对工业电气设计中电气节能的分析

2017-01-27梁晓明

科学中国人 2017年9期

关键词：变电所损耗电气设计

梁晓明，刘宏

天津市电力公司路灯处

对工业电气设计中电气节能的分析

梁晓明1，刘宏2

天津市电力公司路灯处

随着我国经济发展水平的不断提高，各领域生产建设加快了步伐，但同时能源消耗也在增大，尤其是工业领域能源消耗高于其他行业，且我国能源资源日益短缺，对工业生产提出了节能要求。本文将对工业电气设计中电气节能相关问题进行研究，提出几点电气节能的对策与技术，以为相关部门提供借鉴。

工业电气设计；电气节能；能源短缺

我国作为发展中国家各项建设持续、稳定开展，对能源有着非常高的需求量，尤其是电力资源需求量只增不减，不管是工业还是生活用电，都出现巨大消耗。工业各项生产均离不开电力，对电能需求量与消耗量均高于其他行业，但是能源短缺已经限制了工业发展步伐。为此，需要从电气节能设计上加强控制与管理，以改善这一现状，促进工业生产持续、稳定进行。

1 我国工业电气设计中电气节能现状

很多发达国家很早就意识到电气节能的重要性，并且对各个产业进行节能优化，比如，20世纪70年代，欧洲一些国家就基于电气节能出台了一系列的法律法规控制电能消耗。但是，电气节能这一理念在我国出现较晚，且未能得到普遍认同，未能广泛推行。我国在20世纪80年代，电气节能依然处于试点阶段，随着我国《中华人民共和国节约能源法》颁布与实施才使我国能源节约真正落实到法律层面[1]。截止到今天，我国已经相继出台了很多相关法规，能源节约已经得到各行各业的认可，但是，工业电气节能依然未能得到相应重视，普及率较低，分析原因主要有几下几点：①工业电气需要满足工业生产需求，始终将满足生产放在第一位；②不同的生产工艺不能将统一的规范性电气节能方案或者规划制定出来。人们首先考虑的依然是前期投入，均需要通过有限的资金获取无限的利益，但是却忽视了能源节约利用的价值。为此，工业电气设计特点之一为具备经济适用性，这也使电气节能在工业领域落后于住宅建筑及公共设施等领域。虽然有以上问题的存在但是依然不能对工业电气节能有所松懈，需要将眼光放长远。

2 工业电气设计中电气节能要点

2.1 供配电系统中节能技术

比起传统的民用电气，工业电气特点更加明显：有着较高的用电负荷、配置更多的用电设备，可以使供电不间断。要想提高节能效果，必须使供配电系统设计更加合理，需要简单与可靠，并简化配电环节，进而减少不必要的能源消耗，即，“同一电压等级供电系统配电级数不能超过两级”。此外，还要保持供电电压的稳定与合理，保持越高的电压水平，消耗就会越小[2]。比如，工业生产中应用的压缩机与水泵，在运行阶段这些设备供电电压为6或者10kV，这样可以将线路损耗减少，还能使铜材得到节约利用。

2.2 变电所深入负荷中心区域

通常，工业企业的低压交流为380V，如果设计的距离过长，要想使运行压降与起动压降要求满足，就需要对电缆截面进行扩充，这样就使铜材的使用量增大了，容易使材料出现浪费。为此，如果厂区面积大，可以设计合理的供电半径，对这一区域统一规划，可以将变配电装置数量增加，将线路长度缩短，进而实现能源的节约利用。很多工程规划过程中，因为缺少前期的规划设计，不能及时发现变配电位置与设置上存在的问题，如果此时对总图进行规划必然影响到全局。由此，项目初期就需要对变电所的位置进行合理设计，尽量将其设置到负荷中心区域。如果附近有容易引发爆炸的危险区，需要将变电所设置在与爆炸区接近的区域内，这样可以将室内外的地坪高度差提高[3]。

2.3 应用功率因数补偿

工业企业中最为主要的用电负荷为机泵。电机是感性负载，如果功率因数滞后将使线路与变压器损耗增大，由此，需要补偿功率因数。最新的工业企业装置电力设计技术规范中将低压补偿这一块内容剔除了，不再对低压侧补偿，但是在负荷不断增大下，配电变压器的数量只增不减，这样将使变压器容量增加，从而将电能浪费减少[4]。为此，需要在电气节能设计中始终遵循就地补偿原则，这样才能使设计更加符合节能理念。

3 工业电气设计中电气节能应用的主要设备

3.1 照明系统

建筑设计中需要对自然光的利用充分考虑并注重，这样才能使建筑物达到南北通透的效果，进而获得更好的采光。此外，还需要应用透光性与采光良好的玻璃门，将自然光的穿透性提高，照明可以充分利用自然光与室内照明。

3.2 对灯具的控制方式进行改善

通常，建筑物内的灯系统设计均是采用一灯一控或者两灯一控的方式，但是如果建筑面积较大，则会出现多灯一控的情况，为了充分体现出节能设计，单个开光需要减少灯具控制。此外，对于室内自然光较好的区域可以应用光电调控或者自动控制的照明方式，这样可以使电力消耗减少[5]。

3.3 变压器

尽量在负荷中心设置变电所，这样才能使变电所低压出线路长度缩短，进而将电能线路上的损耗减少。变压器的功率损耗由有载损耗与空载损耗组成。有载损耗是变压器的线损，电阻与流过绕组电流大小决定了损耗大小，正比于负载率。由此，在对绕组进行选择时需尽量选择阻值小的，铜芯变压器是适宜的选择。总之，综合各方面因素，需要确保费用降低同时让变压器留有一定余量，这样才能使变压器达到节能效果。