張?jiān)? 陳思遠(yuǎn) 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(hù)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(jì)的快速增長是以高能耗為代價實(shí)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(jì)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(jì)

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(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)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(jì)的主要基礎(chǔ)是企業(yè)自身的實(shí)際用電情況而設(shè)，這樣的電氣設(shè)計(jì)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(jì)的布局也要內(nèi)部高速計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的配合，才能達(dá)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(shí)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(shí)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(jī)、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(bǔ)償

2.1低壓配電室一般出現(xiàn)動態(tài)變化中，是因?yàn)樽陨淼牡凸β室驍?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(bǔ)償不佳的問題。對此，智能化無功補(bǔ)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(bǔ)償可以在該裝置下實(shí)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(bǔ)償設(shè)置一定的投切安全區(qū)域。基于該設(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(bǔ)償電容器自動投入，避免電容器運(yùn)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(jìn)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(fèi)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?yàn)殡娙萜餮b置的單獨(dú)接觸或是直接的無功功率補(bǔ)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(bǔ)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(qiáng)對整流裝置的管理，高達(dá) 380 伏的電網(wǎng)將通過有源濾波系統(tǒng)進(jìn)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(bǔ)償?shù)娜毕荨?/p>

三、積極采用先進(jìn)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(jìn)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(jìn)行實(shí)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(shí)施工程中應(yīng)當(dāng)充分加以利用。如在設(shè)計(jì)中充分考慮建筑物的采光情況，將采光和照明有機(jī)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(jìn)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(bǔ)償

在工業(yè)企業(yè)中大多數(shù)用電負(fù)荷為機(jī)泵。由于電機(jī)為感性負(fù)載，會產(chǎn)生功率因數(shù)滯后，如果不進(jìn)行補(bǔ)償，會造成線路損耗和變壓器損耗增大。如果補(bǔ)償只設(shè)置在6/10kV側(cè)，低壓側(cè)不進(jìn)行補(bǔ)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(fèi)。所以，應(yīng)采取就地補(bǔ)償原則，從設(shè)計(jì)上保證節(jié)能，可即變壓器后側(cè)進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)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(yuǎn)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(yuǎn)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(fèi)。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(jì)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(jì)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(jì)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(shí)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(yuǎn)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(shí)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(qiáng)，需要工作者對項(xiàng)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(jì)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(jì)規(guī)定之后，要認(rèn)真分析設(shè)備效率，從經(jīng)濟(jì)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。

參考文獻(xiàn)

[1]劉惠萍，張一鳴.電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能問題初探[J].建筑節(jié)能，2011（4）.

[2]袁錦華.淺談工業(yè)廠房照明設(shè)計(jì)的節(jié)能措施與工藝[J].廣東科技，2012（8）.

[3]馬宇超.建筑電氣節(jié)能措施的幾點(diǎn)思考[J].民營科技，2011（7）.

（作者單位：中國五洲工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司）