電氣職稱論文(2)
電氣職稱論文
副標題#電氣職稱論文篇二
淺析工業電氣設計中電氣節能
【摘 要】隨著大量節能型變壓器產品的普及，有很多設計單位仍在使用S7等系列變壓器。本文是筆者根據多年的工作經驗，從供配電系統的設計、控制系統的設計、照明系統的設計、設備的選擇幾個方面介紹了采取何種措施能達到節能減排的目的，實現方案的安全性、經濟性及節能性。
【關鍵詞】電氣設計;電壓;水平;電氣節能
前言
依據調查統計資料顯示：我國的國民生產總值增長率與能源消耗增長率比例為：1：1.5，但是標準的國民經濟增長率與能源消耗增長率應該為：1：0.8。通過比較得出：我國的節能工作還有待提高。盡管我國地大物博，但是資源仍然不夠用，因此，要實現可持續發展，就要做好資源的有效利用，其中最重要的是要做好節能計劃，在安全性能、節能性等方面都要做好規劃，按計劃實施。
1 供配電系統的合理設計
工業電氣與普通民用電氣的主要區別是：用電負荷等級高，用電設備相對密集，對連續性供電的要求較高。為達到節能的效果，從以下幾方面進行考慮。
(1)供配電系統的環節不宜過多，盡量做到簡單可靠。過多的配電環節會造成額外的能量損耗。這也是規范規定“同一電壓等級供電系統配電級數不宜多于兩級”的原因。
(2)應合理選擇設備的供電電壓水平。同等情況下，電壓水平高，損耗相對較小。如工業、企業大量使用的壓縮機、循環水泵等，常采用6/10kV供電，既降低了供電線路上的電流，又減少了銅損耗，還能減少銅材的浪費。
(3)變電所應盡量深入負荷中心。大多數情況下，工業、企業內的負荷多為低壓交流380V，若距離過遠，為滿足起動壓降和運行壓降的要求，增加電纜的截面，勢必造成銅材的大量浪費。所以，如果廠區面積過大時，應采用合理的供電半徑統一籌劃，設置多個變配電裝置，縮小線路的距離，降低損耗。如果有爆炸危險區存在，在滿足規范的前提下，可將變電所設置在爆炸危險區外，將室內外地坪高度差提高至0.6m，就能達到降低能耗的效果。
(4)采用功率因數補償。在工業企業中大多數用電負荷為機泵。在SH3038―2000《石油化工企業生產裝置電力設計技術規范》推出后，石化裝置設計人員將低壓補償取消，這種做法有欠妥當。如果補償只設置在6/10kV側，低壓側不進行補償，負荷較多時配電變壓器的數量會相應增加或變壓器容量會相應增大，很容易造成額外的電能浪費。所以，應采取就地補償原則，從設計上保證節能，可即變壓器后側進行相應的補償，在同樣負荷率的情況下，使變壓器的效率提高。
變壓器的合理選擇：變壓器是設計人員使用量最多，但又常是設計最不合理的設備之一。分以下兩種情況：
(1)在目前已有的大量節能型變壓器產品推出的情況下，有很多設計單位仍在使用S7等系列變壓器。很多電力部門往往將大城市的老變壓器拆除后移至城鄉結合部或鄉村使用，不但造成大量電力損耗，還增加了低收入人群的額外支出費用。所以，設計人員應嚴把設計關，從源頭杜絕再使用國家淘汰產品和落后產品變壓器。盡量考慮選擇損耗較小的節能型變壓器，如S9、S10、S11、SC9、SC10等。節能型變壓器在制造鐵心的硅鋼片、鐵心的制造工藝上都有較大的改進，有利于減小變壓的空載功率損耗。
(2)變壓器的容量和數量也與節能有關。工業企業由于用電要求較高(多數為一、二級負荷)，所以在設計時一般總會按照互為全備用(即單臺變壓器的負荷率不超過50%，由兩臺變壓器承擔用電負荷)的思路。可以對一、二級負荷采用互為全備用的方式，對于三級等負荷，完全可另設變壓器，將變壓器的負荷率提高到75%左右，這樣雖然增加了變壓器的數量，但變壓器總容量降低了，減少了部分無功損耗和有功損耗。當然，增加變壓器的臺數也會造成損耗和建筑物面積的增加，各種因素要綜合考慮才能達到最佳效果.
2 控制系統的合理設計
在工業企業生產裝置和生產線上往往有集散控制系統或者可編程邏輯控制器參與邏輯控制，是為了提高系統自動化程度，減少人工成本。在以往的設計中，為了減少一次性生產成本投入而減少DCS點數，將應控制的起動和停止由一個繼電器輸出控制。如采用1個繼電器接點控制，則DCS采用的不間斷電源(Uninterrupted PowerSource，UPS)容量往往會比采用2個繼電器控制時的UPS容量大，即使增加了輸出I/O卡件，也能達到很好的節能效果。
采用兩個繼電器的控制方式優點如下：如果裝置第一次是在開起現場，當順利開起后，轉換開關在旋轉的過程中運行的設備不會停止;而選擇1個繼電器輸出控制設備起停時，轉換開關在旋轉的過程中運行的設備會停止。
3 照明系統的合理設計
工業、企業電氣照明設計并沒有民用建筑照明設計復雜，但是在裝置中同時使用的燈具量大。
(1)過去通常采用的燈具為汞燈、鈉燈、金鹵燈，這些燈具在工礦企業當中使用量大、面廣，也發揮了其應有的作用，但在新興光源的推出后逐漸失去了原有的主導地位，光效低、壽命短、功率因數低，起動時間長等缺點，已經不能滿足現代石化企業的照明要求。所以，現在推出了電磁感應燈、LED燈等光源，這些已能完全滿足用戶的要求，如表1所示。雖然價格稍高，但隨著推廣，費用會逐漸降低。
表1 各種光源參數對照表
注：參照《工廠常用電氣設備手冊》和廠家樣本。
(2)過去對光源的控制不能達到節能的效果。如采用適當的措施，如光控、時控、穩壓輸出等，則每年可以節約大量的電能。
(3)新的照明設計標準對節能部分進行了增加，對主要功能建筑物的功率密度值進行了限制，如GB500342004《建筑照明設計標準》的第6.1.2～6.1.7條中對于“高于或低于規定表格內的照度值時，照明功率密度應按比例提高或折減”的相關條目就充分體現了我國對照明節能上的重視。
4 科學選取設備
機汞是工業及企業的主要用電負荷。盡管電氣專業人員不負責選擇機汞，但是仍然能夠在設計準備時期給出較科學的意見。假如所選的電機功率較大，可以提高運轉時的安全性，但是在輕載和空載時由于要消耗較大的電能往往導致工作效率低，因此可以對此類電動機安裝變頻調速器，既可以提高工作效率，還可以更加節能。
5 小結
總而言之，電氣設計人員要盡心盡力地完成設計工作，從安全性能、節能性、經濟性等多方面進行研究，最終選取科學的供配電規劃，進一步改善計劃后，投入實施，在提高社會效益和經濟效益上面盡自己的一份力量。
參考文獻：
[1]王兆安，劉進軍.電力電子技術(第五版) [M] .北京： 機械工業出版社， 2011.6.
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