摘要：隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，工業(yè)建筑也日益興起，為推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。現(xiàn)代工業(yè)廠房建筑要求舒適、安全、節(jié)能、高效。作為二次能源的電能，如何降低損耗、高效利用，如何將節(jié)能技術(shù)合理運(yùn)用到工程項(xiàng)目當(dāng)中，已成為工業(yè)廠房建筑電氣設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)。本文首先分析了工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)的必要性，然后闡述了其節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則，最后從變壓器、照明設(shè)計(jì)、低壓配電設(shè)計(jì)和電氣設(shè)備本身能耗四方面詳細(xì)探討了工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房,電氣節(jié)能,變壓器,照明,配電系統(tǒng)

　　一、工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的必要性

　　(一)改善能源短缺現(xiàn)狀的現(xiàn)實(shí)要求

　　想要減輕能源供需不足矛盾，解決能源短缺對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的壓力，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)低成本持續(xù)發(fā)展，就必須采取有效的節(jié)能減排技術(shù)措施，改變工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)有的能源消耗模式，減少日常生產(chǎn)中對(duì)資源的浪費(fèi)量，有效提高有限能源資源的利用效率，充分發(fā)揮能源應(yīng)用的應(yīng)用價(jià)值。

　　(二)工業(yè)企業(yè)自身耗能大的特征

　　工業(yè)企業(yè)作為我國(guó)典型的能耗大戶，如何在工業(yè)生產(chǎn)中推廣節(jié)能減排設(shè)計(jì)，已成為工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)工程師研究的重點(diǎn)。在工業(yè)廠房的電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)和采取有效節(jié)能減排設(shè)計(jì)方案，可以在確保工業(yè)生產(chǎn)線上所有電氣設(shè)備發(fā)揮較高性能的基礎(chǔ)上，減少工業(yè)廠房生產(chǎn)過(guò)程中的用電量，降低單位產(chǎn)品的綜合能耗，有效推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)發(fā)展的節(jié)能減排效果，為工業(yè)企業(yè)又好又快可持續(xù)發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。

　　二、工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

　　(一)滿足工業(yè)廠房的建筑需求

　　應(yīng)滿足建筑物的使用功能，即滿足照明的照度、色溫、顯色指數(shù)，滿足空調(diào)的舒適性溫度及新風(fēng)量，也就是舒適衛(wèi)生;滿足廠區(qū)的運(yùn)輸?shù)缆窌惩�無(wú)阻;滿足特殊工藝要求，如電子廠房或太陽(yáng)能廠房的一些電氣設(shè)備的用電，廠房的工藝照明及電力用電等。

　　(二)考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

　　節(jié)能應(yīng)考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，不能因?yàn)楣?jié)能而過(guò)高的消耗投資，增加運(yùn)行費(fèi)用。而是應(yīng)該讓增加的部分投資，能在幾年或較短的時(shí)間內(nèi)用節(jié)能減少的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行回收。

　　(三)以減少不必要的能量消耗為著眼點(diǎn)

　　節(jié)能的著眼點(diǎn)，應(yīng)是節(jié)省無(wú)為損耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是發(fā)揮建筑物的功能無(wú)關(guān)的，再考慮采取相應(yīng)的措施節(jié)能。如變壓器的功率損耗，傳輸電能線路上的有功損耗都是無(wú)用的能量損，如量大面廣的照明容量，采用先進(jìn)技術(shù)成果使其能量降低。因此，節(jié)能措施也應(yīng)該貫徹實(shí)施。

　　三、工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)

　　(一)變壓器方面的節(jié)能設(shè)計(jì)

　　1、選擇高效節(jié)能變壓器，提高資源利用率

　　配電用變壓器是配電系統(tǒng)常用的主要電源設(shè)備，又是其自身消耗一定電源的設(shè)備，通電運(yùn)行后長(zhǎng)期在電網(wǎng)上運(yùn)行，一般只在檢修時(shí)才退出電網(wǎng)。選擇不當(dāng)其本身耗電量的累積值將很大，因此要選擇空載、負(fù)載損耗相對(duì)小的節(jié)能變壓器。例如S7系列與S9相比，鐵損高出11%，銅損高出28%;新型非晶合金變壓器比S9還要節(jié)能，10kV非晶合金變壓器比S9的空載損耗低75%～80%。

　　變壓器一般使用壽命長(zhǎng)達(dá)幾十年，用高效節(jié)能型變壓器替代高能耗電變壓器，不但可提高能源轉(zhuǎn)換效率，而且在壽命期節(jié)電效果相當(dāng)可觀。同時(shí)，還可帶來(lái)少建電廠的良好的環(huán)保效益，少向大氣排放溫室氣體，減少對(duì)環(huán)境的直接污染。

　　2、合理計(jì)算，選擇變壓器的容量

　　變壓器額定容量應(yīng)能滿足全部用電負(fù)荷的需要，但不應(yīng)使變壓器長(zhǎng)期處于過(guò)負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行，理論上，變壓器的經(jīng)常性負(fù)載應(yīng)為變壓器額定容量的60%，這時(shí)運(yùn)行效率最高。變壓器“大馬拉小車”不僅使變壓器的容量沒(méi)有充分利用，而且降低了變壓器的運(yùn)行效率(增加了損耗)，這對(duì)變壓器的運(yùn)行和投資來(lái)說(shuō)都是一種浪費(fèi)。因此，變壓器容量不能按照變壓器的最佳負(fù)荷率來(lái)選擇，而應(yīng)略高于變壓器的最佳負(fù)荷率，一般設(shè)75%～85% 較為合理。

　　3、合理選擇無(wú)功補(bǔ)償策略

　　在對(duì)工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)配電系統(tǒng)選擇合理無(wú)功補(bǔ)償策略，可以有效提高配電系統(tǒng)功率因數(shù)，降低系統(tǒng)線損，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。隨著工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)速度和規(guī)模水平的進(jìn)一步擴(kuò)大，大功率高壓電氣設(shè)備、照明燈具在工業(yè)廠房中得到廣泛采用，配電系統(tǒng)三相不平衡度大大增大。由于“單相分補(bǔ)”投資較大，通常要比“三相共補(bǔ)”增加投資約20%～30%。因此，工業(yè)廠房電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)廠房三相用電實(shí)際情況，并從技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行綜合考慮，合理設(shè)計(jì)“單相分補(bǔ)”或“單相、三相相互結(jié)合共補(bǔ)”無(wú)功補(bǔ)償方式。目前，“單相、三相相互結(jié)合共補(bǔ)”與諧波治理一體化無(wú)功補(bǔ)償裝置，在工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益較為優(yōu)越，是節(jié)能設(shè)計(jì)中廣泛推廣使用的一種無(wú)功補(bǔ)償模式。

　　(二)電氣照明方面的節(jié)能設(shè)計(jì)

　　1、采用高效節(jié)能的光源

　　采用高效光源和使用低能耗性能優(yōu)的光源用電附件，如電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等，公共建筑場(chǎng)所內(nèi)的熒光燈宜選用帶有無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒艟撸�緊湊型熒光燈優(yōu)先選用電子鎮(zhèn)流器，氣體放電燈宜采用電子觸發(fā)器。

　　2、節(jié)能型鎮(zhèn)流器的選用

　　推廣使用低損耗、性能優(yōu)的光源電子附件，高壓鈉燈、金屬鹵化物燈應(yīng)配用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器;因氣體放電光源功率因數(shù)低，應(yīng)采用單燈電容補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑢⒐β室驍?shù)提高到0.9以上。

　　3、合理的照明控制方式

　　在照明設(shè)計(jì)中，除了采用高效節(jié)能的光源和照明燈具外，還要在照明控制方面合理控制。如廠區(qū)內(nèi)應(yīng)在必要情況下實(shí)行照明分區(qū)或采用多開關(guān)控制，每個(gè)開關(guān)控制4～6只燈管;對(duì)于戶外路燈照明可分多路控制，設(shè)置全夜燈和半夜燈，以節(jié)約用電。公共場(chǎng)所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關(guān)。走道、樓梯等人員短暫停留的公共場(chǎng)所可采用人體紅外感應(yīng)節(jié)能自熄開關(guān)。辦公區(qū)域靠窗戶的燈具可以利用照度感應(yīng)器來(lái)調(diào)節(jié)其開關(guān)。

　　4、選擇配光合理的照明設(shè)施

　　在對(duì)工業(yè)廠房照明設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合生產(chǎn)環(huán)境對(duì)光照的需求，合理的確定光源的照明強(qiáng)度，避免了過(guò)分追求照明條件而產(chǎn)生的資源浪費(fèi),達(dá)到了照明節(jié)能的效果。燈具的照明效率是評(píng)價(jià)燈具性能的重要指標(biāo),而燈具的配光曲線、反射面的材質(zhì)、外形以及加工精度都對(duì)燈具的效率有著直接的影響。在選擇工業(yè)廠房的照明燈具時(shí),首先應(yīng)該保證燈具的配光曲線在深照和廣照之間取得良好的平衡。其次，應(yīng)當(dāng)根據(jù)燈具使用方法和使用環(huán)境的不同,選用安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單的燈具，降低建筑的照明能耗。

　　5、加大對(duì)照明設(shè)備的維護(hù)，減少損耗

　　照明設(shè)備在運(yùn)行一段時(shí)間之后，便會(huì)產(chǎn)生照度值下降的現(xiàn)象，而定期的對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行清潔，并按照正常的程序?qū)�光源進(jìn)行更換，使照明設(shè)備維持一個(gè)良好的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于提高照明設(shè)備的透光率、保證廠房的照明度有著重要的作用，可以有效的節(jié)約廠房對(duì)電能的消耗。

　　(三)低壓配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

　　1、合理選擇電纜經(jīng)濟(jì)截面

　　根據(jù)現(xiàn)行的供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)于低壓電纜配電線路截面的選擇大多認(rèn)為由于輸送容量小、線路不長(zhǎng)，如按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，往往造成截面偏大。所以，低壓電纜線路是按發(fā)熱(溫升)條件選擇導(dǎo)體截面。按電壓損失校驗(yàn)所選截面，往往忽略了經(jīng)濟(jì)電流密度對(duì)低壓線路截面選擇的重要性。新出版的《建筑節(jié)能設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)措施》中指出:供配電線路在滿足電壓損失和短路熱穩(wěn)定的前提下，年最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間Tmax<4000h,可按導(dǎo)體載流量選擇導(dǎo)線截面;4000h≤Tmax <7000h，宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面;Tmax≥7000 h，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。

　　2、合理的供電方式

　　大多數(shù)照明電壓為220伏，采用的供電方式包括單相二線制、兩相二線制和三相四線制接線方式，不同的供電方式其線損也不一樣。三相四線制方式供電比其他方式損耗要小得多，因此照明系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先采用三相四線制方式供電，盡可能使照明回路三相負(fù)荷平衡，以減少線路和變壓器的損耗。

　　(四)減少電氣設(shè)備本身的能耗

　　在廠房電氣的使用過(guò)程中，用電設(shè)備老化，絕緣強(qiáng)度以及電氣性能降低可能

　　會(huì)產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，也會(huì)帶來(lái)?yè)p耗的增加。老型號(hào)電氣設(shè)備在工作時(shí)的鐵損耗、銅損耗、渦流損耗以及噪聲等指標(biāo)相比較而言都更大，而且能量轉(zhuǎn)換的效率也比較低，還會(huì)產(chǎn)生額外的電能消耗。

　　在這方面，在電氣設(shè)計(jì)時(shí)的基本解決方案是盡可能的采用新型的節(jié)能的低耗高效的電氣設(shè)備，變壓器、電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)等重要換能設(shè)備要安裝在通風(fēng)良好的地方，注意散熱和冷卻，電加熱的設(shè)備設(shè)施加強(qiáng)保溫措施。

　　結(jié)語(yǔ)

　　綜上，雖然工業(yè)廠房是重要的耗能建筑，但其節(jié)能潛力也同樣巨大。在對(duì)工業(yè)廠房進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取合理的電氣節(jié)能技術(shù)措施對(duì)工業(yè)廠房電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，可以取得有效節(jié)能降耗效果，不僅能給企業(yè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)有效資源的高效利用。對(duì)促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變、實(shí)現(xiàn)人與自然地可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)建社會(huì)主義和諧社會(huì)有著重要的意義。

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