| 标题 | 电气节能技术在工程设计中的应用 |
| 范文 | 孟祥俊 摘 要：电气节能设计应把握“满足功能、经济合理、技术先进”的原则。重点从变压器的选择、供配电系统及线路设计、提高系统功率因数、电动机节能等多个方面和角度，论述了电气节能的技术措施及其在工程设计中的合理应用。 关键词：功率因数 电气节能 变压器损耗 变频调速 1.电气节能设计 （1）满足建筑物的功能。包括满足建筑物不同场所、满足舒适性空调所需要的温度及新风量；满足特殊工艺要求，如体育场馆、医疗建筑、酒店、餐饮娱乐场所一些必需的电气设施用电，展厅、多功能厅等的工艺照明及电力用电等。 （2）考虑实际经济效益。不能因为追求节能而过高地消耗技资，增加运行费用，而是应该通过比较分析，合理选用节能设备及材料，使增加的节能方面的投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。 （3）节省无谓消耗的能量。设计时首先找出哪些方面的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗、电能传输线路上的有功损耗，都是无用的能量损耗；又如量大面广的照明容量宜采用先进的调光技术、控制技术使其能耗降低。 2.变压器的选择 （1）选用节能型变压器。变压器节能的实质就是降低其有功功率损耗、提高其运行效率。 变压器的有功功率损耗由（1）式表示。 △Pb=P0+Pkβ2，（1） 式中：△Pb—变压器有功损耗 (kW)；P0—变压器的空载损耗(kW)；Pk—变压器的有载损耗 (kW)；β2—变压器的负载率；P为空载损耗又称铁损，它由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与硅钢片的性能及铁芯制造工艺有关，而与负荷大小无关。 因此，变压器应选用 SL7、SLZ7、S9 、SC9 等节能型变压器，它们都是选用高导磁的优质冷轧品粒取向硅钢片和先进工艺制造的新系列节能变压器。由于“取向”处理使硅钢片的磁场方向接近一致，以减少铁芯的涡流损耗；45o 全斜接缝结构，使接缝密合性好，可减少漏磁损耗。与老产品比，SL7、SLZ7无励磁调压变压器的空载损失和短路损失1OkV系列分别降低41.5%和13.93%；35kV 系列分别降低 38.33%和16.22%。S9、SC9 系列与 SL7、SIZ7 系列比，其空载和短路损耗又分别降低5.9% 和23.33%，平均每kVA较SL7、SLZ7系列年节电9kW·h。新系列节能型变压器因其具有损耗低、质量轻、效率高、抗冲击、节能显著等优点，得到了广泛的应用，所以设计应首选低损耗的节能变压器。 （2）变压器负载率。Pk是传输功率的损耗，即变压器的线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电 流的大小。因此，应选用阻值较小的铜芯绕组变压器。综合考虑以上各种费用因素，且使变压器在使用期内预留适当的容量。变压器的负载率β应选择在75%～85%为宜。因为变压器在满负荷运行时，其绝缘层的使用年限一般为20年。20年后通常会有性能更优的变压器问世这样就可有机会更换新的设备。 （3）变压器的容量和台数。设计时，合理分配用电负荷、合理选择变压器容量和台数，使其工作在高效区内，可有效减小变压器总损耗。当负荷率低于 30%时应按实际负荷换小容量变压器；当负荷率超过 80%并通过计算不利于经济运行时，可放大一级容量选择变压器。当容量大而需要选用多台变压器时，在合理配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器。对分期实施的项目，宜采用多台变压器方案，避免轻载运行而增大损耗。内部多个变电所之间宜敷设联络线，根据负荷情况，可切除部分变压器，从而减少损耗；对可靠性要求高、不能受影响的负荷，宜设置专用变压器。 3.合理设计供配电系统及线路 根据负荷容量及分布、供电距离、用电设备特点等因素，合理设计供配电系统和选择供电电压，可达到节能日的。供电系统应尽量简单可靠，同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级。按经济电流密度合理选择导线截面，一般按年综合运行费用最小原则确定单位面积经济电流密度。由于一般工程的干线、支线等线路总长度动辙数万米，线路上的总有功损耗相当可观，所以减少线路上的损耗必须引起设计人员的足够重视。 （1）选用电导率ρ较小的材质做导线。铜芯最佳，但又要贯彻节约用铜的原则。因此，在负荷较大的一类、二类建筑中采用铜导线，在三类或负荷量较小的建筑中可采用铝芯导线。 （2）减小导线长度L。主要措施有：①变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短线路供电距离，减少线路损失。低压线路的供电半径一般不超过 200m，当建筑物每层面积不少于 10000m2 时，至少要设两个变配电所，以减少干线的长度。②在高层建筑中， 低压配电室应靠近强电竖井，而且由低压配电室提供给每个竖井的干线，不应产生“支线沿着干线倒送电能”的现象，尽可能减少回头输送电能的支线。③线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度；其次低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失。 （3）增大线缆截面S。对于比较长的线路，在满足载流量、动热稳定、保护配合、电压损失等条件下，可根据情况再加大一级线缆截面。假定加大线缆截面所增加的费用为 M，由于节约能耗而减少的年运行费用为 m，则 M/m 为回收年限，若回收年限为几个月或一、二年，则应加大一级导线截面。一般来说，当线缆截面小于70mm2，线路长度超过 l00m 时，增加一级线缆截面可达到经济合理的节能效果。 4.提高系统的功率因数 （1）提高功率因数的意义。在线路的电压U有功功率P不变的情况下，改善前的功率因数为cosφ1；改善后的功率因数为cosφ2，输电线路导线每相电阻为 R，则三相回路实际减少的功率损耗可按（2）式计算。提高系统功率因数，使负荷电流减少，相当于增大了发配电设备的供电能力。可减少变压器的铜损，并能减少线路及变压器的电压损失。 △Pb=(P/U)2R(1/cosφ1－1/cosφ2)×103，（2） （2）提高功率因数的措施。①减少供用电设备。正确设计和选用变流装置对直流设备的供电和励磁，应采用硅整流或品时 辛格流装白， 取代变流机组、示弧整流器等直流电设备。限制电功机和电焊机的空载运转。设计中对空载率大于50% 的电动机和电焊机，可安装空载断电装置；对大、中型连续运行的胶带运输系统，可采用空载自停控制装置；对大型菲连续运转的异步鼠笼电机、风机、泵类电动机，宜采用电动调节风量、流量的自动控制方式，以节省电能。条件允许时，采用功率因数较高的等容量同步电动机代替异步电动机，在经济合算的前提下，也可采用异步电机同步化运行。②用静电电容器进行无功补偿。按全国供用电规则规定，高压供电的用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，在当地供电局规定的电网高峰负荷时功率因数应不低于0.9。当自然功率因数达不到上述要求时，应采用电容器人工补偿的方法， 以满足规定的功率因数要求。实践表明，每 kvar补偿电容每年可节电 150～200kW.h，是一项值得推广的节电技术。 （3）选用高效率电动机。提高电动机的效率和功率因素，是减少电动机的电能损耗的主要途径。与普通电动机相比，高效电动机的效率要高 3%～6% 平均功率因数高 7%～9%，总损耗减少 20%～30%，因而具有较好的节电效果。所以在设计和技术改造中， 应选用 Y、YZ、YZR 等新系列高效率电动机， 以节省电能。另一方面要看到高效电机价格比普通电机要高 20%~30%，故采用时要考虑资金回收期，即能在短期内靠节电费用收回多付的设备费用。一般符合下列条件时可选用高效电机：负载率在 0.6 以上；每年连续运行时间在 3000h 以上；电机运行时无频繁启停 (最好是轻载启动，如风机、水泵类负载)。 5.结束语 电气节能技术应在设计中精心考虑各种可行的技术措施。在选用节能新设备时，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较，再合理选定节能设备，以达到有效节能的目的。 参考文献： [1] 祝景中.浅析变压器油中的水分[J].中国电力，1996. |
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