贵州电气工程之低压电气系统节能技术的发展及趋势!

贵州电气工程之低压电气系统节能技术的发展及趋势!

1 低压电气系统节能技术历史发展

1974年，第一部建筑电气节能相关技术标准(采暖空调等方面)由法国率先制定和颁布，贵州电气工程后来这一标准一度被欧洲各国所采用。1979年，美国能源信息机构(EIA)成立，主要负责统计美国建筑物电气能源消耗和支出数据，并每5年进行一次全面修订。1979年，日本颁布了楼宇住宅建筑保温隔热基本标准，并对所用的各种保温材料参数规定了最小限度标准。目前，发达国家已逐步建立起完善的节能技术机构，并制定了较为成熟的低压电气节能标准和规范。

我国较发达国家建筑电气节能技术起步较晚，于1986年颁布《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》，节能率要求达到30%，是我国第一部建筑节能法规。之后又颁布了《全国民用建筑工程设计技术措施-建筑节能专篇》，其中电气专业协调各个专业起到了关键作用。2007年，中国建筑电气节能专业委员会在清华大学建筑节能中心成立，贵州电气工程标志着我国建筑低压电气节能技术迈出了实质性的一步。

目前，我国工业化和城乡建筑进程迅猛，建筑规模与速度前所未有，建筑能耗总量呈直线上升趋势，而低压电气能耗占能耗总量的30%左右，因此有必要需要设计人员采取相应措施达到低压电气节能目的。

2 低压电气系统节能技术现状

低压电气节能技术发展到今天，已经相当完善，本文将从变配电室的选址、变压器的选型、供配电缆的设计、以及电动机和照明光源的选择来对现有的电气节能技术进行阐述。

2.1 变配电室节能

在实际项目设计中，变配电所的选取应尽可能处在负荷中心，来减少电能在线路上的损耗，电源供电半径应在250m以内。在高层建筑中，配电室应尽量靠近电井，对于比较大的建筑主体，应设置两个甚至更多电井。对于低压配电级数不宜超过3级。

2.2 变压器节能

变压器是供配电系统的核心设备，据统计，其损耗可达到整个电气损耗的10%左右。损耗来源主要包括有功损耗和无功损耗。我们选择变压器时应尽量选择新型材料的节能型变压器，现在推广的 S10、S11等高效系列，比普通变压器铁损降低15%，而非晶合金变压器比S10、S11系列铁损降低1/3；提高变压器二次侧功率因数，从而减少负荷电流，减小变压器铜损。

另外，变压器能量转换效率与变压器负贵州电气工程载率之间不是完全成正比例关系，其高效能量转换效率是在变压器处于50%-60%负载条件下获得，所以在确定变压器容量时，应该从技术性、节能性、高效性等方面，合理进行变压器选型设计，以防出现容量选择过大或者过小的现象。因为这样不仅达不到变压器的运行要求，而且还增加了自身损耗，造成资源浪费。

2.3 供配电缆节能

由于传输导线上存在一定的电阻，所以电能在传输过程中会不可避免的造成一定有功功率损耗，因此降低线路损耗的途径主要有：选用电阻率较小的材质电缆，如新型耐热铝合金线缆；增大导线截面；铺设供电线路时尽量走直线，使线路最短，避免迂回供电；如表1所示，对电网进行升级改造，将原有线路升压，能大幅降低可变损耗。

 2.4 动力节能

在现代建筑中，电动机不可或缺，其损耗主要包括有功功率损耗和无功功率损耗，因此，提高其功率因数及工作效率是目前应对电动机节能的主要措施。

电动机无功功率主要是在系统中建立旋转磁场，异步电动机由于其工作原理，其转速始终小于同步转速，因此无功损耗较大，而同步电机转速基本接近同步转速，无功损耗较小，因此，选择电动机时，可以尽量选择使用功率因数较高的同步电机，以节省电能损耗。

磁性材料采用高品质、低损耗的高效异步电机(Y、YZ、YZR等系列)，相对于普通异步电机，其功率因数可提高8%左右，总损耗减少20%-30%，因此，在使用异步电动机时，尽量选择高效电机。目前，在工控领域，变频器使用广泛，它采用V/F控制策略，只调节电机电源频率而间接改变异步电机转速。变频器内部包含存储器，可以存储简单程序，如果我们设定好程序，变频器会每隔一段时间自动检测电机负载变化，而后根据负载变化情况调用存储器内部程序，从而调节电机转速，这样就会提高异步电机在空载时的效率，节约了电能，因此在设计时尽可能采用交流变频调速技术。

此外，我们还可以通过无功补偿来提高电机的功率因数。对于容量较大且传输距离较远的电机(风机、水泵、传送带等)，可以采取就地补偿措施，其他可采取集中补偿措施。 

2.5 照明节能

合理选择节能灯具是建筑电气节能的重要措施，高效白炽灯光通量15LM/W，普通荧光灯T12光通量55 LM/W，而三基色T8、T5荧光灯光通量为93 LM/W，LED为70-150 LM/W。因此，在选择照明灯具时，贵州电气工程尽可能选择三基色T8、T5荧光管或LED灯。

对于灯具的控制，在建筑内部走廊，楼梯等处，可采用具有声光控制功能的灯具。对于大的建筑主体(广场、厂房等)可采用集中控制措施。如果有条件的话，还可以采用计算机智能控制，不仅可以达到节能的目的，还能制造出难以想象的灯光效果。

3 低压电气系统节能技术发展趋势

3.1 智能建筑系统

智能建筑可以采用现代计算机、信息通信和自动控制技术，全面地对建筑物中的各类设备进行监控和控制，在满足建筑功能的前提下，进行最大限度的节能。据工程实际经验可知，通过高效的节能设备和先进的自动化控制系统实施，智能建筑能耗比普通建筑能耗降低30%-50%。

例如供配电系统，智能建筑系统可检测到设备电压、电流、有功功率、功率因数以及设备是否运行良好，而后，这些数据会被导入计算机程序，计算机会根据当前外部因素(如负载变化，天气情况等)，在后台自动实时调节各个设备，以达到最优节能状态。

照明系统，智能建筑系统会根据当时的环境以最优的控制方式对照明进行控制，不仅节约了大量电能，还延长了灯具使用寿命，节省了运行费用，同时，不同的控制方式还能增强建筑的视觉美观效果。

3.2 太阳能光伏技术

近几年，随着光伏逆变技术的发展，住户安装太阳能电池板到建筑物屋顶，终端通过控制器、逆变器连接到公共电网，消费者与电网互联，形成家庭光伏系统已经成为可能。这种具有并网功能的太阳能光伏混合动力系统既可以给电网供电，也可以使用电网供电，这样不仅保证了能源的有效利用，减少了无用损耗，而且在关键时刻还具有电力调峰的作用。目前，太阳能热水器已经在建筑行业里广泛采用，节能效果明显。目前，济南市规定自2014年起，100米以下新建高层住宅强制推广使用太阳能。相信，在不久的将来太阳能光伏技术会更加完善贵州电气工程。此外新能源还有风力发电、地热和核能等，还处于不成熟阶段。

4 小结

我国虽然是一个资源大国，但同时也是一个能耗大国，人均资源占有率只有世界平均水平的一半，节能减排尤为重要。因此作为电气设计人员，我们在设计低压电气系统时，应尽量考虑上述几种节能措施，尽最大努力为国家电气节能贡献自己的力量。