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【摘 要】 我国能源需求量大，能源相对短缺，特别是电力的供需矛盾越来越突出，但同时能源浪费也相当严重。能源的缺乏已严重影响到国民经济的发展，如何有效地进行节能显得尤为重要。我国工业用电已超过全国能源消费总量的1/3，并将随着经济的提高逐步增加到1/2以上。工业厂区用能数量巨大，浪费严重，工业厂区的电力能耗问题日益突出，如何“节电能，降电耗”进行电气节能设计已势在必行。本文对此进行了分析。
【关键词】 工业厂区电气设计；节能措施
一、供配电系统的合理设计
工业电气与普通民用电气的主要区别是：用电负荷等级高，用电设备相对密集，对连续性供电的要求较高。为达到节能的效果，从以下几方面进行考虑。
1、供配电系统的环节不宜过多，尽量做到简单可靠。过多的配电环节会造成额外的能量损耗。这也是规范规定“同一电压等级供电系统配电级数不宜多于两级”的原因。
2、应合理选择设备的供电电压水平。同等情况下，电压水平高，损耗相对较小。如工业、企业大量使用的压缩机、循环水泵等，常采用6/10kV供电，既降低了供电线路上的电流，又减少了铜损耗，还能减少铜材的浪费。
3、變电所应尽量深入负荷中心。大多数情况下，工业、企业内的负荷多为低压交流380V，若距离过远，为满足起动压降和运行压降的要求，增加电缆的截面，势必造成铜材的大量浪费。所以，如果厂区面积过大时，应采用合理的供电半径统一筹划，设置多个变配电装置，缩小线路的距离，降低损耗。如果有爆炸危险区存在，在满足规范的前提下，可将变电所设置在爆炸危险区外，将室内外地坪高度差提高至0.6m，就能达到降低能耗的效果。
4、采用功率因数补偿。在工业企业中大多数用电负荷为机泵。在SH3038―2000《石油化工企业生产装置电力设计技术规范》推出后，石化装置设计人员将低压补偿取消，这种做法有欠妥当。如果补偿只设置在6/10kV侧，低压侧不进行补偿，负荷较多时配电变压器的数量会相应增加或变压器容量会相应增大，很容易造成额外的电能浪费。所以，应采取就地补偿原则，从设计上保证节能，可即变压器后侧进行相应的补偿，在同样负荷率的情况下，使变压器的效率提高。
变压器的合理选择：变压器是设计人员使用量最多，但又常是设计最不合理的设备之一。分以下两种情况：
1）在目前已有的大量节能型变压器产品推出的情况下，有很多设计单位仍在使用S7等系列变压器。很多电力部门往往将大城市的老变压器拆除后移至城乡结合部或乡村使用，不但造成大量电力损耗，还增加了低收入人群的额外支出费用。所以，设计人员应严把设计关，从源头杜绝再使用国家淘汰产品和落后产品变压器。尽量考虑选择损耗较小的节能型变压器，如S9、S10、S11、SC9、SC10等。节能型变压器在制造铁心的硅钢片、铁心的制造工艺上都有较大的改进，有利于减小变压的空载功率损耗。
2）变压器的容量和数量也与节能有关。工业企业由于用电要求较高（多数为一、二级负荷），所以在设计时一般总会按照互为全备用（即单台变压器的负荷率不超过50%，由两台变压器承担用电负荷）的思路。可以对一、二级负荷采用互为全备用的方式，对于三级等负荷，完全可另设变压器，将变压器的负荷率提高到75%左右，这样虽然增加了变压器的数量，但变压器总容量降低了，减少了部分无功损耗和有功损耗。当然，增加变压器的台数也会造成损耗和建筑物面积的增加，各种因素要综合考虑才能达到最佳效果。
二、工业厂区电气设计节能的要求
根据工业厂区的供电容量及负荷的具体使用情况，合理设计供配电系统，做到尽量简单可靠，这对于有效地实现电气节能可以起到很好的作用。在具体设计时应该遵从以下几个要求
1、满足建筑物的使用功能：在满足生产需求的前提下，尽量采用高光效低能耗的节能产品。
2、考虑经济效益和投资情况：节能应按建设单位考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，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、合理设计供配电系统降低损耗：供配电系统的设计就尤为重要，合理设计配电系统能缩短配电半径，减少线路损失；合理选择变压器容量和台数，尽量采用新型节能变压器，就能减少变压器的损耗；对于量大面广的照明系统，应采用均布负荷的配电方式，采用新型节能灯具，使其负荷分配均匀，能耗降低。
三、建筑电气节能的方法
1、电缆的选择
建筑节能中，电缆的选择至关重要，供电系统大部分的有功功率损耗是由于线路电阻的存在。
产生功率损耗计算公式如下：△P=3Ic2R×10-3（KW）
式中：Ic—计算相电流（A）
R—每相线路电阻（Ω）
线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。
1）尽量选用电阻率较小的导线。在经济条件允许的情况下，配电线路推荐选用高导电率的导体。在设计中我们常常都无选择地选用铜质导线，虽然降低了导线的电导，但增大了导线的投资，因此，我们在设计上可以采取截面小于50mm2导线选用铝芯线，截面大于等于50mm2导线选用铜芯线，即大电流选用铜芯线，小电流选用铝芯线，这样即节约了投资，从整体上看也达到了降耗的目的。
2）尽可能减少导线长度。在设计中线路应尽量走直线、少走弯路、以减少供电线路长度，提高功率因数。这样不仅可以减小线路损耗，而且还可以减少线路压降。各层的配电间、配电箱也应尽可能不走或少走回头路，尽量设置在负荷中心，以减少线路的长度。
3）增大导线截面积。对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时应加大一级线截面。这样做虽然增加了线路费用，但由于减小了能耗而降低了年运行费用，从综合效益上考虑是划算的。 4）配变电站尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径，减小线路长度，如果建筑物每层平面面积在10000m2左右时，至少要分设两个变配电所，用來缩短供电半径。而在高层建筑中，低压配电室的设置应可能靠近竖井，以减少配电干线的长度；从而减少线路损失，降低损耗。
2、减少变压器的有功功率损耗
变压器的有功功率损耗如下式表示：△Pt=△P0+△Pkβ2
其中：
△Pt--变压器有功功率损耗（KW）；
△P0--变压器空载有功损耗（KW）；
△Pk--变压器满载有功损耗（KW）；
β--变压器的负载率。
由以上公式可以看出，要减小变压器损耗，就需减少变压器数量，当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，我们在设计上就应选择合适的变压器。企业首先选择新型的节能变压器。随着科学技术的发展，S9系列节能变压器、新型低损耗铁心材料变压器等产品已相继问世，这些产品的质量水平较高，节能效果好，可以考虑使用。其次工作中注意变变压器的运行特性。根据变压器的效率特性其运行效率与负载大小有关，当某一负载下变压器的铜耗与铁耗相等时，其运行效率最高，而其他情况下，无沦负载大或小，运行效率都较低。因此对变压器的容量大小进行选择时，要与负载合理匹配。以保证变压器的效率较高，实现节能。
3、提高系统的功率因数减少电能损失
工业厂区中用电动机的设备比较多，因此提高设备的自然功率因数尤为重要，无功补偿方式可以是分散式的，也可以是集中式。通过无功功率补偿，可以将系统的功率因数提高，降低线路损耗，提高电能质量。新型的无功补偿方式已经广泛应用，如SVC型无功补偿装置，它的下作原理是根据负载的需要，灵活地投入或切除电容量，以实现无功不对称时的补偿功能，此外由于它有RC元件，可以对高次谐波进行滤除。此类装置非常适合工业用电。
4、建筑照明的节能方法
根据工业厂区照明的使用特点，可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点，采用各种节能型开关或装置。生产厂房可采用调光开关，白天与夜晚采用的灯具采用不同的照度，办公场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。另外在灯具的选择上应遵从一下几个原则：
1）照明选用高效节能的细管荧光灯（T8、T5管）、紧凑型荧光灯或小功率的金属卤化物灯为主要光源。
2）照明设计按《建筑照明设计标准》GB50034-2004的规定控制照明功率密度。
3）灯的控制方式符合电气节能要求。照明选用效率不低于0.6的高效灯具。
4）对于厂房内常用的气体放电光源，宜采取分散进行无功功率补偿。
四、结束语
经济发展依赖于能源的发展，能源的短缺，是对我国的经济发展一个根本性的制约因素，因而国家经济要发展，就必须依赖于对能源的综合利用。而工业建筑也是能耗大户，如何在工业电气设计中应用合理的节能技术，以降低工业建筑中的电气能耗，是当前应着重研究的问题。
参考文献：
[1]黄明霞，高宇.对选煤厂设计中电气节能的探讨[J].煤炭加工与综合利用，2007.3.
[2]王志祥.工业与民用建筑电气设计节能办法[J].应用能源技术，2006.7.
[3]黄红兵.试论建筑电气节能设计[J].科技致富向导，2011.17.
【关键词】 工业厂区电气设计；节能措施
一、供配电系统的合理设计
工业电气与普通民用电气的主要区别是：用电负荷等级高，用电设备相对密集，对连续性供电的要求较高。为达到节能的效果，从以下几方面进行考虑。
1、供配电系统的环节不宜过多，尽量做到简单可靠。过多的配电环节会造成额外的能量损耗。这也是规范规定“同一电压等级供电系统配电级数不宜多于两级”的原因。
2、应合理选择设备的供电电压水平。同等情况下，电压水平高，损耗相对较小。如工业、企业大量使用的压缩机、循环水泵等，常采用6/10kV供电，既降低了供电线路上的电流，又减少了铜损耗，还能减少铜材的浪费。
3、變电所应尽量深入负荷中心。大多数情况下，工业、企业内的负荷多为低压交流380V，若距离过远，为满足起动压降和运行压降的要求，增加电缆的截面，势必造成铜材的大量浪费。所以，如果厂区面积过大时，应采用合理的供电半径统一筹划，设置多个变配电装置，缩小线路的距离，降低损耗。如果有爆炸危险区存在，在满足规范的前提下，可将变电所设置在爆炸危险区外，将室内外地坪高度差提高至0.6m，就能达到降低能耗的效果。
4、采用功率因数补偿。在工业企业中大多数用电负荷为机泵。在SH3038―2000《石油化工企业生产装置电力设计技术规范》推出后，石化装置设计人员将低压补偿取消，这种做法有欠妥当。如果补偿只设置在6/10kV侧，低压侧不进行补偿，负荷较多时配电变压器的数量会相应增加或变压器容量会相应增大，很容易造成额外的电能浪费。所以，应采取就地补偿原则，从设计上保证节能，可即变压器后侧进行相应的补偿，在同样负荷率的情况下，使变压器的效率提高。
变压器的合理选择：变压器是设计人员使用量最多，但又常是设计最不合理的设备之一。分以下两种情况：
1）在目前已有的大量节能型变压器产品推出的情况下，有很多设计单位仍在使用S7等系列变压器。很多电力部门往往将大城市的老变压器拆除后移至城乡结合部或乡村使用，不但造成大量电力损耗，还增加了低收入人群的额外支出费用。所以，设计人员应严把设计关，从源头杜绝再使用国家淘汰产品和落后产品变压器。尽量考虑选择损耗较小的节能型变压器，如S9、S10、S11、SC9、SC10等。节能型变压器在制造铁心的硅钢片、铁心的制造工艺上都有较大的改进，有利于减小变压的空载功率损耗。
2）变压器的容量和数量也与节能有关。工业企业由于用电要求较高（多数为一、二级负荷），所以在设计时一般总会按照互为全备用（即单台变压器的负荷率不超过50%，由两台变压器承担用电负荷）的思路。可以对一、二级负荷采用互为全备用的方式，对于三级等负荷，完全可另设变压器，将变压器的负荷率提高到75%左右，这样虽然增加了变压器的数量，但变压器总容量降低了，减少了部分无功损耗和有功损耗。当然，增加变压器的台数也会造成损耗和建筑物面积的增加，各种因素要综合考虑才能达到最佳效果。
二、工业厂区电气设计节能的要求
根据工业厂区的供电容量及负荷的具体使用情况，合理设计供配电系统，做到尽量简单可靠，这对于有效地实现电气节能可以起到很好的作用。在具体设计时应该遵从以下几个要求
1、满足建筑物的使用功能：在满足生产需求的前提下，尽量采用高光效低能耗的节能产品。
2、考虑经济效益和投资情况：节能应按建设单位考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用。而是应该让增加的部分投资，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、合理设计供配电系统降低损耗：供配电系统的设计就尤为重要，合理设计配电系统能缩短配电半径，减少线路损失；合理选择变压器容量和台数，尽量采用新型节能变压器，就能减少变压器的损耗；对于量大面广的照明系统，应采用均布负荷的配电方式，采用新型节能灯具，使其负荷分配均匀，能耗降低。
三、建筑电气节能的方法
1、电缆的选择
建筑节能中，电缆的选择至关重要，供电系统大部分的有功功率损耗是由于线路电阻的存在。
产生功率损耗计算公式如下：△P=3Ic2R×10-3（KW）
式中：Ic—计算相电流（A）
R—每相线路电阻（Ω）
线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。
1）尽量选用电阻率较小的导线。在经济条件允许的情况下，配电线路推荐选用高导电率的导体。在设计中我们常常都无选择地选用铜质导线，虽然降低了导线的电导，但增大了导线的投资，因此，我们在设计上可以采取截面小于50mm2导线选用铝芯线，截面大于等于50mm2导线选用铜芯线，即大电流选用铜芯线，小电流选用铝芯线，这样即节约了投资，从整体上看也达到了降耗的目的。
2）尽可能减少导线长度。在设计中线路应尽量走直线、少走弯路、以减少供电线路长度，提高功率因数。这样不仅可以减小线路损耗，而且还可以减少线路压降。各层的配电间、配电箱也应尽可能不走或少走回头路，尽量设置在负荷中心，以减少线路的长度。
3）增大导线截面积。对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时应加大一级线截面。这样做虽然增加了线路费用，但由于减小了能耗而降低了年运行费用，从综合效益上考虑是划算的。 4）配变电站尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径，减小线路长度，如果建筑物每层平面面积在10000m2左右时，至少要分设两个变配电所，用來缩短供电半径。而在高层建筑中，低压配电室的设置应可能靠近竖井，以减少配电干线的长度；从而减少线路损失，降低损耗。
2、减少变压器的有功功率损耗
变压器的有功功率损耗如下式表示：△Pt=△P0+△Pkβ2
其中：
△Pt--变压器有功功率损耗（KW）；
△P0--变压器空载有功损耗（KW）；
△Pk--变压器满载有功损耗（KW）；
β--变压器的负载率。
由以上公式可以看出，要减小变压器损耗，就需减少变压器数量，当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，我们在设计上就应选择合适的变压器。企业首先选择新型的节能变压器。随着科学技术的发展，S9系列节能变压器、新型低损耗铁心材料变压器等产品已相继问世，这些产品的质量水平较高，节能效果好，可以考虑使用。其次工作中注意变变压器的运行特性。根据变压器的效率特性其运行效率与负载大小有关，当某一负载下变压器的铜耗与铁耗相等时，其运行效率最高，而其他情况下，无沦负载大或小，运行效率都较低。因此对变压器的容量大小进行选择时，要与负载合理匹配。以保证变压器的效率较高，实现节能。
3、提高系统的功率因数减少电能损失
工业厂区中用电动机的设备比较多，因此提高设备的自然功率因数尤为重要，无功补偿方式可以是分散式的，也可以是集中式。通过无功功率补偿，可以将系统的功率因数提高，降低线路损耗，提高电能质量。新型的无功补偿方式已经广泛应用，如SVC型无功补偿装置，它的下作原理是根据负载的需要，灵活地投入或切除电容量，以实现无功不对称时的补偿功能，此外由于它有RC元件，可以对高次谐波进行滤除。此类装置非常适合工业用电。
4、建筑照明的节能方法
根据工业厂区照明的使用特点，可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点，采用各种节能型开关或装置。生产厂房可采用调光开关，白天与夜晚采用的灯具采用不同的照度，办公场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。另外在灯具的选择上应遵从一下几个原则：
1）照明选用高效节能的细管荧光灯（T8、T5管）、紧凑型荧光灯或小功率的金属卤化物灯为主要光源。
2）照明设计按《建筑照明设计标准》GB50034-2004的规定控制照明功率密度。
3）灯的控制方式符合电气节能要求。照明选用效率不低于0.6的高效灯具。
4）对于厂房内常用的气体放电光源，宜采取分散进行无功功率补偿。
四、结束语
经济发展依赖于能源的发展，能源的短缺，是对我国的经济发展一个根本性的制约因素，因而国家经济要发展，就必须依赖于对能源的综合利用。而工业建筑也是能耗大户，如何在工业电气设计中应用合理的节能技术，以降低工业建筑中的电气能耗，是当前应着重研究的问题。
参考文献：
[1]黄明霞，高宇.对选煤厂设计中电气节能的探讨[J].煤炭加工与综合利用，2007.3.
[2]王志祥.工业与民用建筑电气设计节能办法[J].应用能源技术，2006.7.
[3]黄红兵.试论建筑电气节能设计[J].科技致富向导，2011.17.