié)能設(shè)計中廣泛推廣使用的一種無功補償模式。

3.1.3合理選擇電纜經(jīng)濟截面

由上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計（集團）有限公司編制的《建筑節(jié)能設(shè)計統(tǒng)一技術(shù)措施（電氣）》一書中，明確指出供配電線路在滿足電壓損失和短路熱穩(wěn)定的前提下，如果其年最大負荷運行時間Tmar≤4000h時，可以按照導體載流量選擇導線截面；如果4000h≤Tmmx<7000h時，宜按電纜經(jīng)濟電流密度進行電纜截面選擇如果Tmax≥7000h時，電纜截面應嚴格按照經(jīng)濟電流密度進行合理選擇。在進行電纜型號的選擇時，應優(yōu)選電阻率較小的銅芯線，合理布設(shè)電纜走向，建設(shè)導線敷設(shè)長度。另外，在進行電氣節(jié)能設(shè)計時，對長期處于載流工況的電纜截面應適當放大一級，以便于與保護裝置配合和為工廠后期擴容擴建提供便捷有利的條件。

3.1.4配電線路的節(jié)能

由于線路上存在電阻，有電流流過時就會產(chǎn)生有功功率損耗。對電網(wǎng)來講，可以采用提高電壓等級的方法降低電流，但對于一般單體建筑，由城市電網(wǎng)供電的電源電壓已經(jīng)確定，線路上的電流是不能改變的，要減少線路損耗，只有減小線路電阻。

選用電導率較小的材質(zhì)做導線以銅芯最佳，鋁芯次之。在改革開放初期，由于銅價較高，國家貫徹節(jié)約用銅、以鋁代銅的原則。進入21世紀以后，國家從節(jié)能、環(huán)保的角度出發(fā)，開始提倡采用銅質(zhì)導體，減小導線長度。首先，變配電室應盡量靠近負荷中心，以縮短供電半徑，減少線路損耗；其次，線路盡可能走直線，少走彎路和回頭路，減小導線長度；再次，對于環(huán)形供電方式，為降低線路的電阻值，宜將開環(huán)運行改為閉環(huán)運行，可明顯降低線路損耗。

增大導線截面：首先，應按經(jīng)濟電流密度法合理選擇導線截面，以減少損耗；其次，對于比較長的線路，除滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護的配合及電壓損失等要求外，宜加大一級導線截面；再次，除消防等重要負荷或大容量負荷外，應優(yōu)先采用母干線分支方式配電。當某些負荷不用時，使用同樣大的干線截面?zhèn)鬏斴^小的電流，能減小線路損耗。

3.2工業(yè)廠房照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

在進行工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計時，應優(yōu)選高效、節(jié)能的照明光源，如優(yōu)選T5顯色性能好的新式節(jié)能熒光燈、緊湊型熒光燈（節(jié)能燈）、LED等，并配裝電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。如某化工廠房選用T5（2*28W）的新型節(jié)能防爆熒光燈更換原設(shè)計配置的單極燈管防爆熒光燈（2*40W），投運3個月后，經(jīng)過耗電數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，其節(jié)電效果超過30%。常規(guī)電感鎮(zhèn)流器其耗電量大約在燈具功率的20%以上，且其功率因數(shù)僅為0.4～0.5。新型節(jié)能型電子鎮(zhèn)流器不僅其自身運行能耗較低，以36W熒光管用節(jié)能型電子鎮(zhèn)流器為例，其能耗僅為1～3W左右，而且其功率因數(shù)可高達0.9以上，照明燈具線損得到大大降低，同時燈具在運行過程中無功損耗較小，配電系統(tǒng)供電質(zhì)量得到有效提高。另外，照明控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計也是工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計研究的重點，采取智能節(jié)能照明控制系統(tǒng)，可以根據(jù)廠房的實際用電需求，靈活控制照明燈具組合方案，按照時控、光控、自，手控等多種組合方案實現(xiàn)燈具的合理調(diào)節(jié)控制，達到降壓限壓幅度，節(jié)能效果十分明顯。

3.3電力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

電機耗電大約占整個工業(yè)廠房耗電的90%以上，而且大多數(shù)電機其電能利用效率較低，存在很大的節(jié)能降耗潛力。200kW以下從經(jīng)濟角度來看應優(yōu)選低壓電機，355kW以上只有高壓電機。而對200～355kW范圍的電機，應從技術(shù)、經(jīng)濟、運行能耗等多個角度進行綜合評估，以選取合適的電機功率。另外，隨著電力電子元器件價格不斷降低以及變頻調(diào)速控制技術(shù)的日趨完善，應結(jié)合工業(yè)廠房電機拖動系統(tǒng)的實際情況，采用變頻調(diào)速、軟啟動等先進的控制措施對電機拖動系統(tǒng)進行節(jié)能降耗技術(shù)升級改造，以實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

4結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段工業(yè)廠房的節(jié)能設(shè)計是能源可持續(xù)發(fā)展的重要策略。節(jié)能設(shè)計從環(huán)保角度出發(fā)，合理采取了節(jié)能技術(shù)對工業(yè)廠房電氣設(shè)計進行優(yōu)化，可以取得有效的節(jié)能降耗效果。這樣不僅能給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益，同時還可以實現(xiàn)資源的高效利用，最大限度地減小對環(huán)境的影響，為企業(yè)實現(xiàn)生態(tài)、低成本可持續(xù)綠色發(fā)展提供重要的節(jié)能減排技術(shù)支撐。