电气节能在工业电气设计中的体现

张越 陈思远 高媛 吕于韬

摘要：随着当前社会大众以及各个行业领域能源消耗量的不断增加以及日益严重的环境污染形势作用，如何保护环境并节约能源，已成为备受各方重视的课题之一。研究表明，我国社会经济的快速增长是以高能耗为代价实现的。因此，工业耗能作为能耗大户之一，已经成为危及社会可持续发展的关键性因素之一。在构建资源节约型社会的客观发展目标下，将电气节能技术引入工业电气设计领域中是非常必要的。

关键词：工业电气；电气节能；设计

一、电气节能的具体方案

1.1厂内电气的节能系统必须以工业企业自身使用情况为主。厂内的电度表以及工作平台都应采取智能化模式，在该有的电能采集系统为铺垫，结合目前智能的机械设备来打造一个全自动化的工作平台。另外，增设一个变电站监控室来加以规范企业的用电情况，用电量的采集以现代高速工业总线通信技术为主要方式。为了提升监控室的科技化，采用计算机系统来研究开发相应的管理系统以及制度方案，更好的设计一个可持续发展的用电模式。同时，企业应该搭建一个互联的网络，各个厂房都可以同步更新变电所的使用現状。

1.2集成化监控以及调度优化工作平台是电气节能的必要环节。根据工业企业的用电情况分析，分布式结构的集成化监控以及搭建优化的工作平台是工业企业最适合的方式。就目前来说，电气节能的设计的主要基础是企业自身的实际用电情况而设，这样的电气设计比较贴切企业的本身。如图1所示，监控系统的主要结构是根据现场总线网络而设，另外电气节能设计的布局也要内部高速计算机局域网网络的配合，才能达到优化企业的供电方案以及电气节能的效果。这个监控系统分为两大部分，第一部分的功能是实现自动化以及通信，不仅可以监控企业配电网地层呢过设备的情况，同时也可以及时与厂内的监控系统保持紧密的联系；第二部分的功能是实现信息、资源共享，集成监控体现在联合了车间级监控主机、厂内变配电站这两大主体，以便于更好优化企业整体的用电方案。

二、波抑制与无功补偿

2.1低压配电室一般出现动态变化中，是因为自身的低功率因数以及低含量的谐波而导致负载水平的，从而引发一系列的无功补偿不佳的问题。对此，智能化无功补偿装置是优化企业低压配电室的有效途径，无功功率的补偿可以在该装置下实现分级、动态方式等。将无功功率提升为0.98左右。电容器装备需要有一定的控制与投切，可在黄纸内将智能化无功补偿设置一定的投切安全区域。基于该设置，自动切除的功能会在电容器处于非安全区域的时候启动，以便于安全区域有合适的补偿电容器自动投入，避免电容器运行中产生不利的因素。

2.2低压配电室处于高含量的谐波以及合适的无功功率因数下，内部的变频器以及蒸馏装置会受到动态的影响，甚至涉及到系统谐波含量的变化。对此，工业企业所采取的方式是以自身的用电情况为主，针对特定次数谐波进行多组单调谐无源滤波器等，在一定程度上可以消除大部分的谐波对于工业电气系统的影响。另外，多组单调谐无源滤波器的成本较大，为了降低企业的经营费用，可以采取单调谐无源滤波器来处理谐波严重畸形且电流幅值较大的领域。

2.3低压配电室处于高含量谐波以及低无功功率因数的情况下，谐波可能因为电容器装置的单独接触或是直接的无功功率补偿而被放大，影响了工业电网系统因谐波污染而降低效率。对此，谐波治理需要无功补偿的辅助才能有效解决企业的用电问题。与第二种方式不同的是，基于该情况，应该采取混合型动态有源滤波系统来加强对整流装置的管理，高达 380 伏的电网将通过有源滤波系统进行注入谐波信号。同时，谐波治理可以根据电网的动态情况来加以控制，以便于更好治理的无功补偿的缺陷。

三、积极采用先进的节能途径

3.1构建电气智能控制系统

微电子技术、网络技术以及通信技术等先进技术的迅速发展为建立一个可以对工业电气用电情况进行实时监控的系统成为可能。这种智能节能系统可以根据需要采取调节控制，降低不必要的电能消耗。如走廊内的照明、排风系统的工作时间、空调的使用情况等，使设备在满足功能需要的情况下最大限度的节能。

3.2利用好天然光源

太阳光是永不枯竭的洁净能源，在照明节能的实施工程中应当充分加以利用。如在设计中充分考虑建筑物的采光情况，将采光和照明有机的结合起来。白天尽可能地利用利用导光管、采光搁板、反射高窗、棱镜窗等使建筑物内获得稳定的光照条件。还可以利用光伏发电系统，将收集的光能转化为电能进行照明，这种方法广泛的用于室外的街道照明中。

3.3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。如果补偿只设置在6/10kV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。

3.4改善灯具控制方式

面积较小的房间宜采用一灯一控或两灯一控；面积较大的房间采用多灯一控的方式，但每个开关控制的灯数不宜太多，也应考虑适当数量的单控灯；建筑内的楼梯间、走廊等公共通道的灯具宜采用光电、声控开关控制；在远离侧窗的天然采光不足的区域内的电气照明，宜采用光电控制的自动调光装置；室外宜采用程序控制或光电定时开关控制。

3.5变电所应尽量深入负荷中心

一般来说，工业的负载多为低压交流380V，假如间隔非常远的话，为了满足启动压降等的规定，要适当的把电缆截面变宽，此时就会导致资源浪费。因此，假如厂区非常大，最好是使用恰当的供电半径，布局很多的变配电装置，缩减线路间距，此时耗损就变低了。很多工程在最初的设计的时候不是很合理，电气相关的工作者没有参加到方案的设计中，等到发现问题的时候再调节就会对整体产生很大的影响。因此，在设计的时候必须和总图比对，最好是把变电布局在负载的中心位置。如果实在没有办法按照此举来处理，就要布置很多的变电所，尽量保证它们处在负载的中心位置。假如存在爆炸区，在确保规范合理的前提之下，把变电所布局到远离爆炸区的地方，而且把屋内外的地坪高度错开，这样就可以实现节能的目的了。

四、结束语

对于工厂来讲，它的节能工作是当前非常关键的一个工作，它的系统性非常强，需要工作者对项目的具体特征和地质条件等都有很好的了解。所以，设计人员不应该只是为了节省时间而是用之前的数据，会导致方案无法发挥真正效益。在符合基础的设计规定之后，要认真分析设备效率，从经济以及工艺等多个层次比对，选择最为恰当的方案，这样才能够发挥出节能的意义。

参考文献

[1]刘惠萍，张一鸣.电气设计中节能问题初探[J].建筑节能，2011（4）.

[2]袁锦华.浅谈工业厂房照明设计的节能措施与工艺[J].广东科技，2012（8）.

[3]马宇超.建筑电气节能措施的几点思考[J].民营科技，2011（7）.

（作者单位：中国五洲工程设计集团有限公司）