供配電和照明系統(tǒng)的節(jié)能設計研究

邱建剛

(新疆水利水電勘測設計研究院機電所，新疆烏魯木齊830000)

[摘要] 隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，節(jié)能、環(huán)保已成為新時期發(fā)展的主題，而在城市電力系統(tǒng)運行中，供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)二者的能耗相當大，必須從不同角度入手做好節(jié)能設計工作，最大化降低供配電與照明系統(tǒng)能耗，以節(jié)約能源，促使城市健康穩(wěn)定發(fā)展。因此，多層次客觀分析了供配電和照明系統(tǒng)的節(jié)能設計。

關鍵詞 供配電系統(tǒng) 照明系統(tǒng) 節(jié)能設計

中圖分類號 TU85;TU113.6

0引言

隨著社會不斷進步，經(jīng)濟飛速發(fā)展，社會大眾的生活水平大幅度提高，對電能要求及其依賴程度大幅提升，能源消耗呈現(xiàn)出上升趨勢，能源供應壓力日漸增大。隨之，能源節(jié)約問題已成為黨和國家關注的焦點，出臺了一系列政策。由于配電網(wǎng)、照明設施和人類生產(chǎn)生活的各方面緊密相連，國家高度重視城市供配電與照明系統(tǒng)節(jié)能性能的提高，這也是將國家提出的節(jié)能減排理念落到實處的關鍵所在。在城市電網(wǎng)建設過程中，電力企業(yè)要根據(jù)供配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的特點、作用、能耗等，多層次優(yōu)化節(jié)能設計，提高供配電與照明系統(tǒng)性能。

1供配電與照明系統(tǒng)節(jié)能設計概述

設計過程中，我們必須全方位客觀分析供配電系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)性能、作用、能耗等，客觀分析地區(qū)電網(wǎng)負荷具體容量、分布情況、具體供電距離等，堅持可靠性、經(jīng)濟性等設計原則，科學設計供配電以及照明系統(tǒng)設備，使其具有較好的節(jié)能效果。我們要站在客觀的角度，從不同角度人手客觀分析供配電以及照明系統(tǒng)設備各方面能耗，進行針對性的節(jié)能設計，確保系統(tǒng)設備安全、穩(wěn)定運行的基礎上，制訂可行的設計方案。并以技術經(jīng)濟指標為基點，以節(jié)能為中心，對比、分析制訂的設計方案，選出節(jié)能效果最好的設計方案，將采取多樣化措施，進一步優(yōu)化選擇的設計方案，優(yōu)化機電設備經(jīng)濟運行形式，從根本上提高供配電以及照明系統(tǒng)節(jié)能效果。我們還需要根據(jù)供配電以及照明系統(tǒng)具體要求，科學計算各自運行中的負荷，科學選擇應用到電網(wǎng)的設備，在最大化降低系統(tǒng)設備能耗的基礎上，提高經(jīng)濟效益。在設計過程中，要客觀分析地區(qū)具體情況，制訂可行的節(jié)能供電方案‘2]。可以將地區(qū)供配電系統(tǒng)中所使用的大容量變壓器分解為多臺小容量變壓器，采用箱式變電站型式進行供電。配電設備設施要盡量和負荷中心靠近，在降低運行成本的基礎上提高節(jié)能效果。圖1為某供配電系統(tǒng)節(jié)能供電方案結構示意圖。

2供配電系統(tǒng)節(jié)能設計

2.1供配電系統(tǒng)設計

在設計過程中要客觀分析負荷容量、用電設備性能等，多層次優(yōu)化設計供配電系統(tǒng)，科學選擇應用到供配電系統(tǒng)中的供電電壓。供配電系統(tǒng)接線要簡單化，相同電壓供電系統(tǒng)變配電級數(shù)最好不要超過兩級，設計的變配電所盡可能靠近對應的負荷中心，在縮短配電半徑的基礎上，最大化降低線路損耗。如果地區(qū)供配電系統(tǒng)的變配電所較多，要對其進行科學設計，促使變配電所處于統(tǒng)一的網(wǎng)絡結構體系中，確保在供配電系統(tǒng)負荷動態(tài)變化中變壓器可以順利切換。此外，要采用適宜的方法，減少供配電系統(tǒng)運行中線路阻抗，以系統(tǒng)電流密度為基點，動態(tài)控制導線的截面，降低供配電系統(tǒng)運行中的能源損耗率，提高能源利用率，避免系統(tǒng)運行中出現(xiàn)嚴重的能源浪費問題。

2.2變壓器選擇

從某種角度來說，供配電系統(tǒng)電力傳輸建立在電壓轉換基礎上，而電壓的合理化轉換離不開變壓器。變壓器作為供配電系統(tǒng)中重要的電氣設備，尤其是10 kV的變壓器，其運行時間較長，有著較大的用量、較好的節(jié)能效果。在節(jié)能設計過程中，要科學選擇應用其中的變壓器，有效滿足不同季節(jié)下電網(wǎng)負荷具體的變化要求，最大化減少電網(wǎng)運行過程中不必要的電能損耗，為提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟效益提供有利的保障。要根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)具體運行情況，綜合分析變壓器運行成本，準確把握變壓器數(shù)量、容量，科學分配電網(wǎng)負荷。變壓器容量要和供電負荷吻合，確保供配電系統(tǒng)三相處于平衡狀態(tài)，最大化提高變壓器經(jīng)濟效益。具體來說，在節(jié)能設計方面，首先要分析各方面的影響因素，科學選擇變壓器，采用專用型的低能耗變壓器，確保照明設備停止運行的情況下變壓器仍然能繼續(xù)工作。可以選擇幾臺不同類型的變壓器進行供電，降低供配電系統(tǒng)運行過程中的電能損耗。其次要多選擇新型節(jié)能變壓器，比如非晶合金變壓器具有多樣化的優(yōu)勢，運行過程中的能耗特別低，運行安全性、穩(wěn)定性較高，制造工藝先進，對輸電線路沒有較高的要求等。最為重要的是，在用電高峰階段、低谷階段，該類變壓器都可以連續(xù)節(jié)能。此外，在節(jié)能設計方面，要科學選擇變壓器連接組別，確保供配電系統(tǒng)處于平衡運行狀態(tài)，運行中不會出現(xiàn)大量的諧波。

2.3電動機選擇

對于電動機來說，功率因數(shù)、工作效率是其節(jié)能的關鍵點。在設計過程中，要堅持相關的節(jié)能原則，結合電動機能耗、荷載等，準確把握電動機容量，確保供配電系統(tǒng)運行中電動機也能處于滿載運行狀態(tài)。要準確計算電動機的額定功率、功率因數(shù)，準確把捏電動機額定輸出功率、負荷功率二者關系，前者是后者的1.1倍;明確供配電系統(tǒng)負荷系數(shù)，即0.75～1并借助接地補償電容器，來降低電動機運行中的電量損耗。此外，要多角度科學設置調度頻率設備，充分發(fā)揮其多樣化作用，動態(tài)控制電動機運行速度，盡可能減少運行過程中出現(xiàn)的“空載、輕載”，降低供配電運行過程中的電能損耗。

2.4科學提高供配電網(wǎng)功率因數(shù)

從某種意義上說，提高供配電電網(wǎng)功率因數(shù)是提高供配電系統(tǒng)節(jié)能效果的有效途徑之一。在節(jié)能設計中，要根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)具體運行情況，多角度提高供配電網(wǎng)功率因數(shù)，有效降低供配電系統(tǒng)運行中的電能損耗，達到節(jié)能的目的。要注重變壓器的合理化選擇，借助整流裝置，實現(xiàn)直流設備方面的供電，盡可能不要讓電焊機、電動機處于空載運行狀態(tài)，在一定程度上降低用電設備無功。根據(jù)具體供電設備要求，科學設置無功補償設備，對運行中的供配電系統(tǒng)進行必要的無功補償，有效提高供配電系統(tǒng)功率因數(shù)，促使供配電系統(tǒng)處于高效運行中。可以合理設置靜電電容器，使其產(chǎn)生一定的無功電流，來補償滯后電流方面的損耗，有效提高供配電網(wǎng)的功率因數(shù)。在此過程中，要堅持具體問題具體分析的原則，客觀分析供配電系統(tǒng)運行中能耗方而存在的問題，選擇合理化的補償方式，比如集中高壓補償、分散低壓補償，有效補償變壓器、高壓設備無功功率。如果和供電點的距離較遠，無功功率又比較大，可以采用就地補償方式;如果用電設備比較集中，可以采用成組補償方式等。

3照明系統(tǒng)節(jié)能設計

3.1光源選擇

照明系統(tǒng)在民用建筑中能耗相當大。電氣設計過程中，提高照明系統(tǒng)節(jié)能性能也是不可忽視的重要方面[6]。照明系統(tǒng)節(jié)能設計方面主要包含光源的科學選擇以及控制。要根據(jù)燈具使用場所，科學選擇高效光源。高掛的燈具光源要具有較大強度與穿透力，比如，大功率熒光燈、高壓鈉燈;安裝位置不高的燈具，比如會議室、辦公室可以采用普通型的節(jié)能燈具，如三基色細管徑直管熒光燈等，盡可能不要應用白熾燈。商店營業(yè)廳這類場所可以采用小功率金屬鹵化物燈、緊湊型熒光燈。如果只是一般場所，要選擇具有高效電光源的熒光燈;如果場所情況特殊，必須使用白熾燈，也要采用雙螺栓類型的白熾燈，以此來降低照明系統(tǒng)運行過程中的能源損耗率。在設計照明系統(tǒng)中，要準確把握新時期各類場所照明系統(tǒng)照度標準，進行合理化設計，確保場所設計的照明系統(tǒng)具有較好的光源。以數(shù)據(jù)中心主要場所為例，表1是其照度標準值參考表。

3.2燈具選擇

要注重燈具的使用，要具有較高的光效比、反射系數(shù)、配光特性，在確保光照強度的基礎上，具有較好的視覺效果。可以采用非對稱光分布燈具，來削弱工作區(qū)域的反射眩光。如果應用的燈具具有遮光效果，必須具備一定的透光性。

3.3照明系統(tǒng)控制方式

要高度重視照明系統(tǒng)控制方式，根據(jù)照明系統(tǒng)具體情況，優(yōu)化利用節(jié)能控制方式，有效降低運行中照明系統(tǒng)能耗。設計過程中，可以根據(jù)建設地區(qū)實際情況，合理增設應用其中的照明開關，動態(tài)控制各照明開關控制的燈具數(shù)量，避免燈具數(shù)量超出規(guī)定范圍，多角度優(yōu)化利用自然光上，有效縮短點燈具體時間，科學分開自然采光較好以及較差的區(qū)域，降低照明系統(tǒng)能耗。如果是公共場所建筑物或者場所面積較大，要采用集中式的照明系統(tǒng)控制方式，并根據(jù)照明系統(tǒng)具體使用要求，結合自然采光具體要求，采用“分區(qū)、分組”控制方式，將場所照明系統(tǒng)能耗降到最低。如果公共場所各方面條件允許，可以將節(jié)電開關應用其中，比如時控開關、調光設備，提高照明系統(tǒng)運行的經(jīng)濟效益。此外，如果場所白天不需要亮燈，比如自然果光走廊，要將光電控制開關應用其中，場所窗邊、不常去的位置要設置單獨的開關，借助動靜感應等控制方式，達到節(jié)能的目的。

3.4供電線路損耗率

要多層次有效降低供電線路損耗率。具體來說，在設計照明電源線路過程中，盡可能采用三相四線制配電，確保三相照明負荷處于對稱狀態(tài)，來降低系統(tǒng)能源損耗程度。根據(jù)照明系統(tǒng)安全性要求，準確把握應用其中的照明器，不能超過36 V。采用適宜的照明配線方式，來降低線損。采用損耗較低的鎮(zhèn)流器，比如電子鎮(zhèn)流器，避免供電線路運行中出現(xiàn)不必要的損耗。此外，在降低供電線路損耗率方面，如果場所氣體放電燈較多，可以在應用到場所中的燈具、線路內(nèi)部利用就地補償電容，有效提高照明系統(tǒng)功率因數(shù)。

4結語

總而言之，供配電與照明系統(tǒng)節(jié)能設計具有鮮明的系統(tǒng)化、復雜化特征，也是節(jié)能減排方面不可忽視的關鍵點。在設計過程中，要準確把握供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)各自節(jié)能設計要求，從不同角度入手進行合理化的節(jié)能設計，以此最大化降低供配電以及照明系統(tǒng)運行中的能源損耗率，降低系統(tǒng)運行成本，充分發(fā)揮供配電系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)多樣化的作用。

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