建筑电气节能

摘 要：文章就电气节能设计应遵循的原则,从供配电系统设计、合理使用电动机、功率因数补偿、谐波治理、照明节能、可再生能源利用、能源管理系统等方面,论述了建筑电气节能的合理应用.

关 键 词：电气节能；供配电系统功率因数；谐波治理；照明节；能源管理

随着我国经济的持续快速增长,作为二次能源的电能供需矛盾日益突出.在积极倡导节能减排、发展低碳经济的今天,如何把节能措施贯穿于整个电气设计过程则显得尤为重要.下面结合工作实际,就建筑电气设计的几种节能措施谈谈一些看法.

1电气节能设计应遵循的原则

电气节能是建筑节能的重要组成部分,电气设计人员在设计过程中,应从适用性、安全性、可靠性及经济性多方面综合考虑,通过合理的设计及运行方案减少不必要的能源损耗.

2电气节能设计包括以下几方面内容

2.1合理设计供配电系统

根据用户的重要性、负荷性质、用电容量、工程特点、系统规模,合理设计供配电系统,使系统在最佳状态下运行.

2.1.1根据用电负荷的容量及分布,使变、配电所靠近负荷中心,以缩短低压供电半径,降低线路损耗,减少电压损失,满足供电质量要求.供配电线路长度不宜超过250m.

2.1.2供配电系统应简单可靠,配电级数不宜过多,同一用户内,高压配电级数不宜多于两级；变压器二次侧至用电设备间的低压配电级数不宜超过,尽量减少电能损耗.由两路进线供电的系统,宜采用两路电源同时运行的方式,以减少正常运行时的线路损耗.

2.1.3合理选择供电电压.同等情况下,电压越高,损耗越小.供电电压等级的确定应考虑技术经济合理性及电力公司的相关规定等因素.当用电设备总容量在250kW及以上或变压器容量在160kVA及以上时,宜以10(6)kV供电.对大型公共建筑的空调冷水机组,考虑节能因素,经方案比较尽量采用10(6)kV冷水机组,但应考虑大容量电动机启动时对变压器的影响.

2.1.4合理选择变压器.电力变压器应当选用10型及以上、非晶合金等节能环保、低损耗和低噪声的变压器.变压器的长期工作负载率不宜大于0.85,在选择变压器容量和台数时,应灵活根据负荷变化情况,综合考虑投资和年运行费用,对负荷合理分配,选取容量与电力负荷相适应的变压器,以实现其经济运行,减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗.此外,降低变压器的环境温度、平衡三相负荷、合理选择变压器接线方式、季节性造成的负荷变化时灵活投切变压器等也是降低能耗的有效途径.

a变压器节能措施

变压器损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分.变压器有功功率损耗可用下式计算：p2等于p0+β2pk

式中:p2——变压器有功功率损耗(kw)；

P0——变压器空载损耗(kw)；

Pk——变压器短路损耗(kw)；

β——变压器负载率(％).

一般,在50％～60％时,变压器效率最高.在设计中,要正确选择变压器的负载率,以便合理选择变压器容量.变压器的经济运行在节能的同时,还能降低运行费用(包括设备折旧、正常维护和能耗),取得经济效益.铁损对变压器来说虽为常数,但可通过合理选型与运行而达到节能的目的；变压器铜损是变化的,合理地确定最佳运行,保持变压器在正常条件下,选择最大效率点,可达到经济运行的目的.故变压器节能措施主要为：1)合理选择变压器容量和台数,选择容量与电力负荷相适应的变压器,对负荷进行合理分配,使其工作在高效区内.对车间停产后仍不能停电的负荷,宜设置专用变压器,大型厂房及非三班制车间宜设置照明专用变压器.2)选用节能型变压器,更换或改造高能耗变压器.近年来逐渐推广的S10、S11系列油浸变压器比s9系列更为节能.S11型卷铁芯变压器与s9型变压器相比：空载损耗平均降低30％,空载电流平均下降70％.新型干式变压器SC9系列以及非晶合金变压器等产品也都显示了低损耗的节能潜力.

b供配电系统节能措施:

应采取提高系统的运行电压和功率因数,减少无功功率及导线中的电阻,降低供配电系统线路损耗等措施.节能途径主要有：(1)根据负荷容量、供电距离及分布、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,供配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.(2)变电所应尽量靠近负荷中心,以缩短配电半径,减少线路损耗,电力用户内部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.(3)降低线路电阻,线路截面选择要与国际接轨,推广应用“电力电缆截面的经济最佳化”,按经济电流密度法合理选择导线截面,以减少损耗.此外,对于环形供电方式,为降低线路的电阻值,将开式网运行改为闭式网运行,同样可明显降低线路损耗.(4)传输上可以采用提高电压等级的方法.通过计算可知,当电压提高10％耗损可降低17．4％,因此,提高电压传输,是降低线损的有效途径.(5)提高功率因数减少电能损耗.线损与电力用户的功率因数的2次方成反比,故提高功率因数也是降损的有效措施.提高功率因数,可从合理选用电气设备容量及装设并联补偿电容器两方面着手.

2.1.5减少线路能量损耗.在满足允许载流量、电压损失、短路电流热稳定等技术指标前提下,应按经济电流密度合理校验、选择导线截面,从而达到降低电能损耗、减少投资和节约有色金属的目的.

2.2降低电动机电能损耗,提高电动机使用效率

2.2.1根据负荷特性合理选择高效率电动机,提高电动机运行的效率和功率因数.

2.2.2功率较大的电动机可以采用变频调速器(消防设备除外),可提高电机在轻载时的效率,达到节能的目的.

2.2.3采用软启动器,使电机启动平稳,保证电网电压的波动在要求范围内.

2.3合理提高供配电系统中的功率因数

设计中应通过正确选择电动机、变压器的容量以及照明灯具启动器,降低线路感抗,采用正确的电线、电缆敷设方式,提高用电单位的自然功率因数.当自然功率因数偏低,达不到电网合理运行要求时,应采用并联电力电容器作为无功补偿装置.