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【摘 要】文章从供配电系统、电力变压器、电气线路损耗、提高功率因素、电力拖动设备以及照明系统等几方面分析了工程建设电气节能的主要技术措施及相关问题。
【关键词】工程建设电气;节能;技术措施
中图分类号：F407.6 文献标识码： A 文章编号：
近年来随着国民经济高速发展对电能的需求快速增长,但电力能源供应不足，全国约有20%以上的工农业生产能力不能发挥作用，这不仅限制了经济发展，积压和浪费了建设资金，同时也给人民生活带来不便。所以,国家及相关部门已经深切意识到电气节能问题的重要性和紧迫性 ,如何有效的减少能源消耗,提高能源利用率,越来越成为我们重点关注的问题。
电气的节能一般是在政策引导下,以节能技术为基础,实现建筑产品的生产过程、建筑的施工过程和建筑使用等三个方面的节能目标。在这些过程中,普遍推广和应用节能技术是实现这个目标的一个关键环节。
1.电气节能原则
节能就是应用技术上现实可靠、经济上可行合理、环境和社会都可以接受的方法，有效地利用能源，提高用能设备或工艺的能量利用效率。建筑电气节能的原则如下：
1.1.实用原则——满足建筑物的使用功能，也就是说要满足舒适性环境的温度，满足照明的亮度，满足特殊工艺要求等等。
1.2.经济合理原则——实际效益电气节能不能因为节能而使得实际投资过高，应该按照实际情况考虑实际经济效益。
1.3.技术先进原则——节省无谓损耗的能量采用先进的技术将与功能无关的能量消耗实施节能措施。
2.电气节能技术措施
2.1供配电系统的节能
根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。配电房应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。供电时尽量采用高压供电，例如条件允许的话可以采用20KV供电来代替10KV供电；采用线路-变压器组的形式将高压电能直接输送到各个负荷中心；对于大容量电动机采用高压电动机来取代低压电动机。
2.2变压器的节能
变压器的节能即减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算： ΔP=P0+β2Pk 式中：ΔP变压器的有功损耗；P0变压器的空载损耗；Pk变压器的额定负载损耗；β平均负载系数。从式中可以我们可以得出:1.P0作为变压器的空载损耗又称铁损，空载损耗是一个常数，它不随变压器的负荷变化而变化。它是变压器主磁通在铁芯中产生的有功功率损耗，因为主磁通只与外加电压和频率有关，当外加电压和频率恒定时，铁损一定。所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S11，S10型等或非晶合金材料的干式变压器。采用非晶合金材料的干式变压器空载损耗可以降低75%，达到节能环保的效果。2.Pk是变压器的额定负载损耗又称铜损，它随着负荷电流的变化而变化，它与负荷电流的平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。β2Pk用微分求极值时，是在β=50%时每千瓦的负荷，此时变压器的损耗最小，但此时仅减少变压器的铜损，铁损并未减少，因此也不是最节能的。综合初装费、变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最佳经济节能运行的负载率一般在75%～85%之间。另外，我们在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。
2.3减少配电线路损耗
减少供配电线路损耗即线损是供配电线路经济运行的重要指标。由于配电线路有电阻,有电流通过时就会产生功率损耗,其公式为: ΔP=3I2R·10-3 式中ΔP：三相输电线路的功率损耗（KW） I：线电缆（A） R：线路相电阻（ω）。 其中线路电阻在通过电流不变时，线路长度越长则电阻值越大其中“R”线路电阻在通过电流不变时,线路长度越长则电阻值越大。在具体工程中,线路上电流一般是不变的,那么要减少线损,只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻R=ρl/s,即与导线电阻率ρ、导线长度l成正比,与导线截面s成反比。要减少电阻值应从以下几个方面考虑:a尽量选用电阻率ρ较小的导线,如铜芯导线较佳,铝线次之;b尽可能减少导线长度,在设计中线路应尽量走直线少走弯路,另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路;c增大导线截面积,对于较长的线路,在满足载流量,热稳定,保护配合及电压降要求的前提下,在选定线截面時加大一级线截面。这样增加的线路投资费用,由于节约能耗而减少了年运行费用,综合考虑节能经济时还是划算的。
2.4提高供配电系统功率因数
功率因数的提高可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能的目的。输电线路损耗中既有传输有功功率引起的损耗、也有传输无功功率引起的损耗。传输有功功率是满足供电要求所必需的，是不变的。而在供配电系统中存在大量的电感性电气设备，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中增加了线路的功率损耗。为了降低这部分损耗，要尽量减少用电设备的无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用高功率因数的用电设备，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备等；另外用电容器进行集中无功补偿，电容器可以产生超前的无功电流来抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数，同时有减少整体无功电流。针对三相不平衡的场合，可以采用三相补偿和单相补偿相结合的自动补偿方式，提高补偿效率。
2.5电动机的节能
在工程建设电气中的电动机一般是拌和机、皮带机、风机、水管道等等多工种的设备相配套的,因此,其节能措施只能贯彻在运行过程中。除了用就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗改善功率因数外,还应提高电动机的效率减少电机轻载和空载运行,通过变频器来控制电动机使其在负载率变化的时候自动调节转速来提高电动机的轻载效率从而达到节能的目的。另外,其它节电途径还有按经济运行选择合适的电机容量,减少轻载和空载运行时间,保证电机的电源电压基本正常等措施。我们还可以采用高效率电机，其减少的耗电量与普通标准电动机相比,其总损耗减少20% ～30% ,效率可以提高3%～6%。
2.6照明的节能
照明节能是电气节能设计的重要组成部分，在保证照度要求和不降低照明质量的前提下，应尽可能的减少照明系统的光能损失，尽可能的提高单位功率光通量，减少单位面积的照明功率，高效率的控制方式来达到节能的目的。我们可以从三个方面深入：a充分利用自然光,根据自然光的照度变化,分组分片控制灯具开停。设计时适当增加照明开关点,即每个开关控制灯的数量不要过多,以便管理和有利节能。室外照明系统,最好采用光电控制器代替照明开关,以利节电：b有效控制单位面积灯具安装功率。按照照明设计规范的视觉要求、照度标准、照明功率密度等,在满足照明质量的前提下,一般房间及公共场所应优先采用紧凑型荧光灯及高效发光的荧光灯,体育馆场及厂房的室外照明等一般照明宜采用金属卤化物灯、高压钠灯等高效气体放电光源：c使用低能耗性能优的光源用电附件,如节能型电感镇流器、电子镇流器、电子变压器以及电子触发器等,公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具,紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器,气体放电灯宜采用电子触发器。
3.结语
电气节能在工程建设过程中是一项非常重要的工作，要充分利用现有的资源和先进的、新开发的实用有效的新技术，做到投资成本适中，运行成本小来达到节能的目的。另外电气节能是节能中不可忽略的重要组成部分,为了实现我国可持续发展战略,电气节能势在必行。
【关键词】工程建设电气;节能;技术措施
中图分类号：F407.6 文献标识码： A 文章编号：
近年来随着国民经济高速发展对电能的需求快速增长,但电力能源供应不足，全国约有20%以上的工农业生产能力不能发挥作用，这不仅限制了经济发展，积压和浪费了建设资金，同时也给人民生活带来不便。所以,国家及相关部门已经深切意识到电气节能问题的重要性和紧迫性 ,如何有效的减少能源消耗,提高能源利用率,越来越成为我们重点关注的问题。
电气的节能一般是在政策引导下,以节能技术为基础,实现建筑产品的生产过程、建筑的施工过程和建筑使用等三个方面的节能目标。在这些过程中,普遍推广和应用节能技术是实现这个目标的一个关键环节。
1.电气节能原则
节能就是应用技术上现实可靠、经济上可行合理、环境和社会都可以接受的方法，有效地利用能源，提高用能设备或工艺的能量利用效率。建筑电气节能的原则如下：
1.1.实用原则——满足建筑物的使用功能，也就是说要满足舒适性环境的温度，满足照明的亮度，满足特殊工艺要求等等。
1.2.经济合理原则——实际效益电气节能不能因为节能而使得实际投资过高，应该按照实际情况考虑实际经济效益。
1.3.技术先进原则——节省无谓损耗的能量采用先进的技术将与功能无关的能量消耗实施节能措施。
2.电气节能技术措施
2.1供配电系统的节能
根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素合理设计供配电系统，做到系统尽量简单可靠，操作方便。配电房应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径减少线路损耗。合理选择变压器的容量和台数，以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。供电时尽量采用高压供电，例如条件允许的话可以采用20KV供电来代替10KV供电；采用线路-变压器组的形式将高压电能直接输送到各个负荷中心；对于大容量电动机采用高压电动机来取代低压电动机。
2.2变压器的节能
变压器的节能即减少变压器的有功损耗。变压器的有功损耗按下式计算： ΔP=P0+β2Pk 式中：ΔP变压器的有功损耗；P0变压器的空载损耗；Pk变压器的额定负载损耗；β平均负载系数。从式中可以我们可以得出:1.P0作为变压器的空载损耗又称铁损，空载损耗是一个常数，它不随变压器的负荷变化而变化。它是变压器主磁通在铁芯中产生的有功功率损耗，因为主磁通只与外加电压和频率有关，当外加电压和频率恒定时，铁损一定。所以在选用变压器时最好选择节能型变压器如S11，S10型等或非晶合金材料的干式变压器。采用非晶合金材料的干式变压器空载损耗可以降低75%，达到节能环保的效果。2.Pk是变压器的额定负载损耗又称铜损，它随着负荷电流的变化而变化，它与负荷电流的平方成正比。因此在选择变压器时应选用阻值较小的绕组，如铜芯变压器。β2Pk用微分求极值时，是在β=50%时每千瓦的负荷，此时变压器的损耗最小，但此时仅减少变压器的铜损，铁损并未减少，因此也不是最节能的。综合初装费、变压器、高低压柜、土建投资及运行费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最佳经济节能运行的负载率一般在75%～85%之间。另外，我们在选择变压器容量和台数时，应根据负荷情况，综合考虑投资和运行费用，对负荷合理分配，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内。
2.3减少配电线路损耗
减少供配电线路损耗即线损是供配电线路经济运行的重要指标。由于配电线路有电阻,有电流通过时就会产生功率损耗,其公式为: ΔP=3I2R·10-3 式中ΔP：三相输电线路的功率损耗（KW） I：线电缆（A） R：线路相电阻（ω）。 其中线路电阻在通过电流不变时，线路长度越长则电阻值越大其中“R”线路电阻在通过电流不变时,线路长度越长则电阻值越大。在具体工程中,线路上电流一般是不变的,那么要减少线损,只能尽量减少线路电阻。而线路的电阻R=ρl/s,即与导线电阻率ρ、导线长度l成正比,与导线截面s成反比。要减少电阻值应从以下几个方面考虑:a尽量选用电阻率ρ较小的导线,如铜芯导线较佳,铝线次之;b尽可能减少导线长度,在设计中线路应尽量走直线少走弯路,另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路;c增大导线截面积,对于较长的线路,在满足载流量,热稳定,保护配合及电压降要求的前提下,在选定线截面時加大一级线截面。这样增加的线路投资费用,由于节约能耗而减少了年运行费用,综合考虑节能经济时还是划算的。
2.4提高供配电系统功率因数
功率因数的提高可以减少线路无功功率的损耗，从而达到节能的目的。输电线路损耗中既有传输有功功率引起的损耗、也有传输无功功率引起的损耗。传输有功功率是满足供电要求所必需的，是不变的。而在供配电系统中存在大量的电感性电气设备，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中增加了线路的功率损耗。为了降低这部分损耗，要尽量减少用电设备的无功损耗，提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用高功率因数的用电设备，电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备等；另外用电容器进行集中无功补偿，电容器可以产生超前的无功电流来抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数，同时有减少整体无功电流。针对三相不平衡的场合，可以采用三相补偿和单相补偿相结合的自动补偿方式，提高补偿效率。
2.5电动机的节能
在工程建设电气中的电动机一般是拌和机、皮带机、风机、水管道等等多工种的设备相配套的,因此,其节能措施只能贯彻在运行过程中。除了用就地补偿电容器以减少线路由于输送超前无功而引起的有功损耗改善功率因数外,还应提高电动机的效率减少电机轻载和空载运行,通过变频器来控制电动机使其在负载率变化的时候自动调节转速来提高电动机的轻载效率从而达到节能的目的。另外,其它节电途径还有按经济运行选择合适的电机容量,减少轻载和空载运行时间,保证电机的电源电压基本正常等措施。我们还可以采用高效率电机，其减少的耗电量与普通标准电动机相比,其总损耗减少20% ～30% ,效率可以提高3%～6%。
2.6照明的节能
照明节能是电气节能设计的重要组成部分，在保证照度要求和不降低照明质量的前提下，应尽可能的减少照明系统的光能损失，尽可能的提高单位功率光通量，减少单位面积的照明功率，高效率的控制方式来达到节能的目的。我们可以从三个方面深入：a充分利用自然光,根据自然光的照度变化,分组分片控制灯具开停。设计时适当增加照明开关点,即每个开关控制灯的数量不要过多,以便管理和有利节能。室外照明系统,最好采用光电控制器代替照明开关,以利节电：b有效控制单位面积灯具安装功率。按照照明设计规范的视觉要求、照度标准、照明功率密度等,在满足照明质量的前提下,一般房间及公共场所应优先采用紧凑型荧光灯及高效发光的荧光灯,体育馆场及厂房的室外照明等一般照明宜采用金属卤化物灯、高压钠灯等高效气体放电光源：c使用低能耗性能优的光源用电附件,如节能型电感镇流器、电子镇流器、电子变压器以及电子触发器等,公共建筑场所内的荧光灯宜选用带有无功补偿的灯具,紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器,气体放电灯宜采用电子触发器。
3.结语
电气节能在工程建设过程中是一项非常重要的工作，要充分利用现有的资源和先进的、新开发的实用有效的新技术，做到投资成本适中，运行成本小来达到节能的目的。另外电气节能是节能中不可忽略的重要组成部分,为了实现我国可持续发展战略,电气节能势在必行。