對工程供配電系統(tǒng)節(jié)能設計的探討

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摘要:在電氣設計領域,節(jié)能的重點在于合理的供配電系統(tǒng)設計和節(jié)能技術和產品的推廣應用。文章對電氣節(jié)能在工程設計中的應用進行探討。 

關鍵詞:電氣節(jié)能；供配電系統(tǒng)；節(jié)能技術  一、引言  在電氣設計領域,筆者認為節(jié)能的重點在于:合理的供配電系統(tǒng)設計和節(jié)能技術和產品的推廣應用。文章主要從合理的供配電系統(tǒng)設計與節(jié)能技術和產品的推廣應用這兩個方面探討了電氣節(jié)能在工程設計中的應用。  二、合理的供配電系統(tǒng)設計  1.充分調查和合理估計電容量  合理的供配電系統(tǒng)設計是電氣節(jié)能的基礎。尤其是對工程用電容量的估計,從某種程度上決定了供電方案是否合理。在設計領域很長的一段時期內對工程項目的用電規(guī)模的控制是很嚴的。往往工程投入使用后不久就可能因大量用電設備的增加而需要擴容改造,從而導致無謂的重復投資;而且由于過度考慮用電設備的擴張,使用電量估算偏于激進,造成工程投入使用后很長一段時期內大馬拉小車的局面,其實亦是一種資源的浪費。因此,這個環(huán)節(jié)是決定工程的電氣節(jié)能目標的重點。對于設計者而言,這需要更多的調查研究工作,而不是閉門造車按照指導書或是使用方提供的數(shù)據(jù)盲目地進行估算。筆者以為,如果這項工作缺失,即便在設計中你再如何推出節(jié)能技術和產品都難以保證該工程在用電領域真正做到節(jié)能。  2.變配電站的合理設置和選址  合理的系統(tǒng)設計是工程電氣節(jié)能優(yōu)劣的又一關鍵所在,其核心在于變配電站的設置和選址問題。近幾年,隨著銅價的持續(xù)上漲,低壓電纜的價格也居高不下,為了減少電纜線路的損耗及電纜投資,應盡可能使10kv電源應用接近終端用戶處。然而在實際工程中,有些業(yè)主本著節(jié)省一次投資的理念,盡可能希望少建變配電站。這樣一來,往往造成低壓電纜供電半徑過長,導致線損嚴重,供電質量也受到很大影響。有些設計師為迎合業(yè)主的要求,只得放大線徑以求降低線損。無形之中,電纜的投資又大大增加。因此,設計師可以建議業(yè)主不僅考慮一次投資,還需關注工程長期的運行成本,盡量使供電系統(tǒng)合理完善。當然,也希望政府或電力部門可出臺一些優(yōu)惠措施,使業(yè)主能在供電系統(tǒng)合理化中得到實惠。在供電系統(tǒng)的設計中,設計師還應善于靈活地配置同樣容量的變壓器。單臺大容量的變壓器比之于容量相等的兩臺甚至多臺變壓器組合固然有其價格上的優(yōu)勢,但運行過程卻難以靈活調度。尤其面對近年來空調等季節(jié)性耗電所占比例的擴大,如果能考慮在用電淡季時停用部分變壓器,無疑是解決時段性大馬拉小車問題的解決方案。又如在小區(qū)設計時,考慮多設置一些小容量的箱式變電站不僅從減少低壓電纜的角度是有利的,且同時又使系統(tǒng)更靈活。  3. 建筑內部配電系統(tǒng)的合理設計  對于建筑內部而言,同樣存在配電系統(tǒng)合理性的問題。筆者認為盡可能減少配電級數(shù)和合理設計配電路徑是建筑內配電設計是否合理的主要環(huán)節(jié)。配電級數(shù)的增加不僅造成元器件的數(shù)量增多、上下級配合非常復雜而導致故障率上升和材料的浪費,而且勢必導致配電線纜的線徑不必要的放大;而配電路徑的不合理勢必導致線纜不必要的加長加大以及供電質量的下降。這些對于節(jié)能而言都是十分不利的。其中級數(shù)增加往往是由于配電環(huán)節(jié)多而每個環(huán)節(jié)的操控均使用斷路器導致,因此設計中在允許的場合可以多采用隔離開關代替斷路器就能有效減少配電級數(shù);而配電路徑的不合理主要在于配電間(尤其樓層配電小間)的位置不合理所致,因而電氣設計師在初步設計階段就應該與建筑設計師及時協(xié)調使其位置盡可能優(yōu)化以免施工圖設計中難以調整。  三、節(jié)能技術和產品的推廣應用  1.變壓器的合理選擇和應用  除了合理的系統(tǒng)設計之外,建筑電氣節(jié)能的另一個重要環(huán)節(jié)是節(jié)能技術和產品的推廣和應用。至于節(jié)能產品而言,作為電氣節(jié)能核心的變壓器是最為關鍵的。伴隨技術的成熟,傳統(tǒng)的油浸式變壓器的市場規(guī)模已日漸縮小,高效、低損的干式變壓器會逐步取而代之。而且隨著產品的升級換代,干式變壓器的損耗仍在不斷降低,其效率也在不斷提高中。此外,近年來由于大量的非線性用電設備的廣泛使用,在配電網(wǎng)領域,有效控制無功功率、提高功率因數(shù)、抑制諧波也是節(jié)能減排的非常有效的技術手段。于是,大量的無功補償裝置應運而生。如何選擇和應用到設計中是設計師的一項重要任務。  2.合理啟動和控制電機  電機啟動和控制的合理性也是電氣節(jié)能的一項重要內容。如在啟動環(huán)節(jié),過去一般降壓起動一般采用星三角起動或帶自耦變壓器起動方式,隨著技術發(fā)展軟啟動方式應用日益廣泛。但筆者認為,起動方式的選擇仍然要有一定原則,如一般建筑內的非重要的水泵、風機可以直接起動的仍然采用直接起動方式,需降壓起動的也可采用傳統(tǒng)的起動方式,只有較重要且確需降壓起動的可采用軟啟動。對于控制而言,象變頻控制等技術也針對不同性質的電機區(qū)別應用。這些可以使建筑內各種電機的效率得以提高,運行成本得到進一步控制。  3.使用高效節(jié)能的照明光源  此外,而在電氣節(jié)能產品中,最近最引人注目的無疑是高效節(jié)能的照明光源的應用,其中l(wèi)ed的日益廣泛的應用尤為惹人眼球。這次世博會上夜景燈光令人陶醉,而這些燈光大多發(fā)自新興的led光源。據(jù)說這次夜景燈光的耗電比起傳統(tǒng)的夜景照明來降低一半以上。在筆者設計的工程中的使用:一只燈具替代了多支雙管t5支架燈,光色、照度各方面絲毫不遜色。燈具節(jié)能并不限于光源,其附件同樣對節(jié)能有著重要的意義。傳統(tǒng)的電感鎮(zhèn)流器功率因數(shù)僅能達到0.5～0.6,其導致照明能效低下。而伴隨技術的日趨成熟,節(jié)能電感鎮(zhèn)流器不僅功率因數(shù)大幅提升,且可靠性高,使用壽命長,諧波含量較小,多用于hid燈;電子鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)更是達到0.95以上,對提高照明能效有顯著成效。總的來看,隨著各種新技術、新產品越來越多地應用于工程設計中,可以使電氣節(jié)能的效果愈發(fā)顯著。  4.優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式  電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以保證樓宇內電力系統(tǒng)的安全運行,也使整個電氣系統(tǒng)的節(jié)能運行成為可能。筆者認為如果電力部門監(jiān)控系統(tǒng)和智能化樓宇監(jiān)控系統(tǒng)結合在一起,可以使建筑節(jié)能控制水平上一個新的臺階。樓控的另外一些領域也是電氣節(jié)能的重點,特別是空調用電在建筑耗電中的所占比例超過一半,而通過樓控系統(tǒng)對于空調系統(tǒng)各參數(shù)的監(jiān)測,調整空調系統(tǒng)的運行方式,空調運行的耗電量會進一步地下降。樓控系統(tǒng)的應用在節(jié)能中又一突出作用在于其在于照明控制上。過去無論是集中控制也好、分散控制也罷走道、廳堂、車庫這些公共場所的照明基本都成了長明燈。后來引入了聲、光控等技術后,這一局面得以改善。通過編程控制,無論是時間控制還是聲、光控制都會變得更可靠。  5.加大新能源的利用  在建筑節(jié)能中,新能源的利用是國家和政府層面作為一項新興產業(yè)予以大力扶持和推動的。它包含了建筑層面為利用新能源的使用提供有利的條件(如世博會主題館屋面超大面積的太陽能光伏電池板、利用黃浦江水作為空調系統(tǒng)主要用能等)及產業(yè)層面大規(guī)模的設備生產擴張。新能源的大量使用將使得各類工程的用電能耗大為降低,有效緩解我國用電緊張的局面。在我國綠色建筑評價系統(tǒng)中,新能源技術的應用已成為最主要的加分項目。  四、結束語  綜上所述,筆者認為對于設計師而言電氣節(jié)能的核心在于優(yōu)化的電力系統(tǒng)設計,而通過推薦使用節(jié)能技術和節(jié)能產品以及智能化控制的手段,使建筑的電氣節(jié)能能最大限度的加以推進。這三項是電氣工程師在設計階段提高工程的電氣節(jié)能水平的主要工作。而提高新能源的利用水平則是建筑師、設備工程師對提升工程電氣節(jié)能效果最為關鍵的貢獻。大家一起努力,可以使我國工程領域的電氣節(jié)能方面上一新的臺階,從而給整個建筑工程節(jié)能乃至城市更快更好的發(fā)展添上重要一筆。  參考文獻:  [1] 李茹雪,對現(xiàn)代建筑電氣節(jié)能設計的探討[j].中國新技術新產品,2010(01).  [2] 劉錦華,電氣設計的節(jié)能探索[j].甘肅科技,2009(22).