論市政設(shè)施電氣及自控系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

戶譚明

【摘要】加強(qiáng)市政設(shè)施的用能管理，科學(xué)高效地利用能源、節(jié)約能源，是目前市政工程電氣及自動(dòng)化控制優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。文章介紹了市政工程的用電設(shè)施、供配電系統(tǒng)、照明燈具、大功率電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備和智能控制系統(tǒng)的等方面的節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】市政工程? 用電設(shè)施? 供電配電? ?智能控制? 節(jié)能設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代城市既追求亮化、綠化、美化又講求生態(tài)、低碳、節(jié)能的前提下，面臨市政行業(yè)消耗電能的迅速增長(zhǎng)，市政工程電氣及自動(dòng)化控制的節(jié)能問(wèn)題就顯得尤為重要。加強(qiáng)市政設(shè)施的用能管理，科學(xué)高效地利用能源、節(jié)約能源，是目前市政工程電氣及自動(dòng)化控制優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。

一、主要的用電市政設(shè)施和市政工程要素

市政設(shè)施一般是指道路設(shè)施、電力設(shè)施、綠化景觀、消防及排水設(shè)施、城市家具及戶外廣告等。市政工程就是對(duì)這些設(shè)施的建設(shè)施工和維修工程。其中用電市政設(shè)施和市政工程主要有：

（1）道路設(shè)施。道路是車輛和行人出行的重要設(shè)施，大到主支干道，小到胡同弄巷。用電路面設(shè)施主要是路燈、公交路牌、地鐵站口、交通標(biāo)識(shí)、燈箱廣告等。

（2）涉電設(shè)施。道路兩側(cè)的高壓鐵塔、電力桿線、照明桿線、變壓器及開(kāi)閉所、通訊網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控基站等弱電架桿以及“桿線下地”工程等。

（3）消防及給排水設(shè)施。加壓泵站的用電和消火栓、污水管道和雨水排放及檢查井等設(shè)施的維修施工用電。

（4）綠化景觀。河邊路旁和街心公園種植的樹(shù)木花草、綠植造型、亭廊假山等小品景觀的燈光照明及維修施工，人造水系的泵房用電。

（5）城市家具。城市信息設(shè)施、環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施、運(yùn)動(dòng)健身設(shè)施、休閑服務(wù)設(shè)施、便捷交通設(shè)施、圍墻圍擋的照明與燈光裝飾。

市政電氣及自動(dòng)化控制的要素是以上設(shè)施的驅(qū)動(dòng)、照明、灌溉、維修用電管理。包括供、變、配電系統(tǒng)的安全保護(hù)、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。市政工程電氣及自動(dòng)化控制系統(tǒng)的節(jié)能改造，工程設(shè)計(jì)是首當(dāng)其沖的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效應(yīng)等條件，切實(shí)可行的具體措施，達(dá)到改造效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

二、市政工程供配電系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，包括設(shè)備的配置與選擇、用電器驅(qū)動(dòng)的及智能自動(dòng)化控制的優(yōu)化設(shè)計(jì)和照明節(jié)能設(shè)計(jì)等。大型市政工程項(xiàng)目的負(fù)荷等級(jí)一般為二級(jí)。因此，穩(wěn)定可靠的電源和供電系統(tǒng)是工程項(xiàng)目正常運(yùn)行的基本保障。

（1）變電站的位置。用電負(fù)荷中心是變電站設(shè)置的“靶心”。變電站的位置要盡可能靠近負(fù)荷中心，一是縮短電纜降低初始投資，二是可有效地減少線路電損，降低供電成本。三是變電站越靠近負(fù)荷中心，供電的穩(wěn)定性越高，有利于供電安全。

（2）變壓器。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。一是變壓器供電范圍，根據(jù)負(fù)荷容量及分布情況做出合理分配，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)。二是變壓器效率，負(fù)荷率在 30%～75%之間是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，負(fù)荷率在 50%-60%時(shí)，變壓器效率最高。三是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 S13系列、干式變壓器 SC10 系列以及非晶合金變壓器 SH11 系列。

（3）配電級(jí)數(shù)。盡量減少配電級(jí)數(shù)，使供配電系統(tǒng)簡(jiǎn)單化。一般配電級(jí)數(shù)不要超過(guò)三級(jí)，既可降低電能損失，又方便維護(hù)管理，從而提高配電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（4）無(wú)功補(bǔ)償。合理的無(wú)功補(bǔ)償，可以提高功因素達(dá)到節(jié)能目的。功率因數(shù)是評(píng)價(jià)配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的指標(biāo)之一，使用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)功裝置，避免大量的無(wú)功電能消耗，提高設(shè)備使用效率。

三、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?？蓮墓庠催x擇、附屬裝置和智能控制三個(gè)方面予以節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（1）光源選擇。大型泵房、廠房等開(kāi)闊型空間建筑的照明，優(yōu)先考慮采用高壓鈉燈、LED等高效節(jié)能型光源。配電室、儀表間、值班室等小型 空間可采用熒光燈和LED等。道路照明首選LED燈或功率因數(shù)不小于 0.85的高光效鈉燈;在山區(qū)公園等場(chǎng)所可選用太陽(yáng)能、風(fēng)光互補(bǔ)等新型清潔型能源路燈。

（2）燈具附屬裝置。主要是使用低損耗的電感鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器。

（3）智能控制。照明系統(tǒng)的智能控制借助于計(jì)算機(jī)對(duì)運(yùn)行時(shí)間的精確設(shè)置，在規(guī)定時(shí)間和光照度的前提下實(shí)現(xiàn)燈具的自動(dòng)開(kāi)關(guān)、智能調(diào)光、色彩變換、延時(shí)控制和場(chǎng)景設(shè)置等。

四、大負(fù)荷用電設(shè)備的軟啟動(dòng)及變頻控制

市政工程中的大負(fù)荷用電設(shè)備主要是由大功率電機(jī)拖動(dòng)的水泵、風(fēng)機(jī)等。

（1）電機(jī)的軟啟動(dòng)。電機(jī)的啟動(dòng)電流是額定電流的4-7倍，尤其是大容量電機(jī)，過(guò)大的硬啟動(dòng)電流會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)絡(luò)電壓急劇下降，甚至引發(fā)功率振蕩，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。另外，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)荷宜采用軟啟動(dòng)器，電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)屬于平滑啟動(dòng)，輸出電壓逐漸增加，啟動(dòng)電流逐漸加大，電動(dòng)機(jī)緩慢加速，直到電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定電壓的機(jī)械特性，有效地避免了因啟動(dòng)過(guò)流引起的跳閘斷電。

（2）電機(jī)的變頻控制。為了使電機(jī)在調(diào)速時(shí)保持恒轉(zhuǎn)矩，可采用變頻器讓頻率隨電壓調(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。

五、自動(dòng)化控制系統(tǒng)

隨著網(wǎng)絡(luò)信息和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，以PLC為代表的智能自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于市政工程領(lǐng)域。其投資占比很小，發(fā)揮作用巨大，可以有效地降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率、保障生產(chǎn)質(zhì)量。目前，工業(yè)控制化網(wǎng)絡(luò)正在向無(wú)線技術(shù)及智能傳感器技術(shù)的方向發(fā)展，進(jìn)一步增強(qiáng)了工業(yè)控制的通信性能，同時(shí)也對(duì)市政工程用電系統(tǒng)的節(jié)能起到很好效果。

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