摘　要：文章根據(jù)居住小區(qū)環(huán)境及設(shè)備運(yùn)行的特點(diǎn)，著重分析了供配電系統(tǒng)中線路和主要設(shè)備電能消耗的形式，并從降低線損及變壓器和電動機(jī)等設(shè)備的選擇、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及管理方面進(jìn)行探討。提出降低居住小區(qū)電能消耗的若干節(jié)電技術(shù)措施和具體方法，對其他物業(yè)管理企業(yè)亦有參考價值。

關(guān)鍵詞：線損　運(yùn)行電壓　變壓器　電動機(jī)　變頻調(diào)速　無功補(bǔ)償　照明　節(jié)電措施

1　前 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展，房地產(chǎn)業(yè)投資、開發(fā)、銷售整體形勢發(fā)展越來越好，一個個新興居住小區(qū)如雨后春筍般拔地而起，但居住小區(qū)的能源利用率卻較低。因?yàn)殡娔茉谖飿I(yè)管理成本中占有相當(dāng)比重，如何節(jié)約和有效使用寶貴的電能，就看物業(yè)管理公司的管理者水平了，既要達(dá)到消費(fèi)電能帶來的享受，又不致過度的浪費(fèi)。近年來居民小區(qū)供暖時間較過去長了，從而導(dǎo)致了鍋爐供暖動力系統(tǒng)耗能的增加。小區(qū)路燈照明要由單純的亮變?yōu)檎嬲?ldquo;靚”，也有個節(jié)能降耗問題。因此居住小區(qū)的供配電系統(tǒng)的節(jié)能降耗問題更顯得重要。

2　降低供配電線路損耗

線損是供配電線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。居住小區(qū)的供電線路一般為10kV或35kV、380V/220V系統(tǒng)。特別是較早規(guī)劃設(shè)計(jì)的居住小區(qū)采用架空或電纜供電。隨著電氣負(fù)荷的增長，供配電線路并未進(jìn)行技術(shù)改造，從而導(dǎo)致供配電線路在非經(jīng)濟(jì)狀態(tài)運(yùn)行。大量電能損耗在了供配電線路上，致使供電電壓質(zhì)量下降。為解決上述問題，應(yīng)采用經(jīng)濟(jì)電流密度確定導(dǎo)線和電纜截面進(jìn)行技術(shù)改造，降低線損。我國規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度見表1。多年的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：對鍋爐供暖動力系統(tǒng)，用電負(fù)荷穩(wěn)定，即使遇到寒冷的冬季，將備用的鍋爐循環(huán)泵投入運(yùn)行，用電負(fù)荷最大值也在原設(shè)計(jì)計(jì)算值范圍之內(nèi)。加之冬季的環(huán)境溫度對導(dǎo)線和電纜散熱好，所以按表1參數(shù)選擇導(dǎo)線和電纜截面是可行的。

我國規(guī)定的導(dǎo)線和電纜經(jīng)濟(jì)電流密度(A/MM2)表1

如按表1參數(shù)選擇給居民住宅樓供配電的導(dǎo)線和電纜顯得裕度較小，還應(yīng)充分考慮到供電線路的電壓等級、初始投資、安裝施工、用電負(fù)荷功率因數(shù)以及整個電纜經(jīng)濟(jì)壽命中損耗費(fèi)用之和達(dá)到最小等因素。

隨著人們生活水平的提高，家用電器不斷地涌入家庭，居民用電負(fù)荷增長很快，特別是在夏季，居民用電負(fù)荷出現(xiàn)高峰，按表1參數(shù)選擇給居民住宅樓供電的導(dǎo)線和電纜電流密度時應(yīng)留有1.5倍的裕量(參見表1括號內(nèi)數(shù)值)。根據(jù)北京地區(qū)1992年～2000年8年期間居民用電量情況統(tǒng)計(jì)分析，居民用電量年平均增長率為16%。居民用電量的增長率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他行業(yè)用電量的增長率，居民用電量的增長還有很大空間。居民用電量占全社會用電量的比例目前在12%(北京地區(qū))。中西部地區(qū)居民用電量遠(yuǎn)低于這個比例，說明居民用電量增長空間極大。根據(jù)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，居民用電量增長到占全社會用電量的30%左右時就會保持在一個相對穩(wěn)定的水平，應(yīng)考慮到居民年用電量平均增長率約16%這個重要因素。為降低供配電線路損耗，可采用增設(shè)并聯(lián)導(dǎo)線和電纜或其它技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)降低損耗。

現(xiàn)舉一實(shí)例，一居民住宅樓3200m2，48戶，1988年設(shè)計(jì)時按10W/m2計(jì)算，計(jì)算負(fù)荷Pjs=19.2kW,計(jì)算電流Ijs=Pjs/×Ue×cosφ=19.2/×0.38×0.9=32A。1999年夏季用電負(fù)荷最高峰時日平均最大負(fù)荷Pav.max=48kW,日平均最大負(fù)荷電流Iav.max=81A,由于年最大負(fù)荷利用小時數(shù)少于3000小時，取經(jīng)濟(jì)電流密度Jjil=3A/mm.2，導(dǎo)線截面Sjil=Ijs/Jjil=32/3=10.6mm2,實(shí)選氯丁橡皮線BXF-3×16+1×6mm2架空線。1999年供配電技術(shù)改造時，選取經(jīng)濟(jì)電流密度2A/mm2,導(dǎo)線截面Sji2=Iav.max/Jji2=81/2=40.5mm2，為中遠(yuǎn)期居民用電負(fù)荷增長留有余地，實(shí)選氯丁橡皮線BXF-3×70+1×25mm2取代原供電架空干線。

電纜長度102m，忽略感抗影響，電阻R16=0.136Ω，R70=0.032Ω,有功損耗ΔΡ16=3×I2av.max×R16×10-3=3×812×0.136×10-3=2.676kW，ΔΡ70=3×I2av.max×R70×10-3=3×812×0.032×10-3=0.629kW。兩路不同截面的導(dǎo)線有功損耗之差ΔP=ΔP16-ΔP70=2.676-0.629=2.047kW。負(fù)荷高峰季100天，平均每天用電20小時，共計(jì)2000小時，節(jié)電量ΔW=ΔP×t=2.047×2000=4094(kWh)。

由計(jì)算結(jié)果可知，在相同用電負(fù)荷條件下，不同的導(dǎo)線或電纜截面功率損耗差異非常大。此例中把原供電干線截面更換為70mm2，僅一個用電負(fù)荷高峰季就可節(jié)省電能4094kWh，折合1068元。采用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的電纜，節(jié)約電能的價值只需3年就可收回投資。在電纜剩余的壽命期內(nèi)節(jié)約的電費(fèi)價值便更容易計(jì)算了，這就是物業(yè)管理公司的利潤啊!一個居住小區(qū)供配電干線少則幾十條多則上百條，不同程度的存在著上述現(xiàn)象。目前筆者供職的物業(yè)管理公司管理6個居住小區(qū)，粗略計(jì)算全部改造后每年可節(jié)電16萬kWh,折合6.3萬元。上述有功損耗是在用戶電能表與變配電室的低壓配電柜之間的供電干線產(chǎn)生的。而在一些企業(yè)，供電部門只查抄變配電室的高壓計(jì)量表或低壓計(jì)量表，那在供電干線上產(chǎn)生的有功損耗只能由物業(yè)管理公司來承擔(dān)了。上述計(jì)算是有功損耗部分，還有節(jié)約了的無功損耗，降低了無功損耗的顯著效益提高了居住小區(qū)供配電網(wǎng)的功率因數(shù)、減少了負(fù)荷電流，從而提高了居民住戶的電壓質(zhì)量。這都是經(jīng)濟(jì)效益啊!

電纜的有功損耗與截面關(guān)系如圖1所示。

3　適當(dāng)提高供配電線路的運(yùn)行電壓和功率因數(shù)

一些較早規(guī)劃設(shè)計(jì)的居住小區(qū)供配電線路仍在較大的用電負(fù)荷狀況下運(yùn)行，用戶終端的電壓質(zhì)量很差，單相電壓降低到170V，日光燈啟動受到影響，白熾燈發(fā)出昏暗的光線。鍋爐引風(fēng)、鼓風(fēng)電機(jī)啟動也十分困難，產(chǎn)權(quán)單位沒有足夠的資金進(jìn)行技術(shù)改造。在這種情況下，可通過合理地選擇變壓器的分接開關(guān)，適當(dāng)?shù)靥岣吲潆娋€路的運(yùn)行電壓，就可以顯著地降低線損。在帶負(fù)載運(yùn)行的條件下如能采用有載調(diào)壓變壓器自動地進(jìn)行分級調(diào)壓就更方便了。適當(dāng)提高運(yùn)行電壓，可降低線路功率損耗。見表2。

提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)也是降低線損的有效措施，功率因數(shù)提高后，供電干線負(fù)荷電流下降，線損可有效地降低。具體方法是：

(1)在住宅樓總配電箱進(jìn)戶處安裝智能型無功功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，這種裝置可隨用電負(fù)荷的大小、功率因數(shù)的高低自動投入和切除電容器。

(2)在鍋爐供暖動力系統(tǒng)22kW以上的電機(jī)旁采用末端補(bǔ)償電容器提高功率因數(shù)，末端補(bǔ)償可直接向電機(jī)提供無功功率，降低了在供電線路上的無功損耗。這是一種比較合理，投資少，見效快的節(jié)電措施。

移相電容器在供配電系統(tǒng)中裝設(shè)位置、低壓成組補(bǔ)償和分散補(bǔ)償?shù)碾妷号c電流向量圖。如圖2。

4　電力變壓器容量的合理選擇與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

在居住小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，一般都按計(jì)算負(fù)荷為依據(jù)來選取變壓器容量的。在實(shí)際運(yùn)行中，其運(yùn)行負(fù)荷并不等于計(jì)算負(fù)荷，而是隨季節(jié)而變化的，甚至在24小時內(nèi)負(fù)荷變化也很大。居住小區(qū)的運(yùn)行負(fù)荷曲線如圖3所示：

如圖3中負(fù)荷曲線所示，在一年四季中負(fù)荷率變化從42%～93%。在小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)行電氣管理中，應(yīng)該十分重視變壓器容量的合理選取。

當(dāng)居住小區(qū)的建筑面積大于5萬m2以上時，在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時就應(yīng)考慮選取2臺560kVA以上的電力變壓器并聯(lián)運(yùn)行，充分發(fā)揮變壓器并聯(lián)運(yùn)行時的優(yōu)勢。由于季節(jié)性原因使得居住小區(qū)運(yùn)行負(fù)荷發(fā)生變化，如何確定單臺還是兩臺并聯(lián)運(yùn)行呢?有如下3種方法：

(1)當(dāng)變壓器的負(fù)荷率低于0.6時，應(yīng)切除一臺運(yùn)行比較經(jīng)濟(jì);

(2)當(dāng)變壓器的負(fù)荷率大于0.8以上時，應(yīng)投入備用變壓器并聯(lián)運(yùn)行比較經(jīng)濟(jì);

(3) 由臨界負(fù)荷公式確定臨界負(fù)荷的數(shù)值，查手冊或產(chǎn)品技術(shù)資料將有關(guān)參數(shù)代入公式求出臨界負(fù)荷Sj，當(dāng)變壓器的運(yùn)行負(fù)荷小于臨界負(fù)荷Sj，則單臺運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)，反之并聯(lián)運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)。

式中：

Se——額定容量(kVA)

ΔPo——空載損耗(kW)

ΔPd——短路損耗(kW)

Qo——空載無功損耗(kVar)

Qe——額定負(fù)載無功損耗(kVar)

Kq——無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量系數(shù)(kWh/kVarh)

公式中無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量參數(shù)Kq取值范圍0.1～0.15。總之，合理地安排投入運(yùn)行的變壓器臺數(shù)是降低有功損耗和提高節(jié)電效益的一項(xiàng)好措施。另外，要特別注意變壓器的并聯(lián)運(yùn)行條件：

(1) 額定電壓與變比相等，否則易產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致?lián)p耗增加，溫度增高;

(2) 連接組別相同，連接組別不同，導(dǎo)致環(huán)流增加，其數(shù)值是額定電流的5倍;

(3)阻抗電壓Ud%相等，以利于均等發(fā)揮并聯(lián)運(yùn)行時的供電能力。

5　電機(jī)節(jié)電

居住小區(qū)內(nèi)一般都有數(shù)量較多的電機(jī)，除了鍋爐供暖系統(tǒng)的熱水循環(huán)泵、引風(fēng)、鼓風(fēng)電機(jī)、爐排傳動電機(jī)、電葫蘆電機(jī)、輸送帶電機(jī)外，還有電梯曳引電機(jī)、高壓水泵電機(jī)等。要特別重視中小型電機(jī)的節(jié)電。這些電機(jī)大多屬于風(fēng)機(jī)，水泵類負(fù)荷，應(yīng)采用變頻調(diào)速技術(shù)。筆者所在的物業(yè)管理公司目前管理的6個居住小區(qū)，電機(jī)總裝機(jī)容量1200kW,計(jì)劃在3年～5年內(nèi)逐步改造，更換為變頻調(diào)速和高效能電機(jī)。目前，已采用變頻調(diào)速的電機(jī)容量335kW，運(yùn)轉(zhuǎn)時每小時節(jié)電可達(dá)33KWh，一個供暖季可節(jié)電8萬kWh，折合4.6萬元。只需三個供暖季運(yùn)行即可收回投資。

另外，其它節(jié)電途徑還有按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行選擇合適的電機(jī)容量，減少輕載和空載運(yùn)行時間，保證電機(jī)的電源電壓基本正常等措施。

6　照明燈具的節(jié)電

選用高效光源和節(jié)能型燈具。以往大多數(shù)居住小區(qū)在設(shè)計(jì)時，路燈，公共場所等夜間照明采用的是白熾燈、水銀燈，應(yīng)改造成為緊湊型熒光燈，可節(jié)電50%左右。辦公、商業(yè)樓照明的老式燈具應(yīng)改造成帶電子鎮(zhèn)流器和細(xì)管徑燈管的節(jié)能型熒光燈，節(jié)電15%以上，還能延長燈管的使用壽命約60%，光效高達(dá)50%，消除了頻閃效應(yīng)和噪聲。采用節(jié)能型熒光燈具運(yùn)行2年即可收回投資。

優(yōu)化照明設(shè)計(jì)和管理。在居住小區(qū)照明設(shè)計(jì)中，除住戶照明外，應(yīng)對居住小區(qū)的道路、公共場所、辦公、商業(yè)樓等不同的區(qū)域采用不同的照度標(biāo)準(zhǔn)。合理配光，采用節(jié)能要求的控制方法，盡量利用天然光束減少照明，實(shí)現(xiàn)時間、地點(diǎn)、天氣變化、工作和生活需要靈活地調(diào)節(jié)照度水平。采用智能化照明管理系統(tǒng)，不僅節(jié)電，還能使小區(qū)由亮變“靚”，當(dāng)人們進(jìn)入小區(qū)后，“靚”感給人們的心理和生活極佳的影響。

7　結(jié)束語

居住小區(qū)的節(jié)電是物業(yè)管理工作的重要組成部分，它投資少，見效快，周期短，效益高。實(shí)施后可顯著地降低物業(yè)管理公司的運(yùn)行成本。總之，居住小區(qū)的節(jié)電潛力很大，全國2萬多家物業(yè)管理企業(yè)如能采用1項(xiàng)～2項(xiàng)節(jié)電措施，其節(jié)電效果和經(jīng)濟(jì)效益將是多么巨大啊!

參 考 文 獻(xiàn)

1　于志勇.北京地區(qū)居民用電市場分析預(yù)測 電氣 時代雜志社,2000;9

2　建筑電氣設(shè)計(jì)手冊編寫組.建筑電氣設(shè)計(jì)手冊, 1994