广西 南宁 530022
【摘 要】在电气设计领域，节能的重点在于合理的供配电系统设计和节能技术和产品的推广应用。文章对电气节能在工程设计中的应用进行探讨。
【关键词】电气节能；供配电系统；节能技术
一、引言
在电气设计领域，笔者认为节能的重点在于：合理的供配电系统设计和节能技术和产品的推广应用。文章主要从合理的供配电系统设计与节能技术和产品的推广应用这两个方面探讨了电气节能在工程设计中的应用。
二、合理的供配电系统设计
1.充分调查和合理估计电容量
合理的供配电系统设计是电气节能的基础。尤其是对工程用电容量的估计，从某种程度上决定了供电方案是否合理。在设计领域很长的一段时期内对工程项目的用电规模的控制是很严的。往往工程投入使用后不久就可能因大量用电设备的增加而需要扩容改造，从而导致无谓的重复投资；而且由于过度考虑用电设备的扩张，使用电量估算偏于激进，造成工程投入使用后很长一段时期内大马拉小车的局面，其实亦是一种资源的浪费。因此，这个环节是决定工程的电气节能目标的重点。对于设计者而言，这需要更多的调查研究工作，而不是闭门造车按照指导书或是使用方提供的数据盲目地进行估算。笔者以为，如果这项工作缺失，即便在设计中你再如何推出节能技术和产品都难以保证该工程在用电领域真正做到节能。
2.变配电站的合理设置和选址
合理的系统设计是工程电气节能优劣的又一关键所在，其核心在于变配电站的设置和选址问题。近几年，随着铜价的持续上涨，低压电缆的价格也居高不下，为了减少电缆线路的损耗及电缆投资，应尽可能使10KV电源应用接近终端用户处。然而在实际工程中，有些业主本着节省一次投资的理念，尽可能希望少建变配电站。这样一来，往往造成低压电缆供电半径过长，导致线损严重，供电质量也受到很大影响。有些设计师为迎合业主的要求，只得放大线径以求降低线损。无形之中，电缆的投资又大大增加。因此，设计师可以建议业主不仅考虑一次投资，还需关注工程长期的运行成本，尽量使供电系统合理完善。当然，也希望政府或电力部门可出台一些优惠措施，使业主能在供电系统合理化中得到实惠。在供电系统的设计中，设计师还应善于灵活地配置同样容量的变压器。单台大容量的变压器比之于容量相等的两台甚至多台变压器组合固然有其价格上的优势，但运行过程却难以灵活调度。尤其面对近年来空调等季节性耗电所占比例的扩大，如果能考虑在用电淡季时停用部分变压器，无疑是解决时段性大马拉小车问题的解决方案。又如在小区设计时，考虑多设置一些小容量的箱式变电站不仅从减少低压电缆的角度是有利的，且同时又使系统更灵活。
3.建筑内部配电系统的合理设计
对于建筑内部而言，同样存在配电系统合理性的问题。笔者认为尽可能减少配电级数和合理设计配电路径是建筑内配电设计是否合理的主要环节。配电级数的增加不仅造成元器件的数量增多、上下级配合非常复杂而导致故障率上升和材料的浪费，而且势必导致配电线缆的线径不必要的放大；而配电路径的不合理势必导致线缆不必要的加长加大以及供电质量的下降。这些对于节能而言都是十分不利的。其中级数增加往往是由于配电环节多而每个环节的操控均使用断路器导致，因此设计中在允许的场合可以多采用隔离开关代替断路器就能有效减少配电级数；而配电路径的不合理主要在于配电间（尤其楼层配电小间）的位置不合理所致，因而电气设计师在初步设计阶段就应该与建筑设计师及时协调使其位置尽可能优化以免施工图设计中难以调整。
三、电气设计中存在问题
1、接地故障保护的具体设计不合理
众所周知，住宅设计中的保护已由过去的单一的电源的重复接地保护、专用保护线PE线的设置的基础上增加了总等电位联结及局部的辅助等电位联结，这些措施都是接地故障保护必不可少的重要措施。
总等电位联结的作用在于使外露可导电部分、装置外可导电部分以及地面的电位趋于接近，从而降低接触电压。总等电位联结还具有另一重要作用，即消除或降低自外部窜入建筑物电气装置内的危险电压。无论采用何种接地系统，都应将下列导电体互相联结：PE、PEN干线、电气装置接地极的接地干线；建筑物内水、煤气、采暖、空调等重要管道、建筑物金属构件，将它们经等电位联结线汇集到接地母排上互相连通，即完成等电位联结。
2.总等电位联结设计要求简单、不明确，施工时难以操作
现行的有些做法是设计时对总等电位做法只是在设计说明中笼统要求一下。怎么联结，用什么材料均一概未明确；或出一个做法示意图。真正施工时很难达到预期的效果。比较详细的就是在电源进户处要求设一接地母排箱，各种金属管道、金属构件等用专用联结线与母排连通。这种做法是可行的，笔者认为对于住宅来讲，采用这种方案就显得很不经济。
3、住宅电源插座设计不合理
一个好的设计，尤其是插座的选型、安装数量、安装位置应该体现以人为本的思想；应与建筑美学、使用方便相一致。插座数量、安装位置的选定就要考虑装修家具的最终位置，做到美观、不冲突，不至于住户入住装修时不得不改动太多、造成二次浪费。如有的设计在设计卧室插座时，只是简单的在墙的中间位置设置一组插座。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这样的考虑显然没有注意床等家具的具体位置摆放，实际使用不仅不方便，而且移动导线长不安全、不美观；又如空调插座设置存在的问题也不少，一是客厅不论面积大小，均设挂机插座。孰不知，20m2以上客厅用户在选购空调时恐怕柜机是首选。如果用户在装修时未注意到此细节，使用时带来的不便与美观差的问题是显而易见的。对于壁挂式空调有的建议安装高度为1.8-2.0m，笔者根据实际使用情况认为2.2m高度最适宜，能较好的与装修后实际使用效果相协调。壁挂式空调插座安装的最好位置在窗间墙与内墙交界处。
四、节能措施分析
设计合理配电线路，节约电能，应尽量做直配线路，不设计迂回线路，不走或少走回头路，最大限度减少线路长度。而必须有较长距离的大电流供配电线路时，要在安全性前提下，按电流密度合理选择导线电缆截面，尽量选取大截面导线；在满足电压损失和短路热稳定的前提下，可按导体载流量选择导线截面；在工厂等用电大户的变电所之间设置联络线，以使节假日变压器轻负荷或无负荷时退出运行，从而减少损耗，如某地变电所设置800kVA节能型变压器，二班制运行，通过节假日退出运行，以其它变电所供电方式，每年可以节电1.5万kW?h。
配电线路损耗中包含了线路传输有功功率时引起的线损和线路传输无功功率时引起的线损，传输有功功率是为了满足建筑物功能所必需的，是不变的。而在具体工程中，供配电系统中的某些用电设备，线路上下纵横交错，工程线路总的不下万米，造成电能损耗相当大，所以减少线路能耗必须引起设计人员的足够重视，那么要减少线损，要么减少线路电阻，通过增大导线截面、满足载流量、控制热稳定、以及增大电压损失所选定的截面等多种方式减少线损。
五、节能技术和产品的推广应用
1.变压器的合理选择和应用
除了合理的系统设计之外，建筑电气节能的另一个重要环节是节能技术和产品的推广和应用。至于节能产品而言，作为电气节能核心的变压器是最为关键的。伴随技术的成熟，传统的油浸式变压器的市场规模已日渐缩小，高效、低损的干式变压器会逐步取而代之。而且随着产品的升级换代，干式变压器的损耗仍在不断降低，其效率也在不断提高中。此外，近年来由于大量的非线性用电设备的广泛使用，在配电网领域，有效控制无功功率、提高功率因数、抑制谐波也是节能减排的非常有效的技术手段。于是，大量的无功补偿装置应运而生。如何选择和应用到设计中是设计师的一项重要任务。
2.合理启动和控制电机
电机启动和控制的合理性也是电气节能的一项重要内容。如在启动环节，过去一般降压起动一般采用星三角起动或带自耦变压器起动方式，随着技术发展软启动方式应用日益广泛。但笔者认为，起动方式的选择仍然要有一定原则，如一般建筑内的非重要的水泵、风机可以直接起动的仍然采用直接起动方式，需降压起动的也可采用传统的起动方式，只有较重要且确需降压起动的可采用软启动。对于控制而言，象变频控制等技术也针对不同性质的电机区别应用。这些可以使建筑内各种电机的效率得以提高，运行成本得到进一步控制。
3.使用高效节能的照明光源
此外，而在电气节能产品中，最近最引人注目的无疑是高效节能的照明光源的应用，其中LED的日益广泛的应用尤为惹人眼球。这次世博会上夜景灯光令人陶醉，而这些灯光大多发自新兴的LED光源。据说这次夜景灯光的耗电比起传统的夜景照明来降低一半以上。在笔者设计的工程中的使用：一只灯具替代了多支双管T5支架灯，光色、照度各方面丝毫不逊色。灯具节能并不限于光源，其附件同样对节能有着重要的意义。传统的电感镇流器功率因数仅能达到0.5～0.6，其导致照明能效低下。而伴随技术的日趋成熟，节能电感镇流器不仅功率因数大幅提升，且可靠性高，使用寿命长，谐波含量较小，多用于HID灯；电子镇流器的功率因数更是达到0.95以上，对提高照明能效有显著成效。总的来看，随着各种新技术、新产品越来越多地应用于工程设计中，可以使电气节能的效果愈发显著。
4.优化监控系统的控制方式
电力监控系统不仅可以保证楼宇内电力系统的安全运行，也使整个电气系统的节能运行成为可能。笔者认为如果电力部门监控系统和智能化楼宇监控系统结合在一起，可以使建筑节能控制水平上一个新的台阶。楼控的另外一些领域也是电气节能的重点，特别是空调用电在建筑耗电中的所占比例超过一半，而通过楼控系统对于空调系统各参数的监测，调整空调系统的运行方式，空调运行的耗电量会进一步地下降。楼控系统的应用在节能中又一突出作用在于其在于照明控制上。过去无论是集中控制也好、分散控制也罢走道、厅堂、车库这些公共场所的照明基本都成了长明灯。后来引入了声、光控等技术后，这一局面得以改善。通过编程控制，无论是时间控制还是声、光控制都会变得更可靠。
5.加大新能源的利用
在建筑节能中，新能源的利用是国家和政府层面作为一项新兴产业予以大力扶持和推动的。它包含了建筑层面为利用新能源的使用提供有利的条件（如世博会主题馆屋面超大面积的太阳能光伏电池板、利用黄浦江水作为空调系统主要用能等）及产业层面大规模的设备生产扩张。新能源的大量使用将使得各类工程的用电能耗大为降低，有效缓解我国用电紧张的局面。在我国绿色建筑评价系统中，新能源技术的应用已成为最主要的加分项目。
六、结束语
综上所述，笔者认为对于设计师而言电气节能的核心在于优化的电力系统设计，而通过推荐使用节能技术和节能产品以及智能化控制的手段，使建筑的电气节能能最大限度的加以推进。这三项是电气工程师在设计阶段提高工程的电气节能水平的主要工作。而提高新能源的利用水平则是建筑师、设备工程师对提升工程电气节能效果最为关键的贡献。大家一起努力，可以使我国工程领域的电气节能方面上一新的台阶，从而给整个建筑工程节能乃至城市更快更好的发展添上重要一笔。
参考文献：
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[4]住宅设计规范.GB50096-1999、2003年版.
[5]建筑物防雷设计规范.
论文作者:廖誉光
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第8期
论文发表时间:2016/9/1
标签：节能论文; 电气论文; 系统论文; 工程论文; 电位论文; 变压器论文; 插座论文; 《低碳地产》2016年第8期论文;