摘要：隨著節能逐漸成為社會生活的主體元素，作為能源消耗大戶，電力節能也成了一個重要課題，電氣設計師如何從設計階段就把節能作為重點實施，有著決定性的意義。文章就電氣設計中應注意的細節進行分析，供同行參考探討。
　　關鍵詞：電氣設計，節能，節電，變壓器
　　引言
　　節約電力資源是節約能源的一個重要方面，據2005年國內資料統計，我國建筑能耗約占全國能耗總量的30%(2007年國外有些機構評估中國的建筑物能耗占中國能源供應的43％)，其中近一半為電能消耗，可見民用建筑電能消耗和節電潛力之巨大。為了合理、有效地使用電能，國家頒布了一系列與節電相關的法規和導則，其指導思想就是合理用電，節約用電。但由于種種原因，某些節能法規和導則的要點在一些工程設計中還是沒有得到充分的考慮和體現，造成了由于設計階段的先天不足和管理環節的后天失調而長期的能源浪費。本著節能降耗的思維，筆者就建筑電氣領域中與節電有關的幾個問題進行探討。
　　1變壓器深入負荷中心
　　變壓器深入負荷中心，目的是最大限度的縮短低壓配電線路，控制低壓輸送距離，減少線路損耗。三相線路有功功率損耗計算式為：
　　
　　式中：—三相線路的有功功率損耗，kW；
　　一計算電流，A；
　　一每相線路電阻，Ω；
　　—線路輸送的計算有功功率，kW；
　　一輸送電壓，kV。
　　從（1）式易見，同樣的線路輸送同樣的功率，輸送電壓高，線路損耗小，輸送電壓低.線路損耗就大。例如一條相電阻為的400V輸電線路，輸送功率為，其線路損耗為：
　　
　　如果線路的相電阻仍為尺，輸送功率仍為，但改為10kV中壓送電，其線路損耗為：
　　
　　
　　即相同的線路輸送相同的功率，10kV中壓輸送損耗僅為0.4kV低壓輸送損耗的1/625，可見，變壓器深人負荷中心，控制低壓送電距離與減少線路損耗有重大的關系。當然0.4kV輸電線路不可能與10kV線路的電阻R相同.但這都是以耗費大量的有色金屬為代價。即使如此，仍無法有效地減少變壓器不深人負荷中心所帶來的高線耗弊端。因此，《全國民用建筑工程設計技術措施》(電氣)的2.3.1條文說明強調：“變壓器深人負荷中心是國家規范GB50053-94第2.0.1條變電所位置選擇的重要原則之首，符合節能的基本國策”，并指出：“用電量大的用戶如果采用低壓供電，變壓器未進入負荷中心，從專業角度看，弊病很多，不利于節能，供電質量降低，投資提高等”。現實生活中常有些大型工程，只為了多騰出些停車位等商業利益而將本該設于地下室的變壓器移出主體建筑之外，由于增加了低壓配電線路的長度，造成了投入運行后長期不合理的電力損耗。
　　2合理確定變壓器的負載率
　　變壓器損耗通常占整個系統網損的60％～70％，是電力系統的主要損耗元件。民用建筑中變壓器臺數多、分布廣、損耗問題尤為突出。變壓器的損耗包括鐵損和銅損，鐵損是鐵芯中渦流損耗和磁滯損耗之總和，取決于變壓器鐵芯材料及其厚度.變壓器型式確定后，鐵損也基本確定。而銅損是電流經變壓器原、副繞組時在繞組中的電阻損耗功率，銅損與負載的平方成正比，不同的負載率所對應的變壓器效率不同，變壓器的效率：
　　
　　式中：一變壓器一次側輸入的有功功率，kW；
　　一變壓器二次側輸出的有功功率，kW，
　　
　　—變壓器的鐵損，kW：
　　變壓器的銅損，kW，；
　　一變壓器負載率；
　　一變壓器額定容量.kVA：
　　一負載的功率因數；
　　變壓器通過額定電流時的銅損，kW。
　　將和代入(2)式得：
　　設變壓器在額定電壓下運行，不變，當一定時，從(3)式可見：變壓器效率只與負載率有關，變壓器的最高效率發生在點，經求導得最高效率和最佳負載率分
　　別為和
　　不同類型、不同容量的變壓器的最佳負載率有所不同。在實際運行中，負載率是依時間而變化的函數。從節能及經濟運行的角度而言，只有在一定的時段內變壓器的平均效率接近最高效率才有實際意義。而民用建筑變壓器往往下半夜為輕載，不可能在全天的運行中都處于最佳負載率狀態，因此《全國民用建筑工程設計技術措施》(電氣)的有關章節中，從技術安全和經濟運行的角度綜合考慮，將民用建筑變壓器的最佳負載率指導性地定在70％～85％范圍，明確了變壓器在這個范圍內負載運行是經濟合理的。但仍有些工程設計僅根據一些工具書的(單臺變壓器容量)≥(計算負荷)選擇條件來確定變壓器容量，取負載率接近1，這種做法雖然理論上仍安全、可行，也減少了首期投資，但忽略了關鍵的經濟運行因素，造成了日后長期運行的偏高電能損耗，仍然得不償失。
　　3提高功率因數減少無功輸送
　　在交流電網中，轉換為其它形式的能量而消耗掉的電功率稱為有功功率，用于建立如變壓器、電動機等交變磁場所需的這部分電功率稱為無功功率。輸送無功功率也要消耗能量。因此國家相關法規中明確要求采取無功補償來提高功率因數，減少無功在電網中的流動，降低網損。
　　當電流通過三相線路時，其有功損耗為：
　　從(4)式可見，輸送功率和電壓不變時，線路功率損耗與功率因數的平方成反比，功率因數由原來的提高到時，線損降低為：
　　
　　按(5)式列出不同的值提高到=0.95時，線損降低的百分值見表1。
　　表1
　　原功率因數
　　0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90
　　提高到O.95
　　線損降低為(%) 60 53 46 38 29 20 10
　　從表1可見，提高功率因數可以減少電網中的無功輸送、降低線路損耗，提高的幅值越大，節電效果越顯著。在現代民用建筑中，氣體放電燈以及感性家用電器已經成為用電負荷的主流，低壓供電網絡中的無功短缺漸為突出。但仍有相當多的民用建筑(尤其是居住建筑)，常以沒有大型動力用電設備為由而不采取無功補償措施或只采取低水平補償措施，至使供電網絡損耗增大和供電質量下降。
　　4最大限度采用節能高效光源和可再生能源
　　選擇適合的電光源是照明節能的關鍵環節，不同電光源的光效有很大的差異。普通的白熾燈光效一般為10～14lm/W，其總功率約95%都變成熱能而耗掉，而目前的高效熒光燈和新型金屬鹵化物燈的光效均可達80lm/W以上，即后者每消耗1W功率的發光效率是普通白熾燈的5倍多。在達到同等照明效果的前提下，高效熒光燈和新型金屬鹵化物燈比白熾燈少消耗80%的電能，同時，節能燈泡的使用壽命是白熾燈泡的6～10倍，因此歐盟等發達國家都基本以節能燈泡取代白熾燈泡，澳大利亞甚至計劃2010年起將禁止使用白熾燈。
　　我國照明用電約占全社會總用電量的12%強，據有關資料報道：我國白熾燈泡生產量占全球總數的70%，只有15%的中國家庭使用節能燈泡。如果絕大部分的中國家庭和工作場所都采用節能光源，則相當于可節省數個三峽電站的電量.還可大大減少二氧化碳的排放。
　　太陽能路燈和太陽能航空障礙燈是民用建筑中的兩項較為成熟的可再生能源利用的實例，尤其是太陽能航空障礙燈，裝得高、光照足、壽命長、不需要外接電源，安裝方便，能保證在連續陰雨15天內正常工作。雖然它們用電量并不很大，但從節約點滴能源的戰略觀點出發，應是高層建筑、航空港、電視塔、煙囪等航障設計的首選。
　　5結束語
　　在建筑電氣的設計中，節能還有很多方面，如盡量調配三相負荷平衡運行，減少中線因不平衡電流而帶來的額外損耗；在條件允許的場所盡可能采用節能自熄開關；需要實現工況調節的水泵、風機類電機采取變頻控制技術，長時運行的接觸器采用無聲運行節電措施，等等。這些都值得大家的重視。
　　
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