摘要：隨著社會和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，工業(yè)建筑也日益興起，為推動工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。現(xiàn)代工業(yè)廠房建筑要求舒適、安全、節(jié)能、高效。作為二次能源的電能，如何降低損耗、高效利用，如何將節(jié)能技術(shù)合理運用到工程項目當中，已成為工業(yè)廠房建筑電氣設(shè)計的焦點。本文首先分析了工業(yè)廠房電氣設(shè)計的必要性，然后闡述了其節(jié)能設(shè)計應(yīng)遵循的原則，最后從變壓器、照明設(shè)計、低壓配電設(shè)計和電氣設(shè)備本身能耗四方面詳細探討了工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計的要點。

　　關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房,電氣節(jié)能,變壓器,照明,配電系統(tǒng)

　　一、工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計的必要性

　　(一)改善能源短缺現(xiàn)狀的現(xiàn)實要求

　　想要減輕能源供需不足矛盾，解決能源短缺對我國社會經(jīng)濟發(fā)展帶來的壓力，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)低成本持續(xù)發(fā)展，就必須采取有效的節(jié)能減排技術(shù)措施，改變工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)有的能源消耗模式，減少日常生產(chǎn)中對資源的浪費量，有效提高有限能源資源的利用效率，充分發(fā)揮能源應(yīng)用的應(yīng)用價值。

　　(二)工業(yè)企業(yè)自身耗能大的特征

　　工業(yè)企業(yè)作為我國典型的能耗大戶，如何在工業(yè)生產(chǎn)中推廣節(jié)能減排設(shè)計，已成為工業(yè)廠房電氣設(shè)計工程師研究的重點。在工業(yè)廠房的電氣設(shè)計過程中，合理規(guī)劃設(shè)計和采取有效節(jié)能減排設(shè)計方案，可以在確保工業(yè)生產(chǎn)線上所有電氣設(shè)備發(fā)揮較高性能的基礎(chǔ)上，減少工業(yè)廠房生產(chǎn)過程中的用電量，降低單位產(chǎn)品的綜合能耗，有效推動工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)發(fā)展的節(jié)能減排效果，為工業(yè)企業(yè)又好又快可持續(xù)發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。

　　二、工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)遵循的原則

　　(一)滿足工業(yè)廠房的建筑需求

　　應(yīng)滿足建筑物的使用功能，即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)，滿足空調(diào)的舒適性溫度及新風量，也就是舒適衛(wèi)生;滿足廠區(qū)的運輸?shù)缆窌惩�無阻;滿足特殊工藝要求，如電子廠房或太陽能廠房的一些電氣設(shè)備的用電，廠房的工藝照明及電力用電等。

　　(二)考慮實際經(jīng)濟效益

　　節(jié)能應(yīng)考慮實際經(jīng)濟效益，不能因為節(jié)能而過高的消耗投資，增加運行費用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時間內(nèi)用節(jié)能減少的運行費用進行回收。

　　(三)以減少不必要的能量消耗為著眼點

　　節(jié)能的著眼點，應(yīng)是節(jié)省無為損耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是發(fā)揮建筑物的功能無關(guān)的，再考慮采取相應(yīng)的措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無用的能量損，如量大面廣的照明容量，采用先進技術(shù)成果使其能量降低。因此，節(jié)能措施也應(yīng)該貫徹實施。

　　三、工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計中的要點

　　(一)變壓器方面的節(jié)能設(shè)計

　　1、選擇高效節(jié)能變壓器，提高資源利用率

　　配電用變壓器是配電系統(tǒng)常用的主要電源設(shè)備，又是其自身消耗一定電源的設(shè)備，通電運行后長期在電網(wǎng)上運行，一般只在檢修時才退出電網(wǎng)。選擇不當其本身耗電量的累積值將很大，因此要選擇空載、負載損耗相對小的節(jié)能變壓器。例如S7系列與S9相比，鐵損高出11%，銅損高出28%;新型非晶合金變壓器比S9還要節(jié)能，10kV非晶合金變壓器比S9的空載損耗低75%～80%。

　　變壓器一般使用壽命長達幾十年，用高效節(jié)能型變壓器替代高能耗電變壓器，不但可提高能源轉(zhuǎn)換效率，而且在壽命期節(jié)電效果相當可觀。同時，還可帶來少建電廠的良好的環(huán)保效益，少向大氣排放溫室氣體，減少對環(huán)境的直接污染。

　　2、合理計算，選擇變壓器的容量

　　變壓器額定容量應(yīng)能滿足全部用電負荷的需要，但不應(yīng)使變壓器長期處于過負載狀態(tài)下運行，理論上，變壓器的經(jīng)常性負載應(yīng)為變壓器額定容量的60%，這時運行效率最高。變壓器“大馬拉小車”不僅使變壓器的容量沒有充分利用，而且降低了變壓器的運行效率(增加了損耗)，這對變壓器的運行和投資來說都是一種浪費。因此，變壓器容量不能按照變壓器的最佳負荷率來選擇，而應(yīng)略高于變壓器的最佳負荷率，一般設(shè)75%～85% 較為合理。

　　3、合理選擇無功補償策略

　　在對工業(yè)廠房電氣設(shè)計時，對配電系統(tǒng)選擇合理無功補償策略，可以有效提高配電系統(tǒng)功率因數(shù)，降低系統(tǒng)線損，達到節(jié)能降耗的目的。隨著工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)速度和規(guī)模水平的進一步擴大，大功率高壓電氣設(shè)備、照明燈具在工業(yè)廠房中得到廣泛采用，配電系統(tǒng)三相不平衡度大大增大。由于“單相分補”投資較大，通常要比“三相共補”增加投資約20%～30%。因此，工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計過程中，要根據(jù)廠房三相用電實際情況，并從技術(shù)經(jīng)濟等方面進行綜合考慮，合理設(shè)計“單相分補”或“單相、三相相互結(jié)合共補”無功補償方式。目前，“單相、三相相互結(jié)合共補”與諧波治理一體化無功補償裝置，在工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用節(jié)能效果和經(jīng)濟效益較為優(yōu)越，是節(jié)能設(shè)計中廣泛推廣使用的一種無功補償模式。

　　(二)電氣照明方面的節(jié)能設(shè)計

　　1、采用高效節(jié)能的光源

　　采用高效光源和使用低能耗性能優(yōu)的光源用電附件，如電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等，公共建筑場所內(nèi)的熒光燈宜選用帶有無功補償?shù)臒艟撸�緊湊型熒光燈優(yōu)先選用電子鎮(zhèn)流器，氣體放電燈宜采用電子觸發(fā)器。

　　2、節(jié)能型鎮(zhèn)流器的選用

　　推廣使用低損耗、性能優(yōu)的光源電子附件，高壓鈉燈、金屬鹵化物燈應(yīng)配用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器;因氣體放電光源功率因數(shù)低，應(yīng)采用單燈電容補償?shù)姆绞剑瑢⒐β室驍?shù)提高到0.9以上。

　　3、合理的照明控制方式

　　在照明設(shè)計中，除了采用高效節(jié)能的光源和照明燈具外，還要在照明控制方面合理控制。如廠區(qū)內(nèi)應(yīng)在必要情況下實行照明分區(qū)或采用多開關(guān)控制，每個開關(guān)控制4～6只燈管;對于戶外路燈照明可分多路控制，設(shè)置全夜燈和半夜燈，以節(jié)約用電。公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關(guān)。走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用人體紅外感應(yīng)節(jié)能自熄開關(guān)。辦公區(qū)域靠窗戶的燈具可以利用照度感應(yīng)器來調(diào)節(jié)其開關(guān)。

　　4、選擇配光合理的照明設(shè)施

　　在對工業(yè)廠房照明設(shè)備進行設(shè)計時，應(yīng)該結(jié)合生產(chǎn)環(huán)境對光照的需求，合理的確定光源的照明強度，避免了過分追求照明條件而產(chǎn)生的資源浪費,達到了照明節(jié)能的效果。燈具的照明效率是評價燈具性能的重要指標,而燈具的配光曲線、反射面的材質(zhì)、外形以及加工精度都對燈具的效率有著直接的影響。在選擇工業(yè)廠房的照明燈具時,首先應(yīng)該保證燈具的配光曲線在深照和廣照之間取得良好的平衡。其次，應(yīng)當根據(jù)燈具使用方法和使用環(huán)境的不同,選用安裝方便、維護簡單的燈具，降低建筑的照明能耗。

　　5、加大對照明設(shè)備的維護，減少損耗

　　照明設(shè)備在運行一段時間之后，便會產(chǎn)生照度值下降的現(xiàn)象，而定期的對照明設(shè)備進行清潔，并按照正常的程序?qū)�光源進行更換，使照明設(shè)備維持一個良好的運行狀態(tài)，對于提高照明設(shè)備的透光率、保證廠房的照明度有著重要的作用，可以有效的節(jié)約廠房對電能的消耗。

　　(三)低壓配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

　　1、合理選擇電纜經(jīng)濟截面

　　根據(jù)現(xiàn)行的供配電設(shè)計手冊，對于低壓電纜配電線路截面的選擇大多認為由于輸送容量小、線路不長，如按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面，往往造成截面偏大。所以，低壓電纜線路是按發(fā)熱(溫升)條件選擇導(dǎo)體截面。按電壓損失校驗所選截面，往往忽略了經(jīng)濟電流密度對低壓線路截面選擇的重要性。新出版的《建筑節(jié)能設(shè)計統(tǒng)一技術(shù)措施》中指出:供配電線路在滿足電壓損失和短路熱穩(wěn)定的前提下，年最大負荷運行時間Tmax<4000h,可按導(dǎo)體載流量選擇導(dǎo)線截面;4000h≤Tmax <7000h，宜按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面;Tmax≥7000 h，應(yīng)按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面。

　　2、合理的供電方式

　　大多數(shù)照明電壓為220伏，采用的供電方式包括單相二線制、兩相二線制和三相四線制接線方式，不同的供電方式其線損也不一樣。三相四線制方式供電比其他方式損耗要小得多，因此照明系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先采用三相四線制方式供電，盡可能使照明回路三相負荷平衡，以減少線路和變壓器的損耗。

　　(四)減少電氣設(shè)備本身的能耗

　　在廠房電氣的使用過程中，用電設(shè)備老化，絕緣強度以及電氣性能降低可能

　　會產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，也會帶來損耗的增加。老型號電氣設(shè)備在工作時的鐵損耗、銅損耗、渦流損耗以及噪聲等指標相比較而言都更大，而且能量轉(zhuǎn)換的效率也比較低，還會產(chǎn)生額外的電能消耗。

　　在這方面，在電氣設(shè)計時的基本解決方案是盡可能的采用新型的節(jié)能的低耗高效的電氣設(shè)備，變壓器、電動機、電焊機等重要換能設(shè)備要安裝在通風良好的地方，注意散熱和冷卻，電加熱的設(shè)備設(shè)施加強保溫措施。

　　結(jié)語

　　綜上，雖然工業(yè)廠房是重要的耗能建筑，但其節(jié)能潛力也同樣巨大。在對工業(yè)廠房進行設(shè)計時，應(yīng)采取合理的電氣節(jié)能技術(shù)措施對工業(yè)廠房電氣設(shè)計進行優(yōu)化，可以取得有效節(jié)能降耗效果，不僅能給企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟效益，同時還可以實現(xiàn)有效資源的高效利用。對促進我國經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變、實現(xiàn)人與自然地可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)建社會主義和諧社會有著重要的意義。

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