论文部分内容阅读
[摘 要] 建筑电气的节能有其自身的规律和特点，既不能以牺牲建筑功能、损害使用需求为代价，也不能以盲目增加投资，为“节能”而节能。根据建筑电气的特点，分析供配电系统中，线路和主要电气设备电能损耗的形式，提出降低电能损耗的若干节电技术措施和具体方法。
[关键词] 线损 功率因数 照明节能 节电型变压器 灯具
根据建筑电气的特点，节能的措施主要集中在以下几个方面：
一、降低配电线路的线损，提高电能的利用率
一般工程线路总长度常达数万米，线路上的有功损耗相当可观。由于线路损耗 △P∝R，而 R=ρ·L／S，所以节电可从以下几方面入手：
1.在设计及施工中，变配电所应尽量靠近负荷中心，低压线路的供电半径一般不宜超过200米；负荷密集地区不宜超过100米；负荷中等密集地区不宜超过150米；少负荷地区不宜超过250米。低压柜出线回路及配电箱出线回路，尽量走直线，少走弯路，不走或少走回头线。
2.按经济电流密度合理选择导体的截面。经济电流密度是按年综合运行费用最小原则确定导体截面,它与负载大小、最大负荷利用小时、电价、电缆电阻（导体截面）、使用寿命等因素有关，IEC287-3-2/1995提供了相关的计算公式。按经济电流密度选择的导体截面较按技术条件选择一般要大一至二级，尽管增加了线路费用，由于节约了电能，从而减少了年运行费用。根据估算，在2～3年内即可回收因增加导体截面而增加的费用。
二、合理选择和使用节电型变压器
变压器的有功功率损耗如下式表示
ΔPb =Po+Pkβ2 式中 △Pb——变压器有功损耗，k W ；
Po——变压器的空载损耗 ，k W ；
Pk——变压器的短路损耗，k W ；
β——变压器的负载率。
空载损耗又称铁损 ，它由铁心的涡流损耗及漏磁损耗组成 ，其值与硅钢片的性能及铁心制造工艺有关 ，而与负荷大小无关，是基本不变的部分。节能型配电变压器，磁路分布均匀，大幅度减少了空载激磁电流，利用薄型硅钢片的磁化特性，减少了涡流损耗，提高了变压器的性能水平，从而降低了变压器的空载损耗。
变压器铜损是与负载电流平方成正比的,而负载电流为额定值时的铜损即为短路损失。变压器负载系数在40%～60%范围内时，处于经济运行区，处于额定容量的30％以下的轻载或空载时经济性最差。考虑初装费、变压器、低压柜、土建投资及各项运行费用，又要考虑变压器在使用期间内预留适当的容量，变压器的负载率应在75％～85％较合理。这样既充分利用变压器容量，又减少了其它投资费用。
三、电机节电
建筑物内常用的电机负载，包括采暖循环泵，给水泵，消防水泵和风机，电梯曳引电机等等。减少电动机的电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数。具体有以下几个方面：
1．采用高效率电动机。在设计和技改中，应选用Y、YZ、YZR新系列电机，以期节省电能。高效电机的价格比一般电机高20%—30%，采用时要考虑资金回收期，即在短期内靠节电费用收回一次投资多花的费用。一般符合下列条件时可选用普通高效电机：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、制动；单机容量较大。
2、根据负载特性合理地选择电动机。对于量大面广的风机水泵类电机，应使其流量与压力尽量接近于自身的工艺要求，从而使设备的运行工况经常保持在高效区内，一般来说，电机的负载率在80%时的节能效果最佳。
根据设备的压力—流量特性曲线，采用变频器实现变速变流量控制,能取得较为显著的节能效果。据介绍，某物业管理公司管理的居住小区，电机总装机容量1200kW,目前，已采用变频调速的电机容量335kW，运转时每小时节电可达33KWh，一个供暖季可节电8万kWh，折合4.6万元。只需三个供暖季运行即可收回投资。
3.根据负载情况对电动机采取无功功率就地补偿。对于下列运行条件的电机要首先应用：远离电源的水源泵站电动机；距离供电点200米以上的连续运行电动机；轻载或空载运行时间较长的电机；YZR、YZ系列电机；高负载率变压器供电的电动机。
四、提高供配电系统的功率因数
供配电系统中的许多用电设备，如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等均为感性负载，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压电气设备和线路传输到用电设备末端。这部分无功电流，在线路上增加了线路的功率损耗；经过变压器时，由于加大了负荷电流而增加了变压器的铜损。因此我们应当采取措施，提高用电设备的自然功率因数。如用同等容量的同步电动机代替异步电动机，限制电动机和电焊机的空载运转，采用硅整流或晶闸管整流装置取代落后的变流器等等。当自然功率因数达不到要求时，应采取并联电容器组等人工补偿的办法。功率因数补偿的原则为高、低压补偿相结合，分散与集中补偿相结合，固定与自动补偿相结合，达到节能的最佳效果。
五、照明节能
在满足照度、色温、显色指数等相关技术参数要求的情况下，照明节能应从以下几方面着手：
1.选用高效光源。《建筑照明设计标准》GB50034-2004规定，一般情况下，室内外照明不应采用普通照明白炽灯，不应采用自镇流荧光高压汞灯。一般室内场所照明，优先采用T5、T8型细管荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率金属卤化物灯等高效光源。高大空间和室外场所的一般照明、道路照明，应采用金属卤化物灯、高压钠灯等高光强气体放电灯。气体放电灯应采用耗能低的镇流器，且荧光灯和气体放电灯，必须安装补偿电容器补偿无功损耗。
2.选用高效灯具。应优先选用直射光通比例高，控光性能合理，反射或透射系数高、配光特性稳定的高效灯具。室内灯具效率不应低于70％，装有遮光栅格时，不应低于 55％；室外灯具效率不应低于40％(但室外投光灯不应低于55％)。采用非对称光分布灯具，提高照明效能，选用变质速度较慢的材料制成的灯具，以减少光能衰减率。
3.选用合理的照明方案。分区设置一般照明和混合照明，在需要有高照度或有改善光色要求的场所，宜采用两种以上光源组成的混光照明。室内顶棚、墙面、地面宜采用较浅颜色的建筑材料，以便能更加有效地利用光能。严格控制照明用电指标，不允许采用降低推荐照度的方式来节能。
4. 照明控制和管理
(1)充分利用自然光，根据自然光的照度变化，分组分片控制灯具开闭。每个开关控制燈的数量不要过多，以便管理和有利节能。
(2)对大面积场所的照明设计，采取分区控制方式 ，这样可增加照明分支回路控制的灵活性，使不需照明的地方不开灯，有利节电。
(3)有条件时，应尽量采用调光器、定时开关、节电开关等控制电气照明。公共走廊、楼梯间内安装带延时的光电自动控制装置。
(4)室外照明系统，为防止白天亮灯，采用光电控制器代替照明开关，以利节电。
(5)在插座面板上设置翘板开关控制 ，当用电设备不使用时，可方便切断插座电源，消除设备空载损耗、达到节电的目的。
(6)采用智能化照明管理系统。采用智能照明控制系统，提高了照明控制的自动化程度，在节省能源的同时，降低了运行管理费用。
参考文献:
[1] 电力安全工作规程（变电站与发电厂电气部分）2005.5.9.
[2] 张全元.变电运行现场技术问答.中国电力出版社.2006.1.
[3]照明设计手册(第二版) 北京照明学会设计委员会编.
[4]注册电气工程师执业资格考试专业考试复习指导书，中国电力出版社 ，2004.
[关键词] 线损 功率因数 照明节能 节电型变压器 灯具
根据建筑电气的特点，节能的措施主要集中在以下几个方面：
一、降低配电线路的线损，提高电能的利用率
一般工程线路总长度常达数万米，线路上的有功损耗相当可观。由于线路损耗 △P∝R，而 R=ρ·L／S，所以节电可从以下几方面入手：
1.在设计及施工中，变配电所应尽量靠近负荷中心，低压线路的供电半径一般不宜超过200米；负荷密集地区不宜超过100米；负荷中等密集地区不宜超过150米；少负荷地区不宜超过250米。低压柜出线回路及配电箱出线回路，尽量走直线，少走弯路，不走或少走回头线。
2.按经济电流密度合理选择导体的截面。经济电流密度是按年综合运行费用最小原则确定导体截面,它与负载大小、最大负荷利用小时、电价、电缆电阻（导体截面）、使用寿命等因素有关，IEC287-3-2/1995提供了相关的计算公式。按经济电流密度选择的导体截面较按技术条件选择一般要大一至二级，尽管增加了线路费用，由于节约了电能，从而减少了年运行费用。根据估算，在2～3年内即可回收因增加导体截面而增加的费用。
二、合理选择和使用节电型变压器
变压器的有功功率损耗如下式表示
ΔPb =Po+Pkβ2 式中 △Pb——变压器有功损耗，k W ；
Po——变压器的空载损耗 ，k W ；
Pk——变压器的短路损耗，k W ；
β——变压器的负载率。
空载损耗又称铁损 ，它由铁心的涡流损耗及漏磁损耗组成 ，其值与硅钢片的性能及铁心制造工艺有关 ，而与负荷大小无关，是基本不变的部分。节能型配电变压器，磁路分布均匀，大幅度减少了空载激磁电流，利用薄型硅钢片的磁化特性，减少了涡流损耗，提高了变压器的性能水平，从而降低了变压器的空载损耗。
变压器铜损是与负载电流平方成正比的,而负载电流为额定值时的铜损即为短路损失。变压器负载系数在40%～60%范围内时，处于经济运行区，处于额定容量的30％以下的轻载或空载时经济性最差。考虑初装费、变压器、低压柜、土建投资及各项运行费用，又要考虑变压器在使用期间内预留适当的容量，变压器的负载率应在75％～85％较合理。这样既充分利用变压器容量，又减少了其它投资费用。
三、电机节电
建筑物内常用的电机负载，包括采暖循环泵，给水泵，消防水泵和风机，电梯曳引电机等等。减少电动机的电能损耗的主要途径是提高电动机的效率和功率因数。具体有以下几个方面：
1．采用高效率电动机。在设计和技改中，应选用Y、YZ、YZR新系列电机，以期节省电能。高效电机的价格比一般电机高20%—30%，采用时要考虑资金回收期，即在短期内靠节电费用收回一次投资多花的费用。一般符合下列条件时可选用普通高效电机：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、制动；单机容量较大。
2、根据负载特性合理地选择电动机。对于量大面广的风机水泵类电机，应使其流量与压力尽量接近于自身的工艺要求，从而使设备的运行工况经常保持在高效区内，一般来说，电机的负载率在80%时的节能效果最佳。
根据设备的压力—流量特性曲线，采用变频器实现变速变流量控制,能取得较为显著的节能效果。据介绍，某物业管理公司管理的居住小区，电机总装机容量1200kW,目前，已采用变频调速的电机容量335kW，运转时每小时节电可达33KWh，一个供暖季可节电8万kWh，折合4.6万元。只需三个供暖季运行即可收回投资。
3.根据负载情况对电动机采取无功功率就地补偿。对于下列运行条件的电机要首先应用：远离电源的水源泵站电动机；距离供电点200米以上的连续运行电动机；轻载或空载运行时间较长的电机；YZR、YZ系列电机；高负载率变压器供电的电动机。
四、提高供配电系统的功率因数
供配电系统中的许多用电设备，如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等均为感性负载，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压电气设备和线路传输到用电设备末端。这部分无功电流，在线路上增加了线路的功率损耗；经过变压器时，由于加大了负荷电流而增加了变压器的铜损。因此我们应当采取措施，提高用电设备的自然功率因数。如用同等容量的同步电动机代替异步电动机，限制电动机和电焊机的空载运转，采用硅整流或晶闸管整流装置取代落后的变流器等等。当自然功率因数达不到要求时，应采取并联电容器组等人工补偿的办法。功率因数补偿的原则为高、低压补偿相结合，分散与集中补偿相结合，固定与自动补偿相结合，达到节能的最佳效果。
五、照明节能
在满足照度、色温、显色指数等相关技术参数要求的情况下，照明节能应从以下几方面着手：
1.选用高效光源。《建筑照明设计标准》GB50034-2004规定，一般情况下，室内外照明不应采用普通照明白炽灯，不应采用自镇流荧光高压汞灯。一般室内场所照明，优先采用T5、T8型细管荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率金属卤化物灯等高效光源。高大空间和室外场所的一般照明、道路照明，应采用金属卤化物灯、高压钠灯等高光强气体放电灯。气体放电灯应采用耗能低的镇流器，且荧光灯和气体放电灯，必须安装补偿电容器补偿无功损耗。
2.选用高效灯具。应优先选用直射光通比例高，控光性能合理，反射或透射系数高、配光特性稳定的高效灯具。室内灯具效率不应低于70％，装有遮光栅格时，不应低于 55％；室外灯具效率不应低于40％(但室外投光灯不应低于55％)。采用非对称光分布灯具，提高照明效能，选用变质速度较慢的材料制成的灯具，以减少光能衰减率。
3.选用合理的照明方案。分区设置一般照明和混合照明，在需要有高照度或有改善光色要求的场所，宜采用两种以上光源组成的混光照明。室内顶棚、墙面、地面宜采用较浅颜色的建筑材料，以便能更加有效地利用光能。严格控制照明用电指标，不允许采用降低推荐照度的方式来节能。
4. 照明控制和管理
(1)充分利用自然光，根据自然光的照度变化，分组分片控制灯具开闭。每个开关控制燈的数量不要过多，以便管理和有利节能。
(2)对大面积场所的照明设计，采取分区控制方式 ，这样可增加照明分支回路控制的灵活性，使不需照明的地方不开灯，有利节电。
(3)有条件时，应尽量采用调光器、定时开关、节电开关等控制电气照明。公共走廊、楼梯间内安装带延时的光电自动控制装置。
(4)室外照明系统，为防止白天亮灯，采用光电控制器代替照明开关，以利节电。
(5)在插座面板上设置翘板开关控制 ，当用电设备不使用时，可方便切断插座电源，消除设备空载损耗、达到节电的目的。
(6)采用智能化照明管理系统。采用智能照明控制系统，提高了照明控制的自动化程度，在节省能源的同时，降低了运行管理费用。
参考文献:
[1] 电力安全工作规程（变电站与发电厂电气部分）2005.5.9.
[2] 张全元.变电运行现场技术问答.中国电力出版社.2006.1.
[3]照明设计手册(第二版) 北京照明学会设计委员会编.
[4]注册电气工程师执业资格考试专业考试复习指导书，中国电力出版社 ，2004.