工厂电气节能设计

电能是我国重要的能源,但是在现实的生产生活中浪费现象普遍存在,尤其是在工厂生产过程中,浪费现象尤为严重.在工厂电气设计中,通过合理的设计可以有效的解决这一问题.该文主要从工厂电气节能设计方面进行论述,希望可以对工厂电能节约提供一定的帮助.

工厂；电气节能；设计

1.变压器的选择设计

尽量选择节能型的变压器.通常来讲,变压器的损耗可以分为有功和无功功率损耗两种,在有功功率损耗中又可以分为铁损和铜损两种,所谓铁损就是指变压器空载情况下的损耗,它的大小与铁芯的材料有着直接的关系,与变压器的负荷没有任何联系.而铜损的大小与变压器的负荷电流的二次方成正比的关系,二者之间的关系可以通过以下的表达式表示：

△Pb等于P0+Pk　2在上面的式子中,△Pb表示变压器的有功功率损耗,其单位为kW；P0表示变压器空载时的损耗,其单位为kW；Pk表示变压器有载时的耗损,其单位为kW；　表示变压器的负载率.

在这个表达式中,Pk表示的是变压器传输功率的损耗,也就是变压器的线损,即铜损.它主要是由变压器的绕组电阻以及通过绕组的电流大小决定,所以在选择变压器时应该尽量选择那些阻值较小的铜芯作为绕组.

此外,变压器的无功功率损耗主要由两个因素决定,其一是励磁电流损耗,它与变压器的铁芯有着直接的关系,而与变压器的负荷没有紧密的联系.其二是一、二次绕组的漏磁电抗损耗,它与变压器的负载电流有着直接的关系,与其电流值的平方有着正比的关系.

从上述这些关系来看,变压器在选择时应该尽量选择那些SC9、SC10、S11等高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片,并通过先进生产工艺制造的变压器,从而使变压器的有功和无功功率损耗降到最低.另外,近些年来发明的S11-M-R型的变压器,它的铁芯为纯圆截面、没有冲剪、没有接缝而且相应的磁路更加合理科学,与原来的SC9、S11相比较,它空载情况下的电流可以下降七到八成,其空载损耗可以下降两到三成,而且这种变压器还能够在规定的使用期限内留有一定的余量,而变压器按照正常来讲应该负载率在75～85%之间较为合适,所以这种变压器更加显得经济和实用.

变压器容量和台数的选择设计.对于工厂而言,应该尽量使变压器的台数和容量保持在一个合理的、高效的状态下,这样可以有效的降低变压器的能耗.当工厂变压器的使用负载率低于30%时,应该尽量选择那些小容量的变压器；当负载率超过80%时,通过相关的计算,发现其不符合经济运行的需要时,应该扩大一级变压器的容量.此外,对于那些分期实施的项目而言,可以利用多台变压器的方式,尽量避免轻载运行的现象出现,从而增加变压器损耗.

2.工厂中低压配电线路的节能设计

在当前,人们对工厂中低压电缆配电线路的截面进行选择时,由于工厂电缆的输容量较小,而且线路的整体长度不长,如果利用经济电流密度来选择导线的截面面积,那么可能会使截面面积过大,因此,人们常常利用发热条件下导体的载流量来进行导体截面的选择,而这种选择方法常常会忽略经济电流密度这一因素对低压线路截面选择的影响.根据我国相关内容的规定,当低压线路的年最大负荷利用小时Tm>5000h,且线路的整体长度大于20米时,应该根据经济电流密度来进行线路截面面积的选择.另外,由于线路中都存在或大或小的电阻,当电流流过时,必然会产生相应的有功功率损耗,可以利用这一公式来进行表示：△P等于3I2R10-3(kW),其中,△P表示三相输电线路的损耗,I表示相电流,R表示低压线路的电阻,需要指出的是,低压线路电阻R在通过电流不变的情况下,线路长度越长,其电阻值越大.如果在一个工厂中,由于低压线路纵横交错,而使得其长度增加,能耗增大,这点应该引起相关设计人员的高度重视.在进行工厂线路设计时,由于线路中电流是固定不变的,为了将线损降到最小,应该尽量减少低压线路的整体电阻.线路电阻可以利用这一公式来表示：R等于P譒/S,也就是说线路的整体电阻与线路材料的电导成正比,和线路的截面面积成反比,和线路的整体长度成正比,所以为了降低线路电阻,可以从以下几个方面进行考虑：

采用电导率较小的材料作为线路材料,比方说铜、铝等；

尽量降低线路的长度.线路在设计时尽量采取直线的形式进行铺设；低压线路应该尽量不走或者少走回头路,从而降低线路上的能耗；最后,变压器应该尽量靠近负荷中心,从而使供电的长度缩短,一般来讲,低压线路的供电长度不应该超过200m.

不断加大线路的截面面积.工厂中那些需要长时间运行负载的线路,应该将其截面面积放大一级,这样不仅可以使其能耗降低,而且还可以使线路和相关的保护装置更加协调的进行配合运行,使整个供电过程变得安全可靠,这也会给工厂带来相应的经济效益.此外,线路截面面积的扩大还为将来工厂的设备更新换代,以及发展提供必备的先决条件.

3.工厂照明的节能设计

节能光源的选择.在进行工厂照明光源的选择设计时,应该严格按照我国相关标准的规定进行,应该根据光源的使用场所,来合理的选择光源,在符合相关生产要求的前提下,尽量实现降低能耗.

在现实的选择过程中,发光效率最高的光源为高强度气体放电灯.此外,在工厂中,厂房的空间跨度一般都大于4.5m,而且对光源的显色效果有一定的要求,应该优先考虑金属卤化物灯,如果一种光源不能满足工厂的生产需要,这时可以利用两种光源,来形成混和光源,通常这种光源可以在降低能耗的前提下,使光源的显色性以及照度得到明显的改善.

合理的节能照明设计.在进行工厂照明的设计时,应该从光的使用场所以及使用功能出发,不能简单的追求光源的均匀分布,应该从工厂生产的设备布置以及人员的工作场所进行考虑,应当采用普通照明与局部照明相配合的方法,在满足基本照明需要的前提下,符合特殊场所对照明的要求,尽量设置较多的局部照明,这样就可以有效的满足特殊区域对照明的要求,避免因为亮度而引起的问题发生,此外,还可以有效的节省能耗.还需要说明的是,在进行工厂照明设计时,应该充分的利用自然光这一不需能源损耗的先天介质.在进行工厂厂房设计时,应该尽量设计一些大型的窗户,从而使光线从不同的角度照射入工厂,而且避免了单一阳光对眼睛的刺激.另外,厂房内各种光线的反射面也需要充分利用,从而实现光线的充分利用,比方说白色的墙面对光线的反射系数可以达到70～80%,这就可以有效的实现节能作用.

另外,在照明设计中,除了采用高效节能的光源和照明灯具外,还要在照明控制方面合理控制.如厂区内应在必要情况下实行照明分区或采用开关控制,每个开关控制4～6支灯泡：对于户外路灯照明可分多路控制,设置全夜灯和半夜灯,以节约用电.

合理的供电方式和线路选择也是节能的一大措施.照明线路的损耗约占输入电能的4％左右,影响线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面.大多数照明电压为220伏,采用的供电方式包括单相二线制、两相二线制和三相四线制接线方式,不同的供电方式其线损也不一样.

三相四线制方式供电比其他方式损耗要小得多,因此.照明系统应优先采用三相四线制方式供电,尽可能使照明回路三相负荷平衡,以减少线路和变压器的损耗.

总之,工厂电气的节能潜力很大,应在设计中精心考虑.但是在选用节能的新设备上,应具体了解其原理、性能、效果,从技术、经济上进行比较后,再选定节能设备,以达到真正节能的目的.

[1]贾亚军.节能技术在工厂电气技术中的应用.城市建设理论研究（电子版）,2012.12

[2]张艳华.节能技术在工厂电气技术中的应用.黑龙江科技信息,2012.05

[3]龙文深.工厂电气节能研究.中国科技博览,2010.07