淺析工業(yè)電氣設計中電氣節(jié)能

【關鍵詞】電氣設計；電壓；水平；電氣節(jié)能 

　　前言 

　　依據調查統(tǒng)計資料顯示：我國的國民生產總值增長率與能源消耗增長率比例為：1：1.5，但是標準的國民經濟增長率與能源消耗增長率應該為：1：0.8。通過比較得出：我國的節(jié)能工作還有待提高。盡管我國地大物博，但是資源仍然不夠用，因此，要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就要做好資源的有效利用，其中最重要的是要做好節(jié)能計劃，在安全性能、節(jié)能性等方面都要做好規(guī)劃，按計劃實施。 

　　1 供配電系統(tǒng)的合理設計 

　　工業(yè)電氣與普通民用電氣的主要區(qū)別是：用電負荷等級高，用電設備相對密集，對連續(xù)性供電的要求較高。為達到節(jié)能的效果，從以下幾方面進行考慮。 

　�。�1）供配電系統(tǒng)的環(huán)節(jié)不宜過多，盡量做到簡單可靠。過多的配電環(huán)節(jié)會造成額外的能量損耗。這也是規(guī)范規(guī)定“同一電壓等級供電系統(tǒng)配電級數不宜多于兩級”的原因。 

　�。�2）應合理選擇設備的供電電壓水平。同等情況下，電壓水平高，損耗相對較小。如工業(yè)、企業(yè)大量使用的壓縮機、循環(huán)水泵等，常采用6/10kV供電，既降低了供電線路上的電流，又減少了銅損耗，還能減少銅材的浪費。 

　�。�3）變電所應盡量深入負荷中心。大多數情況下，工業(yè)、企業(yè)內的負荷多為低壓交流380V，若距離過遠，為滿足起動壓降和運行壓降的要求，增加電纜的截面，勢必造成銅材的大量浪費。所以，如果廠區(qū)面積過大時，應采用合理的供電半徑統(tǒng)一籌劃，設置多個變配電裝置，縮小線路的距離，降低損耗。如果有爆炸危險區(qū)存在，在滿足規(guī)范的前提下，可將變電所設置在爆炸危險區(qū)外，將室內外地坪高度差提高至0.6m，就能達到降低能耗的效果。 

　　（4）采用功率因數補償。在工業(yè)企業(yè)中大多數用電負荷為機泵。在SH3038―2000《石油化工企業(yè)生產裝置電力設計技術規(guī)范》推出后，石化裝置設計人員將低壓補償取消，這種做法有欠妥當。如果補償只設置在6/10kV側，低壓側不進行補償，負荷較多時配電變壓器的數量會相應增加或變壓器容量會相應增大，很容易造成額外的電能浪費。所以，應采取就地補償原則，從設計上保證節(jié)能，可即變壓器后側進行相應的補償，在同樣負荷率的情況下，使變壓器的效率提高。 

　　變壓器的合理選擇：變壓器是設計人員使用量最多，但又常是設計最不合理的設備之一。分以下兩種情況： 

　　（1）在目前已有的大量節(jié)能型變壓器產品推出的情況下，有很多設計單位仍在使用S7等系列變壓器。很多電力部門往往將大城市的老變壓器拆除后移至城鄉(xiāng)結合部或鄉(xiāng)村使用，不但造成大量電力損耗，還增加了低收入人群的額外支出費用。所以，設計人員應嚴把設計關，從源頭杜絕再使用國家淘汰產品和落后產品變壓器。盡量考慮選擇損耗較小的節(jié)能型變壓器，如S9、S10、S11、SC9、SC10等。節(jié)能型變壓器在制造鐵心的硅鋼片、鐵心的制造工藝上都有較大的改進，有利于減小變壓的空載功率損耗。 

　�。�2）變壓器的容量和數量也與節(jié)能有關。工業(yè)企業(yè)由于用電要求較高（多數為一、二級負荷），所以在設計時一般總會按照互為全備用（即單臺變壓器的負荷率不超過50%，由兩臺變壓器承擔用電負荷）的思路�？梢詫σ弧⒍�級負荷采用互為全備用的方式，對于三級等負荷，完全可另設變壓器，將變壓器的負荷率提高到75%左右，這樣雖然增加了變壓器的數量，但變壓器總容量降低了，減少了部分無功損耗和有功損耗。當然，增加變壓器的臺數也會造成損耗和建筑物面積的增加，各種因素要綜合考慮才能達到最佳效果. 

　　2 控制系統(tǒng)的合理設計 

　　在工業(yè)企業(yè)生產裝置和生產線上往往有集散控制系統(tǒng)或者可編程邏輯控制器參與邏輯控制，是為了提高系統(tǒng)自動化程度，減少人工成本。在以往的設計中，為了減少一次性生產成本投入而減少DCS點數，將應控制的起動和停止由一個繼電器輸出控制。如采用1個繼電器接點控制，則DCS采用的不間斷電源（Uninterrupted PowerSource，UPS）容量往往會比采用2個繼電器控制時的UPS容量大，即使增加了輸出I/O卡件，也能達到很好的節(jié)能效果。 

　　采用兩個繼電器的控制方式優(yōu)點如下：如果裝置第一次是在開起現(xiàn)場，當順利開起后，轉換開關在旋轉的過程中運行的設備不會停止；而選擇1個繼電器輸出控制設備起停時，轉換開關在旋轉的過程中運行的設備會停止。 

　　3 照明系統(tǒng)的合理設計 

　　工業(yè)、企業(yè)電氣照明設計并沒有民用建筑照明設計復雜，但是在裝置中同時使用的燈具量大。 

　　（1）過去通常采用的燈具為汞燈、鈉燈、金鹵燈，這些燈具在工礦企業(yè)當中使用量大、面廣，也發(fā)揮了其應有的作用，但在新興光源的推出后逐漸失去了原有的主導地位，光效低、壽命短、功率因數低，起動時間長等缺點，已經不能滿足現(xiàn)代石化企業(yè)的照明要求。所以，現(xiàn)在推出了電磁感應燈、LED燈等光源，這些已能完全滿足用戶的要求，如表1所示。雖然價格稍高，但隨著推廣，費用會逐漸降低。 

　　注：參照《工廠常用電氣設備手冊》和廠家樣本。 

　　（2）過去對光源的控制不能達到節(jié)能的效果。如采用適當的措施，如光控、時控、穩(wěn)壓輸出等，則每年可以節(jié)約大量的電能。 

　�。�3）新的照明設計標準對節(jié)能部分進行了增加，對主要功能建筑物的功率密度值進行了限制，如GB500342004《建筑照明設計標準》的第6.1.2～6.1.7條中對于“高于或低于規(guī)定表格內的照度值時，照明功率密度應按比例提高或折減”的相關條目就充分體現(xiàn)了我國對照明節(jié)能上的重視。 

　　4 科學選取設備 

　　機汞是工業(yè)及企業(yè)的主要用電負荷。盡管電氣專業(yè)人員不負責選擇機汞，但是仍然能夠在設計準備時期給出較科學的意見。假如所選的電機功率較大，可以提高運轉時的安全性，但是在輕載和空載時由于要消耗較大的電能往往導致工作效率低，因此可以對此類電動機安裝變頻調速器，既可以提高工作效率，還可以更加節(jié)能。 

　　5 小結 

　　總而言之，電氣設計人員要盡心盡力地完成設計工作，從安全性能、節(jié)能性、經濟性等多方面進行研究，最終選取科學的供配電規(guī)劃，進一步改善計劃后，投入實施，在提高社會效益和經濟效益上面盡自己的一份力量。 

　　參考文獻： 

　　[1]王兆安，劉進軍.電力電子技術（第五版） [M] .北京： 機械工業(yè)出版社， 2011.6.