浅谈市政工程电气节能设计

熊甜

摘 要：随着市政行业的迅速发展其消耗的能源也在迅速增长，而消耗的能源大部分都是以电能的方式消耗的，因此在能源日益短缺的今天，关于市政工程电气的节能问题显得尤为重要。文章叙述了市政电气节能的重要性，从设计角度提出合理设计供配电系统、优选电气设备、照明灯具、优化智能控制系统等方面，对市政工程电气节能设计进行了分析。

关键词：市政；电气设计；节能

引言

随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，受到人口增长和经济发展的影响，环境问题越来越突出。目前，世界各国都采取了一系列措施来减少污染，改善环境。其中，能源消费日益增长，成为制约人类发展的最重要因素。节约能源是指增加能源利用，减少能源消耗的一系列行为，是关键的也是最直接有效的解决能源问题的重要措施。

“十二五”期间，中国城镇化发展进入新阶段，预计城镇化率年均提高，到2015年达到52%左右，到2030年达到65%左右。我国的市政行业也进入高速建设和发展期。根据《中华人民共和国节约能源法》所称节约能源，是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。如何做到节能，是目前市政电气优化设计的核心问题所在。这也是未来市政工程电气节能技术的攻关方向。

1 市政工程电气设计概况

市政是指城市道路、桥梁、给排水、污水处理、城市防洪、园林、道路绿化、路灯、环境卫生等城市公用事业工程。

市政工程电气设计包括供配电系统、变配电系统的保护、配电设备、照明、防雷与接地、智能自动化控制、火灾自动报警系统等。市政工程电气系统节能，首先应从设计阶段着手，通过技术优化，结合经济、社会效应等条件实现节能目的。在设计阶段应以优化设计为主切入点，其中供配电系统节能设计、节能设备的选择、照明节能设计、智能自动化控制的优化设计，通过切实可行的具体措施，可以达到节能效果。以下是具体的市政工程电气节能设计措施。

2 供配电系统节能设计

在一般大型市政工程项目中，负荷等级通常为二级。因此，可靠的供电系统是保证项目运行的基本保障。其供配电系统的节能措施，应灵活考虑布置变电站。将变电站尽量布置在靠近负荷中心的位置，这样电缆的初始投资大大降低，同时，也有效地减少因距离问题而产生的线路损耗，起到降低供电成本的作用。变电站的位置选择同样影响供电的安全性能。越靠近负荷中心供电，稳定性越高。

变压器是供配电系统的“心脏”，如何合理的选择变压器，是关系到整个供配电系统的最重要因素。在考虑选择方案时，应根据负荷容量及分布情况，对负荷进行合理分配，确定变压器供电范围。同时考虑变压器效率，再从经济角度根据年投资和年运行费用，选取负荷与容量相配的变压器，并使其工作在高效区内。一般情况下负荷率在30%～75%时，是经济运行区，负荷率在50%～60%时，变压器效率最高。同时防止变压器轻载或空载运行，以达到变压器节能的目的。目前，我国推荐使用节能型变压器型号为油浸式变压器S11系列、干式变压器SC10系列以及非晶合金变压器SH11系列。

同时，在工程设计中，也应当做到尽量使供配电系统简单化。减少配电级数，一般不超过三级，易管理维护，可降低电能损失，提高配电系统运行的稳定性。

另外，功率因数是评价配电系统经济运行的重要标志之一，大量的无功电能消耗设备使用效率。因此，合理的使用无功补偿装置，如动态补偿无功装置，可以提高功因素达到节能目的。

3 节能设备的选择

节能设备的选择首先应考虑合理、合适地降低设计参数，避免不必要的功率浪费。其次在选择设备时，应采用新技术、新工艺的节能设备。在市政工程中，大型负荷供电设备有如污水厂或泵站的各类水泵、提升泵、大型风机等。电机硬启动时，启动电流是额定电流的4～7倍，当电机的容量相对较大时，过大的启动电流会导致配电网络电压急剧下降，严重影响同电网其他设备的正常运行，甚至引发功率振荡，使电网失去稳定。同时，起动电流中含有大量的高次谐波，会与电网电路参数引起高频谐振，造成继电保护误动作、自动控制失灵等故障。因此，一般风机水泵类大型负荷可采用变频器或软起动器。变频器控制电机原理是在调速时使电机保持恒转矩，频率随电压调整正向波动，当到达最高频率时，电压和供电电压相仿，以达到让电机平稳启动，减少电机启动瞬间的大电流对电网的冲击的目的。同样还有使用软启动器启动电动机时，输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。

4 照明节能设计

市政工程中的照明设计主要分为建筑照明和道路照明两类。根据《建筑照明设计标准》（GB50034）以及《城市道路照明设计标准》（CJJ45）的节能要求规定，可从光源及其附属装置的选择、照明设计方案三方面进行优化。

在建筑照明中，如厂房、车间、泵房应采用高效节能型光源，大型车间、泵房、厂房等开阔型空间建筑优先考虑采用高压钠灯、LED灯、金属卤化物灯、等高效节能型光源。仪表间、配电室、办公室、值班室等场所应采用三基色细管径荧光灯、紧凑型荧光灯等。在道路照明中，可选用LED、高压钠灯等气体放电灯，且气体放电灯线路功率因数不应小于0.85。同时，在条件合适的地方，可考虑使用太阳能、风光互补等新型清洁型能源路灯。灯具附属装置的选择也可以起到节能作用，不同类型的镇流器，其功耗有所不同。目前市面上主要有三种整流器：普通电感型、节能型电感型、电子型。在考虑照明节能时，建议使用低损耗的镇流器。

设计时可考虑智能照明控制系统的应用，使照明灯具控制方式更加合理。智能照明控制系统包括智能调光、开关调节、延时控制、场景设置等，是借助于各种不同的“预设置”控制方式和控制元件，对不同时间、不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现照明人性化，提高管理水平，延长灯具使用寿命，节约能源。

5 智能自动化控制的优化设计

随着计算机网络、控制技术的发展，信息交互沟通已覆盖工厂的现场设备层、控制和管理各个层次。大型市政项目，如污水廠、自来水厂、大型泵站、城市综合管沟等，这些都需要自动化控制系统。自动化系统的投资占设备总投资的10%左右，但发挥的作用却是巨大的。采用控制中心的智能化精确控制系统，结合项目实际情况，采取相应的措施对系统进行节能。自动控制能够按照指令或预设程序对机器设备、分析仪表、检测按照规定指令进行自动作业。起到降低劳动强度，保障生产质量、提高工作效率的作用。目前，工业控制化网络正在向有线和无线相结合的方向发展，无线技术及智能传感器技术的结合，为各种自动化设备的通信提供了更灵活的网络拓扑结构和高宽带数据链路，进一步发展了工业控制的通信性能。能够对控制系统的节能起到很好的节能效果。

6 结束语

在市政工程的电气设计中，设计人员应充分重视节能设计。从设计阶段着手，综合考虑安全性、可靠性、经济性等方面，选择合理的供配电系统方案、采用先进高效节能设备、利用科学的控制及管理手段，为整个项目的后期运行节约能耗打下基础。

参考文献

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