供配電和照明系統的節能設計研究

邱建剛

(新疆水利水電勘測設計研究院機電所，新疆烏魯木齊830000)

[摘要] 隨著經濟的飛速發展，節能、環保已成為新時期發展的主題，而在城市電力系統運行中，供配電系統、照明系統二者的能耗相當大，必須從不同角度入手做好節能設計工作，最大化降低供配電與照明系統能耗，以節約能源，促使城市健康穩定發展。因此，多層次客觀分析了供配電和照明系統的節能設計。

關鍵詞 供配電系統 照明系統 節能設計

中圖分類號 TU85;TU113.6

0引言

隨著社會不斷進步，經濟飛速發展，社會大眾的生活水平大幅度提高，對電能要求及其依賴程度大幅提升，能源消耗呈現出上升趨勢，能源供應壓力日漸增大。隨之，能源節約問題已成為黨和國家關注的焦點，出臺了一系列政策。由于配電網、照明設施和人類生產生活的各方面緊密相連，國家高度重視城市供配電與照明系統節能性能的提高，這也是將國家提出的節能減排理念落到實處的關鍵所在。在城市電網建設過程中，電力企業要根據供配電系統和照明系統的特點、作用、能耗等，多層次優化節能設計，提高供配電與照明系統性能。

1供配電與照明系統節能設計概述

設計過程中，我們必須全方位客觀分析供配電系統以及照明系統性能、作用、能耗等，客觀分析地區電網負荷具體容量、分布情況、具體供電距離等，堅持可靠性、經濟性等設計原則，科學設計供配電以及照明系統設備，使其具有較好的節能效果。我們要站在客觀的角度，從不同角度人手客觀分析供配電以及照明系統設備各方面能耗，進行針對性的節能設計，確保系統設備安全、穩定運行的基礎上，制訂可行的設計方案。并以技術經濟指標為基點，以節能為中心，對比、分析制訂的設計方案，選出節能效果最好的設計方案，將采取多樣化措施，進一步優化選擇的設計方案，優化機電設備經濟運行形式，從根本上提高供配電以及照明系統節能效果。我們還需要根據供配電以及照明系統具體要求，科學計算各自運行中的負荷，科學選擇應用到電網的設備，在最大化降低系統設備能耗的基礎上，提高經濟效益。在設計過程中，要客觀分析地區具體情況，制訂可行的節能供電方案‘2]。可以將地區供配電系統中所使用的大容量變壓器分解為多臺小容量變壓器，采用箱式變電站型式進行供電。配電設備設施要盡量和負荷中心靠近，在降低運行成本的基礎上提高節能效果。圖1為某供配電系統節能供電方案結構示意圖。

2供配電系統節能設計

2.1供配電系統設計

在設計過程中要客觀分析負荷容量、用電設備性能等，多層次優化設計供配電系統，科學選擇應用到供配電系統中的供電電壓。供配電系統接線要簡單化，相同電壓供電系統變配電級數最好不要超過兩級，設計的變配電所盡可能靠近對應的負荷中心，在縮短配電半徑的基礎上，最大化降低線路損耗。如果地區供配電系統的變配電所較多，要對其進行科學設計，促使變配電所處于統一的網絡結構體系中，確保在供配電系統負荷動態變化中變壓器可以順利切換。此外，要采用適宜的方法，減少供配電系統運行中線路阻抗，以系統電流密度為基點，動態控制導線的截面，降低供配電系統運行中的能源損耗率，提高能源利用率，避免系統運行中出現嚴重的能源浪費問題。

2.2變壓器選擇

從某種角度來說，供配電系統電力傳輸建立在電壓轉換基礎上，而電壓的合理化轉換離不開變壓器。變壓器作為供配電系統中重要的電氣設備，尤其是10 kV的變壓器，其運行時間較長，有著較大的用量、較好的節能效果。在節能設計過程中，要科學選擇應用其中的變壓器，有效滿足不同季節下電網負荷具體的變化要求，最大化減少電網運行過程中不必要的電能損耗，為提高電網運行的經濟效益提供有利的保障。要根據地區電網具體運行情況，綜合分析變壓器運行成本，準確把握變壓器數量、容量，科學分配電網負荷。變壓器容量要和供電負荷吻合，確保供配電系統三相處于平衡狀態，最大化提高變壓器經濟效益。具體來說，在節能設計方面，首先要分析各方面的影響因素，科學選擇變壓器，采用專用型的低能耗變壓器，確保照明設備停止運行的情況下變壓器仍然能繼續工作。可以選擇幾臺不同類型的變壓器進行供電，降低供配電系統運行過程中的電能損耗。其次要多選擇新型節能變壓器，比如非晶合金變壓器具有多樣化的優勢，運行過程中的能耗特別低，運行安全性、穩定性較高，制造工藝先進，對輸電線路沒有較高的要求等。最為重要的是，在用電高峰階段、低谷階段，該類變壓器都可以連續節能。此外，在節能設計方面，要科學選擇變壓器連接組別，確保供配電系統處于平衡運行狀態，運行中不會出現大量的諧波。

2.3電動機選擇

對于電動機來說，功率因數、工作效率是其節能的關鍵點。在設計過程中，要堅持相關的節能原則，結合電動機能耗、荷載等，準確把握電動機容量，確保供配電系統運行中電動機也能處于滿載運行狀態。要準確計算電動機的額定功率、功率因數，準確把捏電動機額定輸出功率、負荷功率二者關系，前者是后者的1.1倍;明確供配電系統負荷系數，即0.75～1并借助接地補償電容器，來降低電動機運行中的電量損耗。此外，要多角度科學設置調度頻率設備，充分發揮其多樣化作用，動態控制電動機運行速度，盡可能減少運行過程中出現的“空載、輕載”，降低供配電運行過程中的電能損耗。

2.4科學提高供配電網功率因數

從某種意義上說，提高供配電電網功率因數是提高供配電系統節能效果的有效途徑之一。在節能設計中，要根據地區電網具體運行情況，多角度提高供配電網功率因數，有效降低供配電系統運行中的電能損耗，達到節能的目的。要注重變壓器的合理化選擇，借助整流裝置，實現直流設備方面的供電，盡可能不要讓電焊機、電動機處于空載運行狀態，在一定程度上降低用電設備無功。根據具體供電設備要求，科學設置無功補償設備，對運行中的供配電系統進行必要的無功補償，有效提高供配電系統功率因數，促使供配電系統處于高效運行中。可以合理設置靜電電容器，使其產生一定的無功電流，來補償滯后電流方面的損耗，有效提高供配電網的功率因數。在此過程中，要堅持具體問題具體分析的原則，客觀分析供配電系統運行中能耗方而存在的問題，選擇合理化的補償方式，比如集中高壓補償、分散低壓補償，有效補償變壓器、高壓設備無功功率。如果和供電點的距離較遠，無功功率又比較大，可以采用就地補償方式;如果用電設備比較集中，可以采用成組補償方式等。

3照明系統節能設計

3.1光源選擇

照明系統在民用建筑中能耗相當大。電氣設計過程中，提高照明系統節能性能也是不可忽視的重要方面[6]。照明系統節能設計方面主要包含光源的科學選擇以及控制。要根據燈具使用場所，科學選擇高效光源。高掛的燈具光源要具有較大強度與穿透力，比如，大功率熒光燈、高壓鈉燈;安裝位置不高的燈具，比如會議室、辦公室可以采用普通型的節能燈具，如三基色細管徑直管熒光燈等，盡可能不要應用白熾燈。商店營業廳這類場所可以采用小功率金屬鹵化物燈、緊湊型熒光燈。如果只是一般場所，要選擇具有高效電光源的熒光燈;如果場所情況特殊，必須使用白熾燈，也要采用雙螺栓類型的白熾燈，以此來降低照明系統運行過程中的能源損耗率。在設計照明系統中，要準確把握新時期各類場所照明系統照度標準，進行合理化設計，確保場所設計的照明系統具有較好的光源。以數據中心主要場所為例，表1是其照度標準值參考表。

3.2燈具選擇

要注重燈具的使用，要具有較高的光效比、反射系數、配光特性，在確保光照強度的基礎上，具有較好的視覺效果。可以采用非對稱光分布燈具，來削弱工作區域的反射眩光。如果應用的燈具具有遮光效果，必須具備一定的透光性。

3.3照明系統控制方式

要高度重視照明系統控制方式，根據照明系統具體情況，優化利用節能控制方式，有效降低運行中照明系統能耗。設計過程中，可以根據建設地區實際情況，合理增設應用其中的照明開關，動態控制各照明開關控制的燈具數量，避免燈具數量超出規定范圍，多角度優化利用自然光上，有效縮短點燈具體時間，科學分開自然采光較好以及較差的區域，降低照明系統能耗。如果是公共場所建筑物或者場所面積較大，要采用集中式的照明系統控制方式，并根據照明系統具體使用要求，結合自然采光具體要求，采用“分區、分組”控制方式，將場所照明系統能耗降到最低。如果公共場所各方面條件允許，可以將節電開關應用其中，比如時控開關、調光設備，提高照明系統運行的經濟效益。此外，如果場所白天不需要亮燈，比如自然果光走廊，要將光電控制開關應用其中，場所窗邊、不常去的位置要設置單獨的開關，借助動靜感應等控制方式，達到節能的目的。

3.4供電線路損耗率

要多層次有效降低供電線路損耗率。具體來說，在設計照明電源線路過程中，盡可能采用三相四線制配電，確保三相照明負荷處于對稱狀態，來降低系統能源損耗程度。根據照明系統安全性要求，準確把握應用其中的照明器，不能超過36 V。采用適宜的照明配線方式，來降低線損。采用損耗較低的鎮流器，比如電子鎮流器，避免供電線路運行中出現不必要的損耗。此外，在降低供電線路損耗率方面，如果場所氣體放電燈較多，可以在應用到場所中的燈具、線路內部利用就地補償電容，有效提高照明系統功率因數。

4結語

總而言之，供配電與照明系統節能設計具有鮮明的系統化、復雜化特征，也是節能減排方面不可忽視的關鍵點。在設計過程中，要準確把握供配電系統、照明系統各自節能設計要求，從不同角度入手進行合理化的節能設計，以此最大化降低供配電以及照明系統運行中的能源損耗率，降低系統運行成本，充分發揮供配電系統以及照明系統多樣化的作用。

參考文獻

[1]趙鑫.從供配電、變配電、照明等三個方面論節能方法及控制措施分析.科技傳播，2012(23)：21-22.

[2]楊建華.供配電系統總體規劃節能措施與變配電設計節能技術[J].建筑設計管理，2016 (11)：88-90.

[3]傾強.現代建筑供配電節能降耗合理設計的探討[J].工業技術創新，2016(1)：46-49.

[4]羅耀光，張珊珊.高層建筑供配電系統及電氣節能設計分析[J].建筑知識，2016(3)：238.

[5]周洪濤，姚小春.淺談供配電系統在實際工程中的節能設計 [J].黑龍江科技信息，2017 (8)：73.

[6]林毅宏.智能樓宇建筑電氣節能現狀及節能設計研究[J].自動化與儀器儀表，2011(3)：135-136.

[7]盛景泉.供配電設計中的節能方法和措施分析[J].電子技術與軟件工程，2015(4)：245.

[陽薛源，閻宇.供配電系統電氣節能設計方法論[Jl.中小企業管理與科技(下旬刊)，2014(3)：195-196.