浅谈节能型供配电设计

许丹丹 王桂彪

摘要：节能问题一直是我国发展国民经济的一项长远战略方针，建筑电气设计中如何节能亦成为一项值得研究的问题。本文从供配电、变配电、照明等三个方面讨论了节能的方法和措施。

关键词：供配电设计；节能措施；电能损耗

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引言

节约能源，保护环境，是我国长期的重大方针。节能问题一直是我国发展国民经济的一项长远战略方针,那么节约电能就成为每位电气设计人员必须认真考虑的问题。电力作为当今社会最主要的能源之一，随着工业用电和生活用电的迅猛增加，供不应求的局面也日益显现。因此，在能源严重紧缺的今天，我们更应该珍惜能源，节约能源。下面笔者就供配电设计中的一些节能措施进行探讨，仅供参考。

1 供配电系统总体规划方面的节能措施

供配电系统总体的规划设计，应充分考虑负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素，做到系统尽量简单可靠，操作方便。变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径，减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行，减少由于轻载运行造成的不必要的电能损耗。

1.1 选择合适的供电电压等级

一般情况下，输电线路的电压越高，可输送的容量越大，输送的距离也越远。在相同电压下，要输送较远的距离，则输送的容量就小，要输送较大的容量，则输送的距离就短。应根据负荷容量、供电距离及用电设备等因素合理设计供配电系统和选择供电电压等级。供电电压越高则线路电流越小，线路上损耗的电能就越少。变电所应尽量靠近负荷中心，以缩短供电半径，减少线路损失。在供电电压的范围内，提高供电电压的等级可以达到节能的目的，但却要增加投资，对此必须进行比较，拿出较经济的方案。

1.2 选择合适的线路

导线电缆的截面选择过大，虽然可以达到节能的目的，但却会增加投资；而选择太小又会影响可靠运行，缩短使用寿命、危害安全并带来经济损失。线路设计时应遵循以减少线路损耗为原则。由于电流通过配电线路时产生功率损耗，其中线路电阻R 在通过电流不变时，线路长度越长则电阻值越大，所造成的电能损耗也越大。在具体工程中，线路上的电流一般是不变的，要减少线损，就只能尽量减少线路电阻。根据公式可知：要减少电阻值，应尽量选用电阻率较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之。尽可能减少导线长度，线路应尽量走直线而少走弯路。在低压配电中，尽可能不走或少走回头路。变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。对于较长的线路，在满足载流量，热稳定，保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。增加的线截面费用，完全可由节约能耗而减少年运行费补回。

2 变配电设计方面的节能措施

2.1 合理选用变压器

变压器是电压变换设备，广泛应用于电力系统，特别是10kV和35kV电压等级的变压器，在电力和配电系统中普遍使用，数量巨大。据估计，目前在电网上运行的10kV和35kV级变压器约有10亿kVA以上。由于使用量大，运行时间长，变压器在选择和使用上存在着巨大的节能潜力，特别是量大面广的10kV和35kV级变压器。选择高效节能产品，不但对节约能源具有重要意义，同时还可以大大降低变压器的运营成本，是企业改善经济效益的重要途径。因此，选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S 系列或S10系列、S11系列。对于高层建筑、地下建筑、化工等单位及对消防要求较高场所，宜采用低损耗节能型干式电力变压器(SG10、SG11、SC6等系列)。对电网电压波动较大，为改善电能质量，可采用有载调压电力变压器。

2.2 合理选用电动机

减少电动机能量损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。在工业用电动机中，异步电动机是最常用的一种，异步电动机的功率因数和效率是电动机运行中的两个主要经济指标，且二者密切相关，在改善异步电动机效率的同时也改善了功率因数。异步电动机所引起的无功功率约占工业企业无功功率的70%以上。在异步电动机轻载或空载时，功率因数很低，空载时功率因数只有0.2～0.3；满载时功率因数很高，约为0.85～0.89。所以，设计时要正确选择异步电动机的容量，容量不能过大，应尽可能满负荷运行。一般异步电动机的额定功率和功率因数按负荷系数在75%～100%范围内设计，故电动机额定输出功率应选择为负荷功率的1.10～1.15 倍为宜。

但在具体工程中，电动机通常都是由专业设备所配套的，由设备制造商统一供应的，所以节能措施只能贯彻在运行过程中。除了就地电容器补偿以减少线路损耗外， 主要是减少电动机轻载和空载运行。切实可行的办法是采用变频调速控制电动机，使其在负载率变化时自动调节转速使其与负载变化相适应，以提高电动机轻载时的效率从而达到节约电能的目的。

2.3 合理选择低压电器

低压电器是量大面广的基础元件，就每只低压电器而言，所消耗的电能并不大，但总的用量大，在设计中可采用成熟、有效、可靠的节能型低压电器。

2.4 提高供配电系统的功率因数

功率因数提高了，可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能的目的。在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。然而，这部分损耗是可以避免的，可以通过以下两种方法来降低损耗:

2．4．1 减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数

在设计中，应尽可能采用功率因数高的用电设备，如同步电动机等，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备(如配有电容补偿的荧光灯)等。

2．4．2 用静电电容器进行无功补偿

电容器可产生超前无功电流以抵消用电设备的滞后无功电流，从而提高功率因数。同时减少整体无功电流在具体设计时可采用高压集中补偿、低压分散补偿和低压成组补偿等方式，可根据具体情况选择补偿方式。

3 照明设计方面的节能措施

照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能。通常照明的节能措施有以下几种:

3.1 充分利用自然光

在设计中，电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光，使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约人工照明电能。

3.2 选择合适的灯具

《照明设计规范》规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等。照度标准是不可随意降低的，也不宜随便提高。要有效地控制单位面积灯具安装功率，在满足照明质量的前提下一般房间(场所)应优先采用高效发光的荧光灯(如T5、T8 管)及紧凑型荧光灯；高大车间、厂房及室外照明等宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。

3.3 推广使用低能耗、性能优的光源用电附件

如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器。

3.4 改进灯具控制方式

采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯或适当增加照明开关点。卧房、病房、客房等床头灯可采用调光开关；高级客房采用节电钥匙开关；公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关；走道、楼梯人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。

4 结语

降低损耗，节约能源具有重大意义，应引起人们的足够重视。除了从设计的角度采取节能措施外，还可以通过加强用电管理，合理的用电调度，以及日常生活中节约用电等方面来达到用电节能的效果。