1、供配电系统电气节能设计摘要：降低供配电系统的线损及配电损失，最大限度地减少无功功率，提高电能的利用率，是当前建筑电气节能的重要课题之一。建筑节能已成为时代的呼唤，作为二次能源的电能，如何降低损耗、高效利用，将节能技术合理应用到工程项目当中，成为建筑电气设计的焦点。本文首先对供配电系统中电气节能设计的原则进行了说明，然后分别从供配电系统整体规划中的节能设计和供配电系统的节能设计两方面详细探讨了供配电系统电气节能设计的要点。 关键词：供配电系统；电气节能；变压器；功率因数；谐波 Abstract: to reduce the line losses of power supply system a
2、nd distribution costs, minimize reactive power, improve the utilization rate of electric energy and is currently one of the important problems in the building electrical energy saving. Building energy efficiency has become the call of The Times, as a secondary energy power, how to reduce the loss, e
3、fficient utilization, energy-saving technology reasonably applied to the engineering project, become the focus of building electrical design. This article first to the power supply and distribution system of electrical energy-saving design principles are illustrated, and then separately from the pow
4、er supply and distribution system as a whole plan of energy-saving design and energy saving design of power supply and distribution system two aspects of electrical energy saving design of power supply and distribution system were discussed in detail. Keywords: power supply and distribution system;
5、Electric energy conservation; Transformer; The power factor; harmonic 中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 供配电系统电气节能设计原则 （一）实用性原则 首先，建筑电气系统优化设计应在满足建筑物内电气功能正常发挥基础上进行，如：照明系统要首先照明场所照度、色温、显色等技术指数要求；通风空调系统要首先满足供风场所温度、湿度等指标要求。 （二）经济性原则 在供配电系统设计过程中，要考虑电气系统投资成本、运行维护成本等饮食，要从长期高效使用角度考虑，减少系统投运后期运行维护费用，有效
6、提高电气系统综合投资经济效益。 （三）持续发展原则 供配电系统节能优化设计，要从长远角度着手，始终贯彻方案技术先进可靠、经济合理的设计原则，在设计中精心考虑、仔细斟酌各环节中的具体设计细节，确保所建立的建筑电气系统在设计寿命期内能够具有较高技术经济性能。 （四）节省无谓消耗的能量 节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。设计时应首先找出哪些方面的能量消耗与发挥建筑物功能无关，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗、电能传输线路上的有功损耗，都是无用的能量损耗；又如量大面广的照明容量，宜采用先进的调光技术、控制技术使其能耗降低。 供配电系统电气节能设计的要点 （一）供配电系统整体规划中的节能设
7、计 1、确定合理的电网供配电压等级 通常情况下，整个电网线路容量、距离与电压成正比。在电压一定的情况下，输送电流的距离与容量成反比。因此，应按照实际的用电设备、供电距离、负荷容量实际情况，对供配电的电压等级进行合理设计。电力系统的控制室应设置在电网负荷中心附近，以减少供电半径，降低线路电流损失。在电压供电范围内，增强供电电压能够实现供配节能，但是提高了电力系统的投资成本，因此应根据实际情况制定科学、合理、经济的方案。 2、确定合理的线路 选择较大电缆导线的截面，尽管可以达到节能效果，然而提高了投资成本；选择较小的截面会降低运行的可靠性、加大安全危害、缩短使用寿命，造成经济损失。因此设计线路时应
8、以降低线路的损耗为原则。 在实际电力工程中，确保配电的线路电流稳定，减少损耗，通过降低电阻方式来实现。根据电阻公式，降低其电阻值，应选择电阻率较小的材料，如铜芯、铝芯线等。缩短导线的长度，其电力系统的线路尽量走直。在电力系统的低压配电中，尽量少走弯路、回头路。对于线路较长的电力系统，要以满足与保护电压降为基础，来确保热稳定、载流量。在设计线截面的过程中加大线截面，尽管能够增加电网的成本费用的投入，但是节约电力能耗与运行费大大超过前期的投入。 （二）供配电系统设计中的电气节能设计 1、正确选择变压器 变压器节能的实质就是降低损耗，提高运行效率。 （1）正确选择变压器容量和数量 设计中应根据负荷情
9、况，综合考虑投资和年运行费用，合理分配负荷，力求三相负荷平衡，正确选择容量与负荷相匹配的变压器，且变压器主接线设计应能在负荷变化时，按经济运行原则灵活投切，使其工作在高效区内。 对停产后仍不能停电的负荷，宜采用专用变压器。如大型厂房宜对照明负荷设置照明专用变压器。对分期投产负荷，宜采用多台变压器方案，避免轻载运行增大损耗。 （2）正确选择变压器的类型 变压器的类型选择对于日常用电节能非常关键。变压器的空载损耗(铁损)主要发生在变压器铁心叠片内，它是因交变的磁力线通过铁心产生磁滞及涡流而带来的损耗。近年来，变压器的铁心材料已采用最新的非晶态磁性节能材料，非晶合金铁心变压器便应运而生。另外，S11
10、、S13 等型号变压器卷铁心改变了传统的叠片式铁心结构，大大减少了磁阻，空载电流减少了 60%80%，提高了功率因数，降低了电网线损，改善了电网的供电质量，使空载损耗降低 20%35%。 提高功率因数 改善功率因数，对于节能降耗的影响是多方面的，也是最为有效的。（1）提高功率因数的意义 变压器损耗主要是铁损和铜损，提高变压器二次侧功率因数，可使总的负荷电流减少， 从而减少铜损。改善系统功率因数, 可以改善线路及变压器的电压损失，由此提高现有的设备和线路的供配电能力。由于提高了功率因数，减少了无功功率，供给同一负荷功率所需的视在功率和负荷电流均减少，可以选择较小的变压器容量和线路截面，达到减少投
11、资的目的。或者，对现有设备而言，变压器容量和线路截面就有了富余，可以增加用电设备，也就等于直接增大了配电系统的供电能力。 （2）提高功率因数的措施 减少供用电设备的无功损耗 如: 合理选择变压器，使变压器经济运行；正确设计和选用变流装置，对直流设备的供电和励磁，应采用硅整流或晶闸管整流装置，取代变流机组、汞弧整流器等直流电源；限制电动机和电焊机的空载运转。设计中对空载率大于 50% 的电动机和电焊机，可安装空载断电装置等等。采用静电电容器进行补偿 如: 采用高、低压电容器补偿相结合，变压器和高压用电设备的无功功率由高压电容器补偿；分散与集中补偿相结合，对距供电点距离较远且无功功率较大的采用就地
12、补偿，对用电设备集中的采用成组补偿，其余的在变电所集中补偿；固定与自动补偿相结合，在最小运行方式下的无功功率采用固定补偿，常变动的负荷采用自动补偿等等。 用电设备的节能设计 （1）照明节能设计 照明节能设计就是在保证不降低照明场所照度、色温、显色等视觉技术指标要求，即在不降低照明系统照明质量的基础上，力求减少照明系统中光能资源损耗，从而最大限度的利用建筑物室内有限光能。 增加自然光的照射率 在照明系统设计过程中，电气专业设计人员要与建筑设计人员多交流，增加自然光的折射率，实现自然光利用最大化，通过室内照明与自然光有机结合，实现照明电能节约目的。 选择合适的灯具 在灯具安装过程中要严格控制发光功
13、率，在确保照明质量基础上，普通房间应尽量采用发光高效荧光灯或紧凑荧光灯；在高大厂房、车间、室外等应采用太阳灯、高压钠灯等放电高效光源。 完善控制灯具方式 在电力系统中设置灯具节能开关能够有效降低电量损耗。根据灯具自身特点，设置分区控制或增加适当的照明开关点，如在客房、病房、卧房的灯具可使用调光控制；在高级客房中使用节电钥匙控制；在室外照明或者公共场所可采用声控、光控、程序等方式来控制；在停留短暂的公共场所如楼梯、走道等可使用自熄节能控制。 （2）电动机节能设计 减少电动机等用电设备的运用损耗的主要途径，是采取相关技术措施提高电动机的工作效率和运行功率因数。在实际工程节能优化设计过程中，应根据功
14、能需求选择合适的高效率节能电动机。需要结合就地电容器补偿等措施，以降低电机拖动系统的线路损耗外，避免或缩短电动机轻载和空载运行时间。 另外，还可以结合变频调速等先进控制系统，有效提高电机拖动系统的电能资源综合利用效率，达到节能降耗的目的。 4、抑制谐波危害 供配电系统中的电能质量是指电压频率和波形的质量。电压波形是衡量电能质量的三个主要指标之一。谐波电流的存在不仅增加了供配电系统的电能损耗，而且对供配电线路及电气设备也会产生危害。为了抑制谐波，通常在变压器低压侧或用电设备处设置有源滤波器、无源滤波器，或将有源滤波器及无源滤波器混合使用，或采用节电装置。通过上述措施有效滤除中性线和相线的谐波电流
15、，这样不仅净化了电路，而且降低了电能损耗，提高了供电质量，保证系统安全可靠运行。 5、平衡三相负荷 在低压线路中，由于存在单相以及高次谐波的影响，使三相负荷不平衡。为了减少三相负荷不平衡造成的能耗，应及时调整三相负荷，使三相负荷不平衡度符合规程规定。 要解决三相电压或三相电流的不平衡度，首先设计时尽量使三相负荷平衡，同时可以采用调节单相电压及采用滤波器抑制谐波的方法。最好的方法是采用省电装置来平衡三相电压或三相电流。省电装置能使线电压或线电流的不平衡度小于 2%，零线上电流极小，使三相电压或三相电流基本平衡，从而大大减少了相线及零线上的电能损耗。 结语 综上，在电力系统中进行供配电节能设计，能
16、有效节约能源、降低损耗，推动我国可持续发展，从而取得较大的社会效益与经济效益，因此供配电的节能设计引起广大设计人员的高度重视。设计人员要进行科学合理的节能设计，充分应用先进节能降耗技术，选用高效节能电气设备，进而实现建筑供配电系统的最大节能，达到建筑电气节能降耗的目的，推动建 筑节能工作顺利开展。 参考文献 1魏国民，姜群.关于建筑电气节能设计的几个问题J.黑龙江科技信息，2011.23. 2刘昌明.建筑供配电线路的节能设计J.四川建筑科学研究，2011.1. 3陈雁高，王鹏，余淑娟.供配电系统设计中的几种节能方式J.四川水力发电，2008.6. 4李蔚.电气节能技术在工程设计中的应用J.建筑电气，2006.2.
