淺談市政工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)

熊甜

摘 要：隨著市政行業(yè)的迅速發(fā)展其消耗的能源也在迅速增長(zhǎng)，而消耗的能源大部分都是以電能的方式消耗的，因此在能源日益短缺的今天，關(guān)于市政工程電氣的節(jié)能問(wèn)題顯得尤為重要。文章敘述了市政電氣節(jié)能的重要性，從設(shè)計(jì)角度提出合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)、優(yōu)選電氣設(shè)備、照明燈具、優(yōu)化智能控制系統(tǒng)等方面，對(duì)市政工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：市政；電氣設(shè)計(jì)；節(jié)能

引言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，受到人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出。目前，世界各國(guó)都采取了一系列措施來(lái)減少污染，改善環(huán)境。其中，能源消費(fèi)日益增長(zhǎng)，成為制約人類發(fā)展的最重要因素。節(jié)約能源是指增加能源利用，減少能源消耗的一系列行為，是關(guān)鍵的也是最直接有效的解決能源問(wèn)題的重要措施。

“十二五”期間，中國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)入新階段，預(yù)計(jì)城鎮(zhèn)化率年均提高，到2015年達(dá)到52%左右，到2030年達(dá)到65%左右。我國(guó)的市政行業(yè)也進(jìn)入高速建設(shè)和發(fā)展期。根據(jù)《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》所稱節(jié)約能源，是指加強(qiáng)用能管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會(huì)可以承受的措施，從能源生產(chǎn)到消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)，降低消耗、減少損失和污染物排放、制止浪費(fèi)，有效、合理地利用能源。如何做到節(jié)能，是目前市政電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題所在。這也是未來(lái)市政工程電氣節(jié)能技術(shù)的攻關(guān)方向。

1 市政工程電氣設(shè)計(jì)概況

市政是指城市道路、橋梁、給排水、污水處理、城市防洪、園林、道路綠化、路燈、環(huán)境衛(wèi)生等城市公用事業(yè)工程。

市政工程電氣設(shè)計(jì)包括供配電系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)的保護(hù)、配電設(shè)備、照明、防雷與接地、智能自動(dòng)化控制、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等。市政工程電氣系統(tǒng)節(jié)能，首先應(yīng)從設(shè)計(jì)階段著手，通過(guò)技術(shù)優(yōu)化，結(jié)合經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效應(yīng)等條件實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。在設(shè)計(jì)階段應(yīng)以優(yōu)化設(shè)計(jì)為主切入點(diǎn)，其中供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)備的選擇、照明節(jié)能設(shè)計(jì)、智能自動(dòng)化控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)切實(shí)可行的具體措施，可以達(dá)到節(jié)能效果。以下是具體的市政工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)措施。

2 供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

在一般大型市政工程項(xiàng)目中，負(fù)荷等級(jí)通常為二級(jí)。因此，可靠的供電系統(tǒng)是保證項(xiàng)目運(yùn)行的基本保障。其供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施，應(yīng)靈活考慮布置變電站。將變電站盡量布置在靠近負(fù)荷中心的位置，這樣電纜的初始投資大大降低，同時(shí)，也有效地減少因距離問(wèn)題而產(chǎn)生的線路損耗，起到降低供電成本的作用。變電站的位置選擇同樣影響供電的安全性能。越靠近負(fù)荷中心供電，穩(wěn)定性越高。

變壓器是供配電系統(tǒng)的“心臟”，如何合理的選擇變壓器，是關(guān)系到整個(gè)供配電系統(tǒng)的最重要因素。在考慮選擇方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷容量及分布情況，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行合理分配，確定變壓器供電范圍。同時(shí)考慮變壓器效率，再?gòu)慕?jīng)濟(jì)角度根據(jù)年投資和年運(yùn)行費(fèi)用，選取負(fù)荷與容量相配的變壓器，并使其工作在高效區(qū)內(nèi)。一般情況下負(fù)荷率在30%～75%時(shí)，是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，負(fù)荷率在50%～60%時(shí)，變壓器效率最高。同時(shí)防止變壓器輕載或空載運(yùn)行，以達(dá)到變壓器節(jié)能的目的。目前，我國(guó)推薦使用節(jié)能型變壓器型號(hào)為油浸式變壓器S11系列、干式變壓器SC10系列以及非晶合金變壓器SH11系列。

同時(shí)，在工程設(shè)計(jì)中，也應(yīng)當(dāng)做到盡量使供配電系統(tǒng)簡(jiǎn)單化。減少配電級(jí)數(shù)，一般不超過(guò)三級(jí)，易管理維護(hù)，可降低電能損失，提高配電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

另外，功率因數(shù)是評(píng)價(jià)配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要標(biāo)志之一，大量的無(wú)功電能消耗設(shè)備使用效率。因此，合理的使用無(wú)功補(bǔ)償裝置，如動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)功裝置，可以提高功因素達(dá)到節(jié)能目的。

3 節(jié)能設(shè)備的選擇

節(jié)能設(shè)備的選擇首先應(yīng)考慮合理、合適地降低設(shè)計(jì)參數(shù)，避免不必要的功率浪費(fèi)。其次在選擇設(shè)備時(shí)，應(yīng)采用新技術(shù)、新工藝的節(jié)能設(shè)備。在市政工程中，大型負(fù)荷供電設(shè)備有如污水廠或泵站的各類水泵、提升泵、大型風(fēng)機(jī)等。電機(jī)硬啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流是額定電流的4～7倍，當(dāng)電機(jī)的容量相對(duì)較大時(shí)，過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)絡(luò)電壓急劇下降，嚴(yán)重影響同電網(wǎng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至引發(fā)功率振蕩，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。同時(shí)，起動(dòng)電流中含有大量的高次諧波，會(huì)與電網(wǎng)電路參數(shù)引起高頻諧振，造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作、自動(dòng)控制失靈等故障。因此，一般風(fēng)機(jī)水泵類大型負(fù)荷可采用變頻器或軟起動(dòng)器。變頻器控制電機(jī)原理是在調(diào)速時(shí)使電機(jī)保持恒轉(zhuǎn)矩，頻率隨電壓調(diào)整正向波動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)最高頻率時(shí)，電壓和供電電壓相仿，以達(dá)到讓電機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)，減少電機(jī)啟動(dòng)瞬間的大電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊的目的。同樣還有使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過(guò)流跳閘。

4 照明節(jié)能設(shè)計(jì)

市政工程中的照明設(shè)計(jì)主要分為建筑照明和道路照明兩類。根據(jù)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034）以及《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ45）的節(jié)能要求規(guī)定，可從光源及其附屬裝置的選擇、照明設(shè)計(jì)方案三方面進(jìn)行優(yōu)化。

在建筑照明中，如廠房、車間、泵房應(yīng)采用高效節(jié)能型光源，大型車間、泵房、廠房等開(kāi)闊型空間建筑優(yōu)先考慮采用高壓鈉燈、LED燈、金屬鹵化物燈、等高效節(jié)能型光源。儀表間、配電室、辦公室、值班室等場(chǎng)所應(yīng)采用三基色細(xì)管徑熒光燈、緊湊型熒光燈等。在道路照明中，可選用LED、高壓鈉燈等氣體放電燈，且氣體放電燈線路功率因數(shù)不應(yīng)小于0.85。同時(shí)，在條件合適的地方，可考慮使用太陽(yáng)能、風(fēng)光互補(bǔ)等新型清潔型能源路燈。燈具附屬裝置的選擇也可以起到節(jié)能作用，不同類型的鎮(zhèn)流器，其功耗有所不同。目前市面上主要有三種整流器：普通電感型、節(jié)能型電感型、電子型。在考慮照明節(jié)能時(shí)，建議使用低損耗的鎮(zhèn)流器。

設(shè)計(jì)時(shí)可考慮智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用，使照明燈具控制方式更加合理。智能照明控制系統(tǒng)包括智能調(diào)光、開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)、延時(shí)控制、場(chǎng)景設(shè)置等，是借助于各種不同的“預(yù)設(shè)置”控制方式和控制元件，對(duì)不同時(shí)間、不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置和合理管理，實(shí)現(xiàn)照明人性化，提高管理水平，延長(zhǎng)燈具使用壽命，節(jié)約能源。

5 智能自動(dòng)化控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、控制技術(shù)的發(fā)展，信息交互溝通已覆蓋工廠的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、控制和管理各個(gè)層次。大型市政項(xiàng)目，如污水廠、自來(lái)水廠、大型泵站、城市綜合管溝等，這些都需要自動(dòng)化控制系統(tǒng)。自動(dòng)化系統(tǒng)的投資占設(shè)備總投資的10%左右，但發(fā)揮的作用卻是巨大的。采用控制中心的智能化精確控制系統(tǒng)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，采取相應(yīng)的措施對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能。自動(dòng)控制能夠按照指令或預(yù)設(shè)程序?qū)C(jī)器設(shè)備、分析儀表、檢測(cè)按照規(guī)定指令進(jìn)行自動(dòng)作業(yè)。起到降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)質(zhì)量、提高工作效率的作用。目前，工業(yè)控制化網(wǎng)絡(luò)正在向有線和無(wú)線相結(jié)合的方向發(fā)展，無(wú)線技術(shù)及智能傳感器技術(shù)的結(jié)合，為各種自動(dòng)化設(shè)備的通信提供了更靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和高寬帶數(shù)據(jù)鏈路，進(jìn)一步發(fā)展了工業(yè)控制的通信性能。能夠?qū)刂葡到y(tǒng)的節(jié)能起到很好的節(jié)能效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

在市政工程的電氣設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分重視節(jié)能設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)階段著手，綜合考慮安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面，選擇合理的供配電系統(tǒng)方案、采用先進(jìn)高效節(jié)能設(shè)備、利用科學(xué)的控制及管理手段，為整個(gè)項(xiàng)目的后期運(yùn)行節(jié)約能耗打下基礎(chǔ)。

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