工廠電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)研究

摘 要：伴隨時代的進(jìn)步與科技的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)與資源的矛盾日益尖銳，節(jié)約能源成為時代發(fā)展的主題。文章通過分析討論工廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)，通過減少不必要的資源浪費(fèi)，提高資源的使用率，進(jìn)而在一定程度上提高人們的生活質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：工廠電氣；節(jié)約能源；節(jié)能設(shè)計(jì)

中國是一個能源消耗大國，目前能源的利用率還比較低，而且資源浪費(fèi)嚴(yán)重。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，在我國必須組織開展節(jié)能降耗技術(shù)推廣工作，尤其是工廠電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、管理等更要積極推廣使用節(jié)能降耗技術(shù)。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電氣與人們之間的關(guān)系更加密切，甚至嚴(yán)重影響人類社會的進(jìn)步和發(fā)展，下面重點(diǎn)針對工廠電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行分析。

一、供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）變電所位置的選擇

在設(shè)計(jì)工廠電氣系統(tǒng)的過程中，設(shè)計(jì)人員首先應(yīng)該對變電所進(jìn)行合理定位。在一般情況下，變電所要盡可能選擇離負(fù)荷中心比較近的位置，變電所的供電半徑通常為小于500米。

（二）變壓器容量和性能的選擇

1.變壓器的容量選擇

在配電系統(tǒng)中，變壓器作為重要的組成部分，如果運(yùn)行時間過長，為了確保其正常運(yùn)行，通常情況下，只能暫時停止其運(yùn)行，對其進(jìn)行檢修。對于變壓器來說，在運(yùn)行過程中，一方面消耗電量，另一方面還會污染周圍環(huán)境。在選擇變壓器的過程中，需要重點(diǎn)關(guān)注額定容量。在日常生產(chǎn)過程中，額定容量必須能夠承受最大的負(fù)荷。為了既符合配電網(wǎng)的運(yùn)行要求又能夠有效的延長變壓器的使用壽命，保證電能供應(yīng)的穩(wěn)定，在運(yùn)行的過程中，考慮到節(jié)能和留有余量，變壓器的負(fù)荷率一般取70%～85%。

2.變壓器的性能選擇

對于變壓器來說，如果性能優(yōu)良，通常情況下，需要滿足以下條件：1）節(jié)能效率高，功率損耗小。在使用變壓器的過程，一方面可以降低工廠電氣系統(tǒng)的有功功率消耗，另一方面可以對資源浪費(fèi)現(xiàn)象進(jìn)行有效地控制。2）確保三相電流的平衡性，將變壓器損耗控制在最低限度。

（三）輸電線路的設(shè)計(jì)

輸電線路的設(shè)計(jì)主要以降低電路的傳輸損耗為目的。根據(jù)物理知識，對于導(dǎo)線來說，其電阻通常情況下與導(dǎo)線的橫截面成反比，與導(dǎo)線的電導(dǎo)率、長度等成正比。工廠電氣的設(shè)計(jì)通常都通過采取降低導(dǎo)線電阻的方式來降低電路的傳輸損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

首先，盡量縮短導(dǎo)線長度。在線路設(shè)計(jì)中要盡可能走直線，少走彎路，良好地控制導(dǎo)線的長度。其次，科學(xué)合理地增大導(dǎo)線的橫截面。在廠房中布置導(dǎo)線時，導(dǎo)線的長度需要滿足載流量、電壓降等要求，導(dǎo)線的橫截面通過公式可以計(jì)算出，將導(dǎo)線的截面增加一級，在這種情況下，導(dǎo)線的功能損耗可以有效地減少，進(jìn)而在一定程度上可以延長導(dǎo)線的使用壽命。最后，在其他條件一定時，一般選擇銅芯、鋁芯等電導(dǎo)率比較小的導(dǎo)線。

（四）選擇合理的無功補(bǔ)償設(shè)備

所謂無功補(bǔ)償設(shè)備通常情況下就是補(bǔ)償無功功率的電能設(shè)施。對于電力系統(tǒng)來說，無功補(bǔ)償設(shè)備發(fā)揮著重要的作用，借助無功補(bǔ)償設(shè)備有效減少供電系統(tǒng)的輸電消耗，進(jìn)而在一定程度上提高功率。在節(jié)能和供電質(zhì)量方面，這種電能設(shè)備發(fā)揮著積極的作用。不同的工程設(shè)計(jì)需要的無功補(bǔ)償方式不同，這個需要依據(jù)實(shí)際情況而定。

二、采用變頻拖動技術(shù)，降低電耗

變頻技術(shù)目前得到快速的發(fā)展，有取代老式降壓啟動器的趨勢。所謂變頻器就是一種電能控制裝置，其作用就是借助電力半導(dǎo)體器件將一種工頻電源調(diào)整為另一種工頻電源。其工作原理就是按照一定規(guī)律，對脈沖列的脈沖寬度、幅度等進(jìn)行改變，進(jìn)一步對輸出量、波形等進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而確保電動機(jī)電壓、頻率變化的平滑性。它可以通過變頻降速，自身的V/F調(diào)節(jié)和自帶軟啟動功能等方式進(jìn)行節(jié)能。對于變頻器來說，其作用主要表現(xiàn)為調(diào)壓、調(diào)頻、穩(wěn)定壓力，通過應(yīng)用當(dāng)前的新技術(shù)，可以進(jìn)一步豐富其功能，在眾多領(lǐng)域都有著普遍的應(yīng)用，所以在未來的發(fā)展中，變頻器的前景非常寬廣。

三、選擇電動機(jī)

在日常工作生活中，大多數(shù)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)都是通過電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，所以在采購電動機(jī)的過程中，需要側(cè)重電動機(jī)的高效節(jié)能性，進(jìn)而將能源損耗降到最低。

異步電動機(jī)是最為常見的工業(yè)用途電動機(jī)，其功率因數(shù)和效率是衡量電動機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)，這兩個指標(biāo)存在密切相關(guān)的關(guān)系。即異步電動機(jī)的功率因數(shù)提高，其效率也會提高。對于電動機(jī)來說，降低其能耗的重要途徑就是從工作效率、功率因數(shù)兩方面著手。所以，在設(shè)計(jì)電動機(jī)的過程中，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，應(yīng)該考慮這兩個主要因素，根據(jù)負(fù)荷特性合理選擇電動機(jī)，防止出現(xiàn)電動機(jī)利用率偏低的狀況。在滿載的情況下，異步電動機(jī)的功率因數(shù)一般可以達(dá)到0.85～0.89，而空載、輕載時一般只有0.2～0.3，加之異步電動機(jī)產(chǎn)生的無功功率是工業(yè)企業(yè)無功功率的主要來源，所以在設(shè)計(jì)電動機(jī)的過程中，需要對異步電動機(jī)的容量進(jìn)行合理確定，進(jìn)而最大限度確保其滿負(fù)荷運(yùn)行。

四、照明設(shè)備的設(shè)計(jì)和管理

在許多工廠中，公共區(qū)照明往往存在能源浪費(fèi)的情況。以下列舉四種方法來達(dá)到控制節(jié)能的效果。

1）以季節(jié)變化為準(zhǔn)，進(jìn)行公共區(qū)照明狀態(tài)的時刻表編制。

2）對公共區(qū)照明進(jìn)行回路設(shè)計(jì)，在一般情況下，特別是晚上，對公共區(qū)照明系統(tǒng)實(shí)行最低供電回路。

3）為了降低能耗，需要推廣使用先進(jìn)的節(jié)能型產(chǎn)品。采用聲控、光控開關(guān)對間斷性的照明設(shè)備進(jìn)行管理。

4）如果照明燈具使用時間較長，在這種情況下，使用節(jié)能燈、LED燈等較為節(jié)能的新型光源，進(jìn)而在一定程度上最大限度地降低能耗。

五、選用新型節(jié)能電氣設(shè)備

受各種因素的影響和制約，當(dāng)前我國大部分企業(yè)依然使用技術(shù)型號較為落后的電氣設(shè)備，甚至有些電氣設(shè)備已經(jīng)被淘汰，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，這種落后的電氣設(shè)備需要及時對其進(jìn)行淘汰，選用更加新型節(jié)能的電氣設(shè)備，從而有效實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的更新?lián)Q代，降低電氣設(shè)備的能耗。

六、結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的能源使用量將會進(jìn)一步增加，同時也會進(jìn)一步加大對環(huán)境的污染，在這種情況下，需要研究工業(yè)生產(chǎn)中的節(jié)能技術(shù)，一方面節(jié)約能源，另一方面節(jié)約生產(chǎn)成本。對此，我們需要深入研究分析工廠電氣設(shè)備的節(jié)能技術(shù)，推動我國電氣節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。

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作者簡介：程宏（1974-），男，漢族，遼寧鞍山人，上海彪瑪建筑工程咨詢有限公司工程師。