杜梅云

（中土集團(tuán)福州勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，福建 福州 350013 ）

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和工業(yè)化水平的提升，能源緊缺卻成為了擺在眼前的一道難題。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)能源的損耗情況都極為嚴(yán)重，利用率只有30%左右，與諸多的西方發(fā)達(dá)國(guó)家相差甚遠(yuǎn)。電力作為當(dāng)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的二次能源，更是制約工農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心因素之一。因此當(dāng)下發(fā)電部門(mén)、供電部門(mén)以及用電部門(mén)均需深入研究，設(shè)計(jì)出節(jié)能降耗的有效方案。

1 供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃中的節(jié)能措施

1.1 選取合適的供電電壓等級(jí)

通常情況下，輸電線路的電壓與可輸送容量成正比，而且電壓越高，輸送的距離也越遠(yuǎn)。在電壓一致的情況下，若要進(jìn)行遠(yuǎn)程送電，就必須縮小輸送的容量。反之，若要輸送較大的容量，就必須縮短輸送距離。因此，必須綜合考慮負(fù)荷容量、用電器以及供電距離等多方因素，對(duì)供配線系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)并且選取合適的供電電壓等級(jí)。當(dāng)供電電壓越高時(shí)，線路電流也就越小，電能的損耗也就能夠得到有效控制。變電所必須盡可能地挨著負(fù)荷中心，從而縮小供電半徑，降低線路損失。雖然在供電電壓的范圍中，提升供電電壓等級(jí)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能，但是會(huì)顯著上升成本投入，所以應(yīng)當(dāng)深入分析，采取較為經(jīng)濟(jì)的方法。

1.2 選擇恰當(dāng)?shù)木€路

擴(kuò)大導(dǎo)線電纜的截面積，盡管可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能，但是成本投入會(huì)有所上升，并不是一個(gè)經(jīng)濟(jì)的方案。反之截面過(guò)小，又會(huì)降低運(yùn)行的穩(wěn)定性，縮短電纜的使用年限。因此在線路的設(shè)計(jì)方面，應(yīng)當(dāng)秉承降低線路損耗的原則。在實(shí)際工程中，線路中的電流通常都是不變的，若要有效降低線損，就必須盡可能去降低線路電阻，所以需盡量選用電阻率較低的導(dǎo)線，比如銅芯導(dǎo)線。在低壓配電當(dāng)中，盡量避免“走回頭路”。變電所必須盡量挨著負(fù)荷中心，縮短供電半徑。若線路較長(zhǎng)，在保障熱穩(wěn)定、載流量以及電位差要求的基礎(chǔ)上，必須擴(kuò)大一級(jí)線截面。與此同時(shí)，還可以靈活運(yùn)用部分季節(jié)性負(fù)荷的線路來(lái)降低電阻。

2 變配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)

2.1 科學(xué)選擇變壓器

在整個(gè)電力系統(tǒng)中，變壓器作為重要的電壓變換設(shè)備，發(fā)揮著不可或缺的關(guān)鍵作用。尤其是10kV 以及35kV 電壓等級(jí)的變壓器，運(yùn)用得極為廣泛。由于變壓器用量大且運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，采取合理有效的措施能夠節(jié)約大量的能源。在選擇變壓器的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇損耗較低的節(jié)能型變壓器，如S 型、S10 型以及S11 型等。如果是高層建筑、化工企業(yè)或是對(duì)消防要求極高的建筑物，則需使用低損耗的節(jié)能型干式電力變壓器，如SG10 型、SC6 型以及SG11 型等。倘若電網(wǎng)電壓波動(dòng)很大且頻繁，為了優(yōu)化電能的總體質(zhì)量，則可以使用有載調(diào)壓電力變壓器。

2.2 選用合適的電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)節(jié)能的主要方式在于提升工作效率以及功率因素。異步電動(dòng)機(jī)是工業(yè)領(lǐng)域使用得最為廣泛的一種電動(dòng)機(jī)，功率因素以及工作效率是其運(yùn)行過(guò)程中最關(guān)鍵的2 個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并且二者存在極為緊密的聯(lián)系。異步電動(dòng)機(jī)在空載或是輕載的時(shí)候，功率因素非常低，大約只有0.2～0.3，而滿載時(shí)功率因素可達(dá)0.85～0.89。因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須充分考量異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際容量，容量不宜過(guò)大，應(yīng)當(dāng)盡量滿負(fù)荷地運(yùn)作。

通常情況下，異步電動(dòng)機(jī)的功率因素以及額定功率，會(huì)根據(jù)負(fù)荷系數(shù)在75%～100%的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)，所以其額定輸出功率最好是控制在負(fù)荷功率的1.1～1.15 倍左右。然而在實(shí)際工程中，電動(dòng)機(jī)一般都是和專業(yè)設(shè)施相互配套，因此僅能在運(yùn)行環(huán)節(jié)實(shí)施節(jié)能方案。在降低線路損耗的基礎(chǔ)上，還需盡可能地避免電動(dòng)機(jī)輕載或是空載運(yùn)行。最理想的方式就是通過(guò)變頻調(diào)速來(lái)有效控制電動(dòng)機(jī)，讓其在負(fù)荷率變化的時(shí)候，自行對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而和負(fù)載變化相適應(yīng)，在全面提升電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)效率的基礎(chǔ)上，大大降低電能的損耗。此外，還應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理地選擇低壓電器；因?yàn)檫@一基礎(chǔ)元件數(shù)量眾多且覆蓋面很大，雖然單個(gè)低壓電器所耗費(fèi)的電能量并不多。但是數(shù)量龐大的低壓電器集結(jié)在一起，其耗能總量同樣不容忽視。因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，最好是使用安全可靠且質(zhì)量過(guò)關(guān)的節(jié)能型低壓電器。

2.3 全面提升供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

提升功率因數(shù)能夠有效降低線路無(wú)功功率的損耗，繼而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。輸電線路的損耗主要涵蓋了兩大塊，一是有功功率傳輸過(guò)程中引起的線損，二是無(wú)功功率傳輸過(guò)程中引起的線損。雖然有功功率的傳輸滿足設(shè)備必不可少的功能。但是供配電系統(tǒng)當(dāng)中的部分設(shè)備全部都具有電感性，比如變壓器、電動(dòng)機(jī)以及燈具的鎮(zhèn)流器等，這些設(shè)備均能產(chǎn)生滯后的無(wú)功電流，從系統(tǒng)當(dāng)中經(jīng)過(guò)高低壓線路后，傳輸至用電器的尾部，這就增添了許多線路的功率損耗，但是這種損耗可以通過(guò)兩種方式進(jìn)行規(guī)避。

一方面，可以降低用電設(shè)備的無(wú)功損耗，從而提升其功率因素。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須盡量使用功率因素較高的用電器，例如同步電動(dòng)機(jī)。至于電感性用電設(shè)施，則可以選用存在補(bǔ)償電容器的設(shè)備。另一方面，可以靈活運(yùn)用靜電電容器實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償。電容器能夠通過(guò)所產(chǎn)生的超前無(wú)功電流，對(duì)用電設(shè)施的滯后無(wú)功電流進(jìn)行有效抵消。此外，在實(shí)際設(shè)的計(jì)過(guò)程中，為了可以有效減少整體無(wú)功電流，可以靈活運(yùn)用低壓成組補(bǔ)償或是高壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

2.4 照明設(shè)計(jì)當(dāng)中的節(jié)能措施

照明節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)大力倡導(dǎo)綠色照明，即在保障不影響總體照明質(zhì)量及不降低作業(yè)面視覺(jué)要求的基礎(chǔ)上，盡可能地降低照明系統(tǒng)當(dāng)中的光能損耗，進(jìn)而最大限度地充分使用光能。

（1）應(yīng)當(dāng)充分利用自然光。自然光的高效利用是照明節(jié)能的重要方法之一，廣大電氣設(shè)計(jì)工作者在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)綜合考量建筑的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)自然光和室內(nèi)人工照明的高效結(jié)合，進(jìn)而有效節(jié)約電能。

（2）要合理控制單位面積內(nèi)燈具的安裝功率。在確保照明質(zhì)量的基礎(chǔ)上，普通的場(chǎng)所最好是使用照明質(zhì)量好且能源損耗低的緊湊型熒光燈。對(duì)于一些規(guī)模較大的車(chē)間廠房或是室外照明，則最好是使用氣體放電光源，如高壓鈉燈或高壓汞燈。

（3）應(yīng)大力推廣并普及耗能較低的光源用電附件。如節(jié)能型的電感鎮(zhèn)流器或電子變壓器，運(yùn)用于公共場(chǎng)所的熒光燈最好是使用附有無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒艟?，緊湊型熒光燈最好是使用電子鎮(zhèn)流器，而氣體放電等則最好是使用電子觸發(fā)器。

（4）需要優(yōu)化改良燈具的控制方案。根據(jù)照明的實(shí)際需要，可以適當(dāng)增加開(kāi)關(guān)的數(shù)量或是使用分區(qū)控制的方式。如在家中的臥室或是醫(yī)院的病房中，可以使用調(diào)光開(kāi)關(guān)，而高級(jí)的客房中則可以使用節(jié)電鑰匙開(kāi)關(guān)。至于室外的一些場(chǎng)所或公共場(chǎng)所，則可以使用相應(yīng)的程序進(jìn)行控制，或是安裝聲控開(kāi)關(guān)。

3 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，為了有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，在供配電系統(tǒng)的總體規(guī)劃中，應(yīng)當(dāng)選取合適的供電電壓等級(jí)以及恰當(dāng)?shù)木€路。在變配電設(shè)計(jì)方面，應(yīng)當(dāng)選擇恰當(dāng)?shù)淖儔浩骱碗妱?dòng)機(jī)，全面提升供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。而且在照明設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)大力倡導(dǎo)綠色照明，充分利用自然光，合理控制單位面積內(nèi)燈具的安裝功率，大力推廣并普及耗能較低的光源用電附件，優(yōu)化完善燈具的控制方案。