电气工程及其节能设计要点探析

赵江天

（太原理工大学，山西 太原 030024）

电气这类智能型设施不仅普遍存在于各种技术中，其功能也是比较大的。电气内容无所不包，包括电气工程和信息技术。所以对于电气方面的学习是关键课题。当前电气项目已经开始向节能环保方向迈进。本文从电气角度对其节能链接设计进行了分析，以降低电气能耗，增加经济效益。

1 电气节能设计在电气领域的具体体现

1.1 调节电压的标准

电气自动化在投产后，运行电压对设备电量有一定的影响。当实际运行电压超过装置规定限额时，将形成电量消耗较大的问题。强化对电气自动化程序进行调整，确保电压调整规范性，符合设备运行各项要求，防止能耗问题发生，能够强化电气生产环保节能作用。例如，自适应电压调节方式，节能优势强电压调节基础：P≤C×VAF+I式中：P表示所调节电压量，以V为单位；C表示电气智能程序的开关容量，单位是F；V表示供给的电压参数，单位为V；F表示同一电路的时间频率，单位是Hz；A表示开关的功率因数，单位为VA；I表示漏电流，单位是A。

1.2 提高电网设备性能

在电气自动化进入工业生产活动后，电网设备是电气工程中的重点构成，同时也是整个电气项目资源投入量比较大的一个过程。电网设备在性能优化过程中，需要参考当前强度和密度的各种情况并给出一套配置方案以增强电网设备清洁性和精确设置电网截面规格。在电气自动化工程规划过程中，铜质电缆是一种重要节能用料，显示出其高达高输电安全性和耗电节能性。因此，在实际改造电网设备时主要选择铜质电缆线：在线缆表层温度相同（均为60℃）情况下，不同标称截面（mm2）的铜芯载流量（A）及铝芯载流量（A）分别为：1.5/24/18、10/75/59、25/138/105、120/375/285，得知铜质线缆的载流量参数比铝质线缆更高，表明铜质缆线更节能。

1.3 合理运行维护送电线路

当电气线路出现运行不畅的问题时，就会产生很高的能耗。国内年线路电损大致在1左右。在此背景下，强化送电线路的运行与维护是提高电气项目节能的重点举措。在实际应用中，可以利用先进信息科技高效地实施送电线路运行维护工作。例如，打造一套完善的线路检查机制，当送电线路运行存在问题的时候，对线路故障问题进行及时维修，从而对线路能耗量进行控制，积极利用电气项目节能优势等。

1.4 强化运检效果

在大修过程中会导致电气自动化运行能力下降，例如，大修进展能力差，电气设备故障不能得到及时处理等，这些都会使电气自动程序运行能力减弱。当电气项目设备出现质量问题的时候，就需要有关单位在适当的时间内给以大修处理，在适当的时候，减少电气工程运行过程中所带来的不良后果，有效地提升电气运行的容量，降低能耗浪费，实现节能生产。

1.5 对配电设计进行优化

电气程序运行的关键在于确保电力供应的质量。在电气节能规划过程中，要考虑到系统的适应能力，使得电气和配电规划的标准保持一致。配电节能设计过程中，要使供电程序满足耗电设备负荷容量要求，符合供电平稳性各标准，从而确保电气设备运行能力。在配电过程中，参考用电设备运行要求，确保供电程序配电设计效果，强化供电程序运行能力。电气工程在融入节能技术时，要注重电气工程运行的安全性，选用性能优越的导线并确保导线绝缘间距的规范性设计。

1.6 加强电气系统的运行能力

在进行电气节能设计过程中，要对节能设备进行规范选择，确保电气节能技术应用质量。在系统运行过程中要增强设备的节能性、选用无功补偿设备、对电气线路损耗进行有效的控制、维护负荷的均衡性。实际开展节能配电规划工作时，应确保设计系数准确，并遵循负荷各项需求对电气程序中功率参数做出对应调整。

在节能设计中选取节能因素作为出发点时，要增强电能转化的有效性并获得更高电能利用能效来调节用户荷载比例，采用极数更少的电动设备输送更多电流，从而确保电气设备的运行质量，降低能耗并实现节能目标。

2 电气工程中节能设计的运用

2.1 电源设置地的合理选择

好的电源设置地应位于市中心，这样可以使供电半径减小，以免输电线路架设时长途奔波。并且由于输电线路的客户分布较为松散，因此要想使用电工程的经济效益达到最大化，就需要根据电源的容量来设置供电的配置点。据有关人士调查研究表明，供电线路供电半径一般应控制在15km内为宜，从而可以有效提高供电效率，减少电气工程所消耗的能源。

2.2 选用横截面积比较合理的导线

当选用横截面积比较合理的导线时，需从技术角度测量横截面积，横截面积合理可使线缆导电电阻最小，以减少电气工程所耗费的能源。并且采用的材料最好为节能降耗材料，节能降耗材料的集中优点为在输电过程中电阻较小同时输电效率较高，这就能够使得输电能耗降到最低。

据有关资料调查表明，普通输电线路若导线横截面积超过70mm2时，其输电效果可达到较好，此外，对支干线横截面积不能过低，通常要求在50mm2以上，分支线横截面积在35mm2以上，随着用电工程在工艺上不断提高，输电线路应尽可能向小容量方向发展，而各点布置需加大，这样才能确保输电距离能保持在较合理范围，以短距离输电为佳。

2.3 选用节能设备以增加变压器负载

在配电变压器运行期间，有关工作人员能够进行优化升级是因为线路损耗与变压器质量之间存在极其直接联系，因此，优化升级方向还要向降低线路损耗方面发展。通常需要优化整个网络系统，提高变压器负载率，从而可以有效降低线路运输中电力损失。并且在技术的改造升级过程中，只有提高变压器的负荷率，才能够达到这种降低能耗的效果。

2.4 强化电网规划

为了降低电网规划中的电能损耗，要求电力企业装设智能化、自动化电力系统，并通过负荷监控系统进行监控，减少不必要的电能损失。比如，在利用计算机技术对电力系统计算分析时，若输电情况有很大改变，则可利用自动化计算机来计算科学供电配比以减少无意义电能损耗。也可将调度的自动化系统运用到主变运行图中，使输电调度始终在最佳状态下运行，以保持主变经济的运行。

对输配电线路中导线截面做出科学的选择，筛选出能满足配电输电需求的导线并使其截面最小，从而大大增强供电线路运行的经济性，但这一办法并非一劳永逸，选用最小截面线路并非最经济。若将最小截面线路加大，而使回收的投资成本增加，从而可以保证因线路截面而造成的线路损耗显著降低，使线路所做的无用功也较少。一般输配电线路使用寿命都是10年左右，选择该断面输电线路输电配电将使10年内电能损耗降低很多。

2.5 对供配电系统和线路进行了设计

配电线路铺设设计在建筑电气设计流程中处于最关键的位置，在设计阶段使用的线路材料需要保证安全质量和实际性能，线路材料的好坏，直观上决定了节能技术应用效果。在当前阶段，业内多使用电缆或者铜导体等线路材料进行安装设计，工作人员需要根据建筑工程中的实际耗电状况，合理正确引导线路安装设计，进而促进后续铺设工作有序进行。与此同时，电气防护中还应隐蔽线路，选用密闭金属管网或金属线加以保护，保证内部防火完全达到建筑工程建设消防要求，更应该及时将防火孔堵死，并结合工程实际情况对其节能要求做出一些调整和优化，确保居民的日常生活水平，还要确保他们的生命财产安全。

2.6 改善功率因数

就电气节能技术而言，降低其功率损耗才是达到节能目的的合理途径。一方面，工作人员能够增加电气设备自然功率因素和降低对设备超前和无功要求；另一方面，工作人员还可以利用无功补偿这一设施来有效地实现就地补偿和降低电气线路无功传输，这一方式被广泛地应用于民用建筑中。

3 电气系统一体化节能工艺设计案例

案例工程的建筑结构方案采用地上加17层，地下两层的结构。-2楼人防项目使用，-1楼停车场施工使用，地上建筑生活使用。建筑总体面积规格5.4万平方米、建筑高度设计70m。

3.1 电气节能设计

参考建筑电气各方面设计需求，对居住区照明设施进行了一级负荷设计并采用双电源提供方式。建筑公用区为二级负荷设计和自投设备设计。园区内采用三级负荷、单电源的供电模式。参考各种设计规范，在案例项目的设计过程中，建设、供电等各个部门联合给出了供电方案：选用市政10kV电网供电，双路电源引进，采用高压线路并直接埋设；两台电源互为备用，担负着各一、二级负荷供电任务。

案例工程在一层增加变电站并靠近负荷中心以控制低压侧供电线路全长降低线损。案例工程于终末地点设计配电箱最大供电线路185m。建筑项目1层新增1套1000kW发电设备作为备用电源以解决市网断电。

在电源存在故障问题的情况下，发电设备自行开始发电，并在开机15s内正式投入运行。重要负荷区需要加装UPS应急电源以保证供电平稳性。建筑项目内用电负荷主要由照明，空调和其他几项工程组成。案例工程内超大型，各种关键性设备采用变电站供电的形式。居住区采用阻燃线缆构建供电系统以确保供电质量。一级负荷分出2根电源线供变电低压和应急供电2个规程使用。

3.2 照明节能设计

照明程序作为建筑电气设备中的重点构成，在节能设计中更具有十分重要意义。建筑照明设计要符合建筑场所用电需求，将人本用电设计思想融入其中，创造宽敞明亮、舒适宜人的照明环境、创造高品质视觉氛围、确保绿色照明质量。案例工程中光源的选取，要从照明显色和照明时间两方面一一给出设计方案。参考光源的特性、灯具的种类，镇流器的节能设计对其节能性进行了综合比较，并对照明方案进行了综合判定。大楼的公共通路，楼梯和地下停车位上，都有人长期驻留的要求，选用二极管照明设备设计，照明显色参数应不小于80，色温参数应设计在4000k。

对于居住区，功能室的照明设计选用T5型高效节能灯具并将照明设备的显色参数控制在80以上，色温参数不变，仍选用4000k的灯具，然后采用电子镇流器以确保照明节能效果。水泵房，储水区及其他含水量大的地方选用防水，防尘型照明设备。业主活动室和物业工作室的地点可以选用洁净型照明设备。案例工程中所开展的多种照明设备都是参考建筑照明规范来开展照度设计以确保照明光线均匀，并对眩光参数做了统一设计以使得光色参数和照明能效符合规范要求。

3.3 设备智能管理

设备管理平台以计算机作为信息控制的主要手段，利用自动化仪表能够对机电设备的运行进行有效的管控，确保设备运行的平稳性，将节能管理思想融入其中，对设备的运行成本进行有效的控制。打造建筑设备管理平台，包括空调、热交换、输水、换风多项工程。空调节能规划要确保送风机运行参数合理、智能启动送风程序、独立检测设备温度等。若装置温度高，应打开风机保持热水阀关闭。若设备温度低，应关风机，开热水阀。当设备出现异常问题时，要将异常问题反映到管理程序中，以确保异常问题得到及时处理，避免能耗升高。给排水程序中融入了节能设计思想，将污水自输出，生活水体智能存储，确保水体供应及时，有效提高排水程序运行能效和维持用水输排畅通。密切注意水位高度并加装水位限位装置，若水位超过限位参数则会发出水位警报以防止水溢出的问题发生。

3.4 电气设备的选择

建筑电气设备选型要以节能型设备为主。案例工程选用的变压器型号为[D,yn11]，具有损耗小、噪声低的特点。电梯设备选用节能类型并对应配置高能效电机与电梯群控和扶梯智能控制相配合，从而确保电气设备在使用过程中节能性。

4 结语

电气工程整合节能工艺能够满足智能配电技术需求。供电单位要打造完善电气节能流程并参考各条款内容，加强电气程序节能技术整合成效，促进配电程序作用优化性，加强电气程序的运行平稳性，从而加强供电单位的工作能力，保证电气工程在安全的工作状态下。