淺談水庫庫區(qū)移民安置點電氣設(shè)計的節(jié)能措施

繆 劍

（廣西水利電力勘測設(shè)計研究院，廣西 南寧 530023）

我國雖然能源總量豐富，但人口眾多，人均能源擁有量少，且相對一些發(fā)達(dá)國家來說能源利用率較低。為了實現(xiàn)“資源節(jié)約型”的社會目標(biāo)，各地大力推廣“節(jié)能省地”型建筑，特別是在如今水庫庫區(qū)移民安置點的新農(nóng)村電氣化建設(shè)工作中，更是提出實施“新農(nóng)村、新電力、新服務(wù)”的農(nóng)電發(fā)展戰(zhàn)略，做到既要節(jié)約能源，同時又不降低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在保證使用的前提下，提高能源的利用率和綜合效益。將從水庫庫區(qū)移民安置點建設(shè)中的電氣設(shè)計方面談一些節(jié)能措施。

1 合理的負(fù)荷計算

只有合理計算負(fù)荷，才能為選擇配電變壓器、導(dǎo)體提供可靠的依據(jù)，才能準(zhǔn)確地計算電壓損失和功率損耗，準(zhǔn)確地計算變壓器的負(fù)荷率，從而達(dá)到節(jié)能減耗的最終目的。

水庫庫區(qū)移民安置點的電氣設(shè)計，其負(fù)荷計算大部分都是在庫區(qū)實物調(diào)查已基本完成的情況下進(jìn)行的，在掌握了庫區(qū)移民總?cè)藬?shù)及總戶數(shù)的前提下，可采用需要系數(shù)法進(jìn)行計算。計算過程就不再贅述，值得一提的是，隨著現(xiàn)在農(nóng)民生活水平的提高，人均用電量也隨之提高，采用舊規(guī)范中相對較小的人均負(fù)荷數(shù)值計算出的結(jié)果，會造成計算安置點規(guī)劃區(qū)用電負(fù)荷總量偏小的問題，不但無法滿足現(xiàn)階段農(nóng)村居民用電的需求，更容易造成安置點規(guī)劃選擇變壓器容量偏小，出現(xiàn)在實際使用過程中變壓器負(fù)荷率偏大甚至過載的現(xiàn)象。適當(dāng)提高人均用電負(fù)荷，可使計算出的安置點總負(fù)荷更趨于合理，為變壓器容量的選擇提供合理依據(jù)。

2 變壓器的選擇

變壓器的有功損耗按公式ΔP=PO+β2Pk計算，式中ΔP為變壓器的有功損耗(kW)，PO為變壓器的空載損耗(kW)，Pk為變壓器的短路損耗(kW)，β為變壓器的負(fù)載率。①PO是由鐵芯的渦流損耗及漏磁耗損組成，要想降低有功損耗，就應(yīng)選用節(jié)能型變壓器。因為節(jié)能型變壓器具有良好的制作工藝，大多采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向的硅鋼片，由于其特殊取向，使硅鋼片的磁疇方向一致，降低了變壓器電阻，從而增大了通過電流。如油浸變壓器或干式變壓器。②通過降低Pk來降低有功損耗。在選擇變壓器時，應(yīng)綜合考慮變壓器損耗和變壓器短路電流的平衡關(guān)系，選用短路阻抗合適的變壓器，如銅芯變壓器。③負(fù)載率為變壓器額定容量和變壓器運行中實際容量的比值。變壓器在運行中，外界負(fù)荷經(jīng)常變化，由微分法求極值可知，當(dāng)負(fù)載率為50%～60%時，變壓器的損耗最小，效率最高。綜合初裝費及運行費用，變壓器的負(fù)載率取值為70%～85%時，是最為經(jīng)濟(jì)節(jié)能的。

3 照明節(jié)能設(shè)計

照明節(jié)能設(shè)計是電氣節(jié)能設(shè)計中最重要的組成部分。

3.1 充分利用自然光

自然光是綠色能源，我們應(yīng)該加以利用，安置點宅基地設(shè)計時靠近室外部分的建筑面積，門窗尺寸應(yīng)該盡量增加，門窗所用的玻璃透光率也應(yīng)較好，以便讓更多的自然光照射到房間里面。

3.2 合理選用光源、燈具及附件

燈具的選擇根據(jù)懸掛高度而定，一般安置點照明設(shè)計分為室內(nèi)、室外兩部分。在室外懸掛較高的場所，如道路、居民戶外活動場所等地方，應(yīng)選用高桿路燈或3～5 m的高庭院燈；懸掛較低的場所，如室內(nèi)照明，應(yīng)采用熒光燈。在選擇光源時，應(yīng)盡量減少白熾燈的數(shù)量，使用提供高效光源、照明器反射面的反射比較高的燈具。在采用熒光燈時，還應(yīng)盡可能地采用電子鎮(zhèn)流器，以達(dá)到節(jié)能的目的。

3.3 智能照明控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)一根據(jù)不同時間及安置點室外空間自然光的狀況，智能開啟、關(guān)閉，調(diào)節(jié)照明光源。控制功能主要由時間及亮度控制模塊來完成，所有模塊均集中設(shè)置于室外照明配電箱或燈具接線盒內(nèi)，以時控、光控及現(xiàn)場手動控制3種不同的控制方式，有效實現(xiàn)對安置點的室外照明控制，達(dá)到節(jié)能的目的。有效的照明自動控制能節(jié)約很大一部分照明用電量，很大程度上減少了照明用電的浪費，通常能節(jié)約10%的照明用電量，減少了安置點公共照明用電費用上的支出。

4 減小線路損耗

由于配電線路有電阻，電流通過時就會產(chǎn)生功率損耗，其公式為:P=3I2R·10-3.式中P為三相輸電線路的功率損耗(kW)，I為線電流(A)，R為線路相電阻(Ω)。其中，R線路電阻在通過電流不變時，線路長度越長，則電阻值越大。電網(wǎng)輸送電能時，在電網(wǎng)中就會產(chǎn)生功率損耗，功率損耗與線路長短、線組大小及電流量有關(guān)。降低電網(wǎng)中的線路損耗有以下途徑:①合理減小導(dǎo)線長度。②合理確定安置點變壓器的位置，盡量接近負(fù)荷中心，減少供電半徑。③選擇導(dǎo)線應(yīng)該根據(jù)用途而定，安置點內(nèi)架空干線一般用鋁，家用電線一般用銅。④導(dǎo)線截面的選擇，除了滿足載流量的要求，還應(yīng)適量大一些，以滿足未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。

5 提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

功率因數(shù)的大小，是隨負(fù)荷的性質(zhì)和有功功率在視在功率中的比例決定的。要滿足移民安置點民用建筑的功能要求，傳輸?shù)碾娔芸偭烤蛻?yīng)是不變的，即傳輸有功功率是固定的，那么要提高功率因數(shù)，只能從其他方面著手。在供配電系統(tǒng)中，我們認(rèn)識到某些用電設(shè)備會產(chǎn)生滯后的無功電流，它無形中增加了線路的功率損耗，這部分損耗可以通過以下方法降低：①注意提高設(shè)備自然功率因數(shù)。在民用建筑中，已采用的自然功率因數(shù)高的設(shè)備有補(bǔ)償電容器的電感性用電設(shè)備、單燈安裝電容器等，都可使自然功率因數(shù)提高0.185～0.195.②采用電容器就地補(bǔ)償方式，將無功電流限制在需要的范圍內(nèi)，消除感抗引起的無功需求。就地補(bǔ)償方式有高壓電容補(bǔ)償、低壓電容補(bǔ)償、集中補(bǔ)償和單獨就地補(bǔ)償。

一般水庫移民安置點多采用在變電所高壓或低壓側(cè)集中補(bǔ)償?shù)姆椒?，提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。

6 實際案例

6.1 大藤峽水利樞紐工程農(nóng)村移民典型安置點電力系統(tǒng)規(guī)劃可行性研究

表1 大藤峽水利樞紐工程農(nóng)村移民典型安置點內(nèi)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計匯總表

變壓器容量S11-125kVA（負(fù)荷率：85%）S11-800kVA（負(fù)荷率：83%） 原公變S11-315kVA（負(fù)荷率：76%）10kV高壓線路 LGJ-50 LGJ-50 LGJ-70高壓線路敷設(shè)方式 架空敷設(shè)架空敷設(shè)架空敷設(shè)低壓供電干線 BLV-50 BLV-35 BLV-70 BLV-70低壓干線敷設(shè)方式 架空敷設(shè)架空敷設(shè)架空敷設(shè)架空敷設(shè)干線敷設(shè)方式 架空敷設(shè)架空敷設(shè)架空敷設(shè)架空敷設(shè)三、屯內(nèi)低壓線路支線敷設(shè)方式四、屯內(nèi)照明入戶線光源桿高沿建筑外墻架設(shè)絕緣銅芯線截面≥10 mm2太陽能光伏發(fā)電庭院燈具3.5 m沿建筑外墻架設(shè)絕緣銅芯線截面≥10 mm2太陽能光伏發(fā)電庭院燈具3.5 m沿建筑外墻架設(shè)絕緣銅芯線截面≥10 mm2太陽能光伏發(fā)電庭院燈具3.5 m沿建筑外墻架設(shè)絕緣銅芯線截面≥10 mm2太陽能光伏發(fā)電庭院燈具3.5 m

6.2 靖西縣岜蒙水庫擴(kuò)容工程農(nóng)村移民安置點電力系統(tǒng)規(guī)劃初步設(shè)計

表2 靖西縣岜蒙水庫擴(kuò)容工程農(nóng)村移民典型安置點內(nèi)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計匯總表

低壓供電干線 BLV-50 BLV-50 BLV-50低壓干線敷設(shè)方式 架空敷設(shè)架空敷設(shè)架空敷設(shè)干線敷設(shè)方式 架空敷設(shè)架空敷設(shè)架空敷設(shè)架空敷設(shè)支線敷設(shè)方式三、屯內(nèi)低壓線路光源入戶線四、屯內(nèi)照明桿高沿建筑外墻架設(shè)絕緣銅芯線截面≥10 mm2太陽能光伏發(fā)電庭院燈具3.5 m沿建筑外墻架設(shè)絕緣銅芯線截面≥10 mm2太陽能光伏發(fā)電庭院燈具3.5 m BLV-50架空敷設(shè)沿建筑外墻架設(shè)絕緣銅芯線截面≥10 mm2太陽能光伏發(fā)電庭院燈具3.5 m沿建筑外墻架設(shè)絕緣銅芯線截面≥10 mm2太陽能光伏發(fā)電庭院燈具3.5 m

以上兩個工程實例，都是以700 W/人、公建50 W/m2的平均用電負(fù)荷作為基礎(chǔ)進(jìn)行計算規(guī)劃總負(fù)荷；計算同時率按安置點內(nèi)人數(shù)的多少在0.5～0.8內(nèi)適當(dāng)調(diào)節(jié)，一般人數(shù)越多，同時率越小，反之則越大；變壓器選擇S11系列低損耗節(jié)能變壓器，變壓器負(fù)荷率均控制在70%～85%之間，所有變壓器均在低壓側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償；變壓器布置在安置點的負(fù)荷中心，以減小線路損耗；所有低壓配電干線均沿建筑外墻架空架設(shè)，方便農(nóng)戶接入戶內(nèi)用電，同時減少了線路損耗；室外照明均采用3.5 m高太陽能光伏發(fā)電庭院燈具，時控及光控模塊隨燈具配套安裝。

7 結(jié)束語

目前，在移民安置點的建筑電氣設(shè)計中，很多節(jié)能措施和節(jié)能產(chǎn)品已被應(yīng)用。當(dāng)然，隨著時代的變遷，未來還會出現(xiàn)更多先進(jìn)的新技術(shù)和新產(chǎn)品，我們不但要勇于創(chuàng)新、大膽應(yīng)用、精心研究，還要不斷尋求應(yīng)用新技術(shù)的保證措施，結(jié)合現(xiàn)代化科學(xué)管理手段，確保其高效保質(zhì)地應(yīng)用于實踐，才能讓其在移民安置點的民用建筑電氣行業(yè)中大放光彩，才能真正實現(xiàn)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”的社會目標(biāo)。