1、工业电气设计中电气节能方面的研究摘要：我国是能源消耗大国，随着我国经济不断发展，我国的能源需求不断增加。在现阶段全球能源紧张的形势下，如何进行节能成为了广泛关注的问题。工业电气设计对于电气节能有着重要的意义，工业电气设计是工程项目的前提，只有在项目初期对电气节能进行规划和分析才能满足整个工程项目的节能需求。本文工业电气设计在电气节能方面应注意的一些问题进行了分析和探讨。 关键词：工业电气节能 中图分类号：TE08 文献标识码： A 前言： 随着我国经济迅速发展，社会对于能源的需求不断增高，能源消耗问题成为了我国经济发展的一个重要的制约。我国节能工作的发展较为落后，需要不断的提高，来解决目前能源
2、消耗和供应间的矛盾。在目前全球的能源短缺的形势下，节能工作对于我国的持续发展也是非常重要的。工业耗电水平较高，具有很大的节能空间，做好工业电气节能工作可以有效的节约能源，提高能源的利用效率，为工业企业带来良好的经济效益，保证企业的持续发展。工业电气设计的节能工作需要围绕安全、经济、环保、先进的原则进行，在满足自身发展需求的基础上，保证节能工作的顺利实施。 一、目前我国工业建筑电气节能设计的现状 在发达国家建筑电气节能早就引起了人们的关注，早在上世纪 70 年代，欧洲一些国家就已经对工业电气节能非常重视，制订了一系列有法律效率的规定来约束电气节能。而直到 80 年代末我国的第一个建筑节能标准还停
3、留在试点阶段，1998 年 1 月 1 日全国节能的大法-中华人民共和国节约能源法颁布实施，标志着我国把对能源的节约利用上升到法律的高度。从此，工业节能作为一则法律程序必须考虑。今天，节能在工业与民用方面已经得到了广泛的认同和应用。但是工业的电气节能设计一直没有得到重视和普及应用，其中的原因有很多。 首先，各种工业的生产工艺区别很大，难以有一个统一的标准。 其次，工业电气的设计首先要满足生产工艺的要求。工业的电气设计以经济实用为主，业主考虑的是工程的先期投入，也就是把有限的资金花在能创造价值的方面，而考虑长远利益较少。因此工业电气节能的推广不如住宅、民用建筑这样普遍。但是电气节能在工业领域的推
4、广也有其重要意义，长远来看，节能设计虽然先期投入较多，但是投入生产之后很短的时间就能收回多投入的成本，远期效果非常可观。 二、工业电气设计中节能技术应用的要点 1、供配电系统中的节能技术应用 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。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。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 6/10
5、 kV 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。 2、变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 380 V，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。有些工程项目在初期规划时并不十分合理前期电气专业人员往往没有介入总体规划，而参与时才发现变配电所的位置设置不合理，这时再调整总图会影响整体布局。所以，在设计初期时可与总图专业协商，尽量将变电所设置在负荷中心。万不得已时，可设置多个变配电所，每个变配
6、电所应在相应的负荷中心。如果有爆炸危险区存在，在满足规范的前提下，可将变电所设置在临近爆炸危险区，并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。 3、采用功率因数补偿 在工业企业中大多数用电负荷为机泵。由于电机为感性负载，会产生功率因数滞后，如果不进行补偿，会造成线路损耗和变压器损耗增大。在 SH30382000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 6/10 kV 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
7、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。 三、工业电气节能主要设备 1、变压器 工业厂区选择变电所的地点时，应尽量设置在负荷中心点，这样可减小变电所低压出线线路的长度，减少线路的损耗。变压器的有功功率损耗包括变压器空载损耗和有载损耗，即: Pb= P0+2Pk ，其中，Pb 为变压器的有功损耗；P0 为变压器的空载损耗；Pk 为变压器的有载损耗； 为变压器的负载率。P0 又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，它的大小取决于矽钢片的性能及铁芯制造工艺。所以变压器应选用节能型的，如 S10型、S11 型等油浸变压器及干式变压器，可减
8、少损耗，提高效率。 Pk 是传输功率的损耗，即变压器的线损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，与负载率 2 成正比。因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。从 2Pk 用微分求它的极值，在 = 50%处每千瓦的负载，变压器的能耗最小，但在 = 50% 负载率时仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，因此也不是最节能的措施。在实际使用中有一半变压器没有投入运行，这无疑是在节约了电能的同时浪费了由于变压器容量加大而白白消耗掉的其他资源。所以在综合了各种费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最经济节能运行的负载率一般在 75%85%之间。 2、导线 在配电线路之中存在着
9、电阻，一旦有电流通过，就会产生损耗功率，从电网的角度上来说，应该增加电压等级或提高功率因数的方式来降低电流，在一般的单体建筑之中，因为电源电压已经被确定，因此，想要降低线路的能耗，就必须降低线路的电阻或提高功率因数。提高功率因数主要有选用正确合理的用电设备来提高系统的自然功率因数和增设补偿设备进行人工补偿两种方式。降低线路电阻的方法有：第一，应该选择具有较小电导的材料制作导线，就是使用铜芯导线，在我国改革开放的初期，因为铜价很高，因此，国家在制作导线的时候使用铝线代替铜线，二十一世纪，随着我国经济的发展和对节能、环保的需求，我们能够大面积的使用和应该使用铜质的导线。第二，减少配电线路的长度，配
10、电室应该选择靠近负荷中心的位置，减少供电的半径，降低能耗，在设计和实际布线中尽量减少回头路和弯路，降低导线的整体长度，针对环形的供电方式，应该减少电阻值，使用闭环运行的方式代替以往的开环运行，最大限度的减少线路的损耗。第三，提高导线的横截面面积。对比这三种方法，第三种方法最不利于降低工程造价，其次是第一种方法，第二种方法既能够降低工程造价，还能够降低线路损耗，我们应该大力提倡和鼓励。在实际使用中这三种方法可以组合使用，也可以同时使用。 3、电动机 工业建筑之中电动机尤其是交流电动机的应用非常频繁，节能潜能比较大，电动机的节能措施主要有：第一，使用高效率的电动机。和普通的电动机相比较，高效电动机
11、损耗降低了百分之二十到百分之三十，电动机效率提高了百分之三到百分之六。第二，可以针对负荷的特征，选择合适的电动机，使电动机工作在经济运行范围内，a）恒负载连续运行，功率在 2500KW 及以上，宜采用同步电动机，b）功率在 200KW 及以上应选用高压电动机，c）除特殊负载需要外，一般不选用直流电动机。第三，对负载率低于百分之四十的轻载电动机应该使用降压或星一三角切换装置来减少电动机的损耗和提高电动机功率因数，最终提高节电的效果。第四，采取电动机无功功率就地补偿措施，以降低配电线路电流，减小导线截面和配电变压器容量。第五对控制的方式进行改进，最终使运转的效率得到提高，针对负荷的转变使用调速电机，一些风机和水泵没有恒定的流量，应该针对风量的需求，对调速进行有效的控制，大大降低电机的能耗，尤其对大容量的电动机的节能效果明显。 结束语：节能是现代社会发展的必然趋势，也是现代社会对于工业发展的要求。加强节能控制工作不仅可以为企业带来直接的经济效益，增加企业竞争能力，还可以有效的促进社会持续发展。工业企业及时的做好工业电气节能工作，可以提高自身的形象，保证企业长期的发展。 参考文献：1朱晓锋.有关电气节能设计的一些体会J.科技资讯,2008(10).2赵纯禹.工业企业电气节能的主要途径J.大众用电,2007(6).
