电气工程中的节能设计

浅谈电气工程中的节能设计
摘要：经济的发展使能源消耗越来越大，近年来我国的建筑规模迅速扩大，电力消耗也随之增长,采取一些节能措施，是有效缓解目前能源紧张的一个有效手段，本文将简要分析电气工程的节能设计，以供大家参考学习之用。

关键词：有效手段;电气工程;节能设计
abstract: the economic development of the energy consumption is more and more big, in recent years, china’s construction scale expands rapidly, the power consumption is increasing, some energy saving measures, is an effective means to effectively alleviate energy crisis at present, this paper will briefly analysis the electrical engineering energy saving design, with reference to learning to use.
key words: effective means; electrical engineering; energy saving design
中图分类号：tu201.5
一、我国电气工程节能设计的现状
由于我国经济发展水平和科技水平的限制，我国的电气工程节能设计的水平普遍不是很高，致使电气设备能耗较大，总结起来，我国电气工程节能设计主要在如下几个面存在问题：设备选型、负荷计算、漏电开关级数选择、tt系统配电线路接地故障保护等。

这
就需要规范电气工程节能设计，这是提高能源利用率的有效措施。

二、电气工程中供配电系统的节能设计
根据负荷容量，供电距离及分布，用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。

变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半经减少线路损耗。

合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。

三、电气工程中变压器的节能设计
减少变压器的有功损耗。

变压器的有功损耗按下式计算：
△p＝ｐ０＋β２ｐｋ
式中：△ｐ――变压器的有功损耗（ｋｗ）；ｐ０――变压器的空载损耗（ｋｗ）；ｐｋ――变压器的短路损耗（ｋｗ）；β――变压器的负载率。

1. ｐ０作为变压器的空载损耗又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如s9，sl9，sc8等。

它们采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理，使矽钢片的磁畴方向接近一致，减少铁芯涡流损耗，45度全斜度接缝结构使接缝密合性好，减少了漏磁损耗。

2. pk是变压器额定负载传输的损耗又称变压器线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，并与负荷率平方成正
比。

因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。

β2pk用微分求它极值时，是在β＝50％时每千瓦的负荷，此时变压器的能耗最小，但在β＝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。

综合初装费，变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，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。

3．在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和年运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。

四、电气设计之减少线路损耗
由于配电线路有电阻，有电流通过时就会产生功率损耗，其公式为：
△p＝3i2r10-3
式中：p――三相输电线路的功率损耗（kw）；ｉ――线电流（a）；ｒ――线路相电（ω）。

其中“ｒ”线路电阻在通过电流不变时，线路长度越长则电阻值越大。

如果在一个工程中由于线路上下纵横交错，一般工程线路总的不下万米，大工程更是不计其数，造成电能损耗是相当可观的，所以减少线路能耗必须引起设计人员的足够重视。

在具体工程中，线路上电流一般是不变的，那么要减少线损，只能尽量减少线路电
阻。

而线路的电阻r＝pls，即与导线电阻率ｐ、导线长度ｌ成正比，与导线截面ｓ成反比。

要减少电阻值应从以下几个方面考虑：1．尽量选用电阻率ｐ较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之。

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，另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路。

变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径。

3. 电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。

这样增加的线路费用，由于节约能耗而减少了年运行费用，综合考虑节能经济时还是合算的。

五、电气工程用电设备方面
1.照明的节能设计
照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能，通常的节能措施有以下几种：
（1）充分利用自然光，这是照明节能的重要途径之一，在设计中电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合，从而大大节约了人工照明电能。

（2）照明设计规范规定了各种场所的照度标准、视觉要求、照明功率密度等等。

照度标准是不可随意降低的，也不宜随便提高，要有效地控制单位面积灯具安装功率，在满足照明质量的前提下，一般房间（场所）应优先采用高效发光的荧光灯（如t5、t8管）
及紧凑型荧光灯，高大车间、厂房及体育馆场的室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物灯等高效气体放电光源。

（3）推广使用低能耗性能优的光源用电附件，如电子镇流器、节能型电感镇流器、电子触发器以及电子变压器等，公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器，气体放电灯宜采用电子触发器。

2．提高供配电系统的功率因数
大多数用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。

为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，在功率三角形中，有功功率p与视在功率s的比值，称为功率因数cos φ，其计算公式为：cosφ＝p／s＝p／(ｐ2＋ｑ2)1／2在电网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，如何使得配电系统功率因数尽可能接近于1，使得电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。

降低配电系统的电能损耗，是配电系统节能的途径之一。

功率因数提高了可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能目的。

前面提到的输电线路损耗δp中包含了线路传输有功功率时而引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损。

传输有功功率是为了满足建筑物功能所必须的，是不变的。

而在供配电系统中的某
些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器以及很多家用电器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。

然而这部分损耗是可以避免的，具体方法有：
（1）减少用电设备无功损耗，提高用电设备的功率因数。

在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备如同步电动机等，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备（如配有电容补偿的荧光灯）等。

（2）用静电电容器进行无功补偿，电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数同时又减少整体无功电流。

在具体工程设计中有采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式，可根据具体情况具体分析。

六、结束语
电气工程的节能设计是实现电气工程节能的重要措施，在进行设计的时候，要根据当地的经济条件和科技水平，并留有一定的余量，满足安全、经济、适用及技术先进的原则要求。

参考文献：
[1]《建筑工程电气节能》李宏毅等，中国电力出版社
[2] 《电气工程专业综合设计》徐建军等，清华大学出版社
[3] 《建筑电气设计与施工》唐海等，中国建筑工业出版社。