建筑电气设计中节能设计要点研究

接 近一致 ，以减 少铁芯的涡流损耗 ，５ 。全斜接缝结构使接缝
密合 性 好 ，以减 少漏 磁 损耗 。 ３２ 低 负载 损 耗 。 Ｐ 为 变压 器 额 定 负载 传 输 的 损 耗 ， ＿降 Ｋ 又 称 为 变 压 器 线 损 ，其 值 取 决 于 变压 器 绕 组 的 电 阻及 流 过 绕 组 电流 的 大 小 ，因 此 ，需 要 考 虑 选 用 阻 值 较 小 的绕 组 ，如 选 用 铜 芯 变压 器 等 。
经 济 节 能运 行 的负 载 率一 般 在 ７ ％Ｉ ８ ％之 间 。 ５ ５ ３４ 化 变压 器 的运 行 方 式。 对 负 荷 进行 合 理 分 配 ，选 择 ．优
５照明系统节能 ． ５１ ．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 限度地利用光能。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 ，
容量与 电力负荷 相适应的变压器 ，使其工作在高效低耗 区， 同一变电站的变压器尽量并联运行 ，根据负荷 的变化调整并
联 运 行 的 变压 器 的 台 数 。 另 外 ，还 需 考 虑 控 制 各 类 非 线 性 用 电设 备 所产 生 的 高 次 谐 波 ，降 低 高 次 谐 波 值 ，减 少 变 压 器 、
制和 适 当增 加 照 明开 关 点 ，改 变 全 开 习惯 ，在 给 定 的 时 间和 地点 控 制 照 明提 供 的 照度 ，可 有效 地 节 能 。
率和功率 因数。在高层住 宅中电梯、水泵、风机等 以交流 电
动 机 拖 动 的 电 气 设 备 运 行 所 产 生 的 电 费 ， 约 占公 摊 电 费 的 ３ ％ 左 右 。 因此 ，交 流 电动 机 的 节 电降 损 十 分 重 要 ，应 积 极 ０
率与额定效率差 不多，可 以认 为容量合 适。当 电动机的平均
负载为４ ％一 ７ ％时 ，电动机 的效率 与额定效率稍低 ，要经 ５ ０
过 计 算 才 能 决 定 是 否 将 容 量 减 小 。 当 电动 机 的 平 均 负 载 为 ２ ％一 ４ ％ 时 ，应 当选 择 容 量 相 当 的 电动 机 ，或 将 电动 机 绕 ５ Ｏ
应采取提高 系统的运行 电压和 功率 因数 ，减少无功功率
及导线 中的电阻 ，降低供配 电系统线路损耗等措施。节能途
径主要有 ：
２１ ． 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 配电系统和选择供 电电压 ，供配 电系统应尽 量简单可靠，同～电压供电系统变配电级数不宜多于两级。 ２２ ．变电所应尽量靠近负荷 中心 ，以缩短配 电半径 ，减 少
耗 ；Ｐ 为变压器 的短路损耗 ；Ｂ为变压器 的负载率。 Ｋ ３１ ．降低 空载 损耗。 Ｐ 作 为变压 器的空载损耗 ，又称 为 Ｏ
铁损 ，它是 由铁心的涡流损耗及 漏磁损耗组成 ，其值与铁芯 材料和铁芯制造工艺等有关，而与负荷 大小无 关，所 以变压
器应选用节能型 的油浸 变压器 或干式变压器 ，它们均 采用优
建立和健全节能理念 ，通过科学 的管理 、精 心的考虑 ，反复
据 具 体 情 况具 体 分 析 。 ６结 语 ． 总 之 ，无论 是 供 配 电 系统 、变 压 器 系 统 、 电动 机 动 力 系 统 、 照 明 系统 或 者 其 他 用 电设 备 ，都 有 着 节 能 的 巨大 潜 力 。 为 实现 “ 电 能 、 降 电耗 ” 的 目的 ，建 筑 电气 技 术 工 作 者 应 节
线路损耗 ，电力用户内部变电所 之间宜敷设联络线 ，根据 负 荷情况 ，可切除部分变压器 ，从而减 少损耗 。 ２３ ＿降低线路 电阻 ，线路截面选择要与国际接轨 ，推广应 用 ＩＣ ８ — ３ ２１ ９ “ Ｅ ２ ７ ～ ／９ ５ 电力 电缆截面 的经济最佳 化” ，按 经济 电流密度 法合理选择导 线截面 ，以减 少损耗。此外 ，对 于环形供 电方式 ，为降低线 路的电阻值 ，将开式 网运行改为 闭式网运行 ，同样可明显降低线路损耗。 ２４ ．传输上 可以采用提 高电压等级 的方法。通过计 算可
３３ ＿选择适宜 的负载率 。根据公 式 Ｂ＝ＳＳ ／ Ｎ，Ｓ 为 变压 Ｎ 器额定容量 ，Ｓ 为变压器运行中的实际容量 ， Ｂ２ Ｋ Ｐ 用微分求 其极值 时，是在 Ｂ＝５ ％时每千 瓦的负荷 ，此 时，变压器 的 ０ 能耗最小 ，但在ｐ ５ ％负载率时仅减 少变压器 的线损 ，并未 ＝０ 减 少变压器 的铁 损 ，因此 ，也不是最节能 的。综合 多方面 因 素 ，同时考虑变压器在使用期 内预留适 当的余量 ，变压器最
组 由△接法改为Ｙ 接法。负载率低不仅效率低 ，还会降低功率
因数。
４１ ．选用高效率电动机。提高电动机的效率和功率因素 ，
是减 少 电动 机 的 电能 损 耗 的主 要 途 径 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 与普 通 电 动机 相 比 ，
高效 电动 机 的效 率要 高３ ％～ ６ ，平 均 功率 因数 高 ７ ％ ％一 ９ ，总损耗减 少２ ％－ ３ ％ ，因而具 有较 好的节 电效果 。 ％ ０ － ０ 所 以在设计 和技术 改造 中 ，应选 用Ｙ Ｚ Ｚ 等新 系列 高 、Ｙ 、Ｙ Ｒ
灯 具安装功率。⑧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 ４ 电动机动力系统节能 ． 降低 电动机 电能损耗 的主要途径是提高 电动机 的工作效 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 ；④ 采用合理 的控 制方式。充分利 用天然 光的照 度 变化 ，决 定 电气照明点亮的范围 ，实行一般 照明的分区控
电 能损 耗 与 电流 强度 的平 方成 正 比 ，与 运 行 电压 的 平 方 成 反 比 ，在 额 定 电压 允许 波 动 的幅 度 内 ，适 当提 高 运 行 电压 可 显 著 降 低 线路 的 电能损 失 。
３变压器节能 ． 变压器 的损耗主要分为两部分 ：①与负载无关的空载损 失。变压器空载时，空载 电流 １ ＂ ４ ，在绕组中引起的铜损 ０Ｅ ￣ １ Ｐｕ ｃ 可忽略不计 ，空载损失Ｐ 可视 为与铁损Ｐｅ Ｂ Ｏ ｆ｝ 等。而铁损 由磁滞损失与涡流损耗 组成 ，这两项 损耗 近似 与一 次线路 电 压 Ｕ的平 方成 正比，只要运行一 次电压不 变，则铁损不 变 ； Ｉ
控制装置来改变 电动机 的输入 电压和频率 以实现 电动机的调 速。与其他 方法相 比，变频调速具有 自身损耗小、效率高 ， 调 速 精 度 高 的优 点 ，通 过 微 机 还 可 以进 行 闭 环 自动 控 制 ，是
理 想 的 调 速 方 法 ，尤 其 适 用 于 高 层 建筑 中 水 泵 、 风 机 、 电梯 等 电动 机 的调 速 。
知 ，当 电压 提 高 １ ％ ，线 损可 降低 １ ．％ ， 因此 ，提 高 电压 Ｏ ７４
这部分损耗 ：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 ；用静 电电容器进行 无 功补偿。 电容器产生的超前无功 电流 ，可以抵消 用电设备 的 滞后无功 电流 ，从而达到提高功率因数 ，同ＩＸ减 少整体 无 ￣ － ， ｊ －
从而大大节约 了人工照明 电能 ｉ② 选用高效光源。照明设计
规范规定 了各种场所的照度标； 隹、视觉要求、照明功率密度
等。照度标 准不可随意更改 ，这就需要有效地控 制单位面积
电动机 、线路等的损耗 ，降低变压器的运行环境温度 ，平衡
三 相 负荷 ，合 理 选 择 变压 器 的 接线 方式 等 因素 。
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 （ 有 电容 配
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
质 冷轧取 向硅钢片 ，由于 “ 向”处理 时硅钢 片的磁 畴方向 取
技 术 ，是 当前 我国节 约 电能的措 施之一 。采用 变频调 速装
置 ，使 电机在 负载下 降时， 自动调节转速 ，从而与 负载的变 化相 适应 ，即提 高 了电机在 轻载 时的效率 ，达 到节能 的 目
的 。 变频 调 速 是 通 过 由 电子 元 件 组 成 的 变频 器 及 相 应 的辅 助
一 叶 海 涛
１ ． 电气节能设计的要点研究 建筑
供配 电系统中的用电设备 ，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 ，并从系统中经过高低 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 。 可 以 采取 以下 措 施 来 降低
１ ％ 左 右 。 当 电动 机 的平 均 负载 为７ ％ 以上 时 ， 电动 机 的 效 ０ ０
５２ 提高供 配电系统 的功率 因数。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。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
功 电流 的 目的 。
传输 ，是降低线损的有效途径 。 ２５ ．提高功率 因数 ，减 少电能损耗。线损与电力用户的功 率 因数 的２ 次方成反 比，故提 高功率 因数也是 降损的有效措 施。提高功率因数 ，可从合理选 用电气设备容量及装设并联
补 偿 电容 器 两 个方 面着 手 。
对 于 供 电线 路 ，应 从 以 下 几个 方面 考 虑 减 少 线 路 损耗 ：
① 尽量选用 电阻率较小的导线 ；② 设计 线路尽量走直 线 ，在
低压配 电中尽可能不走回头路 ，变 电所应靠近负荷中心 ，以
减小供 电半径 ：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 电压降等要求的前提下 ，在 选定线截面时加大１ ，虽然增加 了线路费用 ，但由于节约能 级 耗而减 少了年运行费用 ；④在输送功率不变 的情况下 ，由于
②与负载成平方 比的负载损失。变压器有 载时，除了固定铁
２供配 电系统节能 ． 损外 ，还 存在 由于 电流通过 １ 次、２ 次线圈的 电阻损耗 ，即铜 耗 Ｐ ｕ 不 同负载 条件 下 ，变 压器 的 总损 耗 为Ｐ ｕ ｆ 之 ｃ在 ｃ 与Ｐｅ 和 。 变压器 的有 功功 率损 耗 可 用下 式表 示 ：△ Ｐ Ｐ ＝ ０＋ １ ３ ２ Ｋ，式 中：△Ｐ Ｐ 为变压器的有功损耗 ；Ｐ 为变压器的空载损 ０
采用高效节 能型 电动机 ，如Ｙ ｘ系列 高效 电动机又 比Ｙ 系列 电 动机效率提高３ ％。要根据负载情况选用容量合适的 电动机。 电动机效率指标是指在额定 负载运行下的数值 ，在非额定负 载下 ，其数值一般 比额定值时低。 电动机在负载率为７ ％一 ５ １０ ０ ％之间运行效率最高。在此负载率范围内使用 ，节 电效果 最好。一般来讲 ，选择 电动机 的额定功 率比负载实际功率高