供配电和照明系统的节能设计研究

供配电和照明系统的节能设计研究

邱建刚

(新疆水利水电勘测设计研究院机电所，新疆乌鲁木齐830000)

[摘要] 随着经济的飞速发展，节能、环保已成为新时期发展的主题，而在城市电力系统运行中，供配电系统、照明系统二者的能耗相当大，必须从不同角度入手做好节能设计工作，最大化降低供配电与照明系统能耗，以节约能源，促使城市健康稳定发展。因此，多层次客观分析了供配电和照明系统的节能设计。

关键词 供配电系统 照明系统 节能设计

中图分类号 TU85;TU113.6

0引言

随着社会不断进步，经济飞速发展，社会大众的生活水平大幅度提高，对电能要求及其依赖程度大幅提升，能源消耗呈现出上升趋势，能源供应压力日渐增大。随之，能源节约问题已成为党和国家关注的焦点，出台了一系列政策。由于配电网、照明设施和人类生产生活的各方面紧密相连，国家高度重视城市供配电与照明系统节能性能的提高，这也是将国家提出的节能减排理念落到实处的关键所在。在城市电网建设过程中，电力企业要根据供配电系统和照明系统的特点、作用、能耗等，多层次优化节能设计，提高供配电与照明系统性能。

1供配电与照明系统节能设计概述

设计过程中，我们必须全方位客观分析供配电系统以及照明系统性能、作用、能耗等，客观分析地区电网负荷具体容量、分布情况、具体供电距离等，坚持可靠性、经济性等设计原则，科学设计供配电以及照明系统设备，使其具有较好的节能效果。我们要站在客观的角度，从不同角度人手客观分析供配电以及照明系统设备各方面能耗，进行针对性的节能设计，确保系统设备安全、稳定运行的基础上，制订可行的设计方案。并以技术经济指标为基点，以节能为中心，对比、分析制订的设计方案，选出节能效果最好的设计方案，将采取多样化措施，进一步优化选择的设计方案，优化机电设备经济运行形式，从根本上提高供配电以及照明系统节能效果。我们还需要根据供配电以及照明系统具体要求，科学计算各自运行中的负荷，科学选择应用到电网的设备，在最大化降低系统设备能耗的基础上，提高经济效益。在设计过程中，要客观分析地区具体情况，制订可行的节能供电方案‘2]。可以将地区供配电系统中所使用的大容量变压器分解为多台小容量变压器，采用箱式变电站型式进行供电。配电设备设施要尽量和负荷中心靠近，在降低运行成本的基础上提高节能效果。图1为某供配电系统节能供电方案结构示意图。

2供配电系统节能设计

2.1供配电系统设计

在设计过程中要客观分析负荷容量、用电设备性能等，多层次优化设计供配电系统，科学选择应用到供配电系统中的供电电压。供配电系统接线要简单化，相同电压供电系统变配电级数最好不要超过两级，设计的变配电所尽可能靠近对应的负荷中心，在缩短配电半径的基础上，最大化降低线路损耗。如果地区供配电系统的变配电所较多，要对其进行科学设计，促使变配电所处于统一的网络结构体系中，确保在供配电系统负荷动态变化中变压器可以顺利切换。此外，要采用适宜的方法，减少供配电系统运行中线路阻抗，以系统电流密度为基点，动态控制导线的截面，降低供配电系统运行中的能源损耗率，提高能源利用率，避免系统运行中出现严重的能源浪费问题。

2.2变压器选择

从某种角度来说，供配电系统电力传输建立在电压转换基础上，而电压的合理化转换离不开变压器。变压器作为供配电系统中重要的电气设备，尤其是10 kV的变压器，其运行时间较长，有着较大的用量、较好的节能效果。在节能设计过程中，要科学选择应用其中的变压器，有效满足不同季节下电网负荷具体的变化要求，最大化减少电网运行过程中不必要的电能损耗，为提高电网运行的经济效益提供有利的保障。要根据地区电网具体运行情况，综合分析变压器运行成本，准确把握变压器数量、容量，科学分配电网负荷。变压器容量要和供电负荷吻合，确保供配电系统三相处于平衡状态，最大化提高变压器经济效益。具体来说，在节能设计方面，首先要分析各方面的影响因素，科学选择变压器，采用专用型的低能耗变压器，确保照明设备停止运行的情况下变压器仍然能继续工作。可以选择几台不同类型的变压器进行供电，降低供配电系统运行过程中的电能损耗。其次要多选择新型节能变压器，比如非晶合金变压器具有多样化的优势，运行过程中的能耗特别低，运行安全性、稳定性较高，制造工艺先进，对输电线路没有较高的要求等。最为重要的是，在用电高峰阶段、低谷阶段，该类变压器都可以连续节能。此外，在节能设计方面，要科学选择变压器连接组别，确保供配电系统处于平衡运行状态，运行中不会出现大量的谐波。

2.3电动机选择

对于电动机来说，功率因数、工作效率是其节能的关键点。在设计过程中，要坚持相关的节能原则，结合电动机能耗、荷载等，准确把握电动机容量，确保供配电系统运行中电动机也能处于满载运行状态。要准确计算电动机的额定功率、功率因数，准确把捏电动机额定输出功率、负荷功率二者关系，前者是后者的1.1倍;明确供配电系统负荷系数，即0.75～1并借助接地补偿电容器，来降低电动机运行中的电量损耗。此外，要多角度科学设置调度频率设备，充分发挥其多样化作用，动态控制电动机运行速度，尽可能减少运行过程中出现的“空载、轻载”，降低供配电运行过程中的电能损耗。

2.4科学提高供配电网功率因数

从某种意义上说，提高供配电电网功率因数是提高供配电系统节能效果的有效途径之一。在节能设计中，要根据地区电网具体运行情况，多角度提高供配电网功率因数，有效降低供配电系统运行中的电能损耗，达到节能的目的。要注重变压器的合理化选择，借助整流装置，实现直流设备方面的供电，尽可能不要让电焊机、电动机处于空载运行状态，在一定程度上降低用电设备无功。根据具体供电设备要求，科学设置无功补偿设备，对运行中的供配电系统进行必要的无功补偿，有效提高供配电系统功率因数，促使供配电系统处于高效运行中。可以合理设置静电电容器，使其产生一定的无功电流，来补偿滞后电流方面的损耗，有效提高供配电网的功率因数。在此过程中，要坚持具体问题具体分析的原则，客观分析供配电系统运行中能耗方而存在的问题，选择合理化的补偿方式，比如集中高压补偿、分散低压补偿，有效补偿变压器、高压设备无功功率。如果和供电点的距离较远，无功功率又比较大，可以采用就地补偿方式;如果用电设备比较集中，可以采用成组补偿方式等。

3照明系统节能设计

3.1光源选择

照明系统在民用建筑中能耗相当大。电气设计过程中，提高照明系统节能性能也是不可忽视的重要方面[6]。照明系统节能设计方面主要包含光源的科学选择以及控制。要根据灯具使用场所，科学选择高效光源。高挂的灯具光源要具有较大强度与穿透力，比如，大功率荧光灯、高压钠灯;安装位置不高的灯具，比如会议室、办公室可以采用普通型的节能灯具，如三基色细管径直管荧光灯等，尽可能不要应用白炽灯。商店营业厅这类场所可以采用小功率金属卤化物灯、紧凑型荧光灯。如果只是一般场所，要选择具有高效电光源的荧光灯;如果场所情况特殊，必须使用白炽灯，也要采用双螺栓类型的白炽灯，以此来降低照明系统运行过程中的能源损耗率。在设计照明系统中，要准确把握新时期各类场所照明系统照度标准，进行合理化设计，确保场所设计的照明系统具有较好的光源。以数据中心主要场所为例，表1是其照度标准值参考表。

3.2灯具选择

要注重灯具的使用，要具有较高的光效比、反射系数、配光特性，在确保光照强度的基础上，具有较好的视觉效果。可以采用非对称光分布灯具，来削弱工作区域的反射眩光。如果应用的灯具具有遮光效果，必须具备一定的透光性。

3.3照明系统控制方式

要高度重视照明系统控制方式，根据照明系统具体情况，优化利用节能控制方式，有效降低运行中照明系统能耗。设计过程中，可以根据建设地区实际情况，合理增设应用其中的照明开关，动态控制各照明开关控制的灯具数量，避免灯具数量超出规定范围，多角度优化利用自然光上，有效缩短点灯具体时间，科学分开自然采光较好以及较差的区域，降低照明系统能耗。如果是公共场所建筑物或者场所面积较大，要采用集中式的照明系统控制方式，并根据照明系统具体使用要求，结合自然采光具体要求，采用“分区、分组”控制方式，将场所照明系统能耗降到最低。如果公共场所各方面条件允许，可以将节电开关应用其中，比如时控开关、调光设备，提高照明系统运行的经济效益。此外，如果场所白天不需要亮灯，比如自然果光走廊，要将光电控制开关应用其中，场所窗边、不常去的位置要设置单独的开关，借助动静感应等控制方式，达到节能的目的。

3.4供电线路损耗率

要多层次有效降低供电线路损耗率。具体来说，在设计照明电源线路过程中，尽可能采用三相四线制配电，确保三相照明负荷处于对称状态，来降低系统能源损耗程度。根据照明系统安全性要求，准确把握应用其中的照明器，不能超过36 V。采用适宜的照明配线方式，来降低线损。采用损耗较低的镇流器，比如电子镇流器，避免供电线路运行中出现不必要的损耗。此外，在降低供电线路损耗率方面，如果场所气体放电灯较多，可以在应用到场所中的灯具、线路内部利用就地补偿电容，有效提高照明系统功率因数。

4结语

总而言之，供配电与照明系统节能设计具有鲜明的系统化、复杂化特征，也是节能减排方面不可忽视的关键点。在设计过程中，要准确把握供配电系统、照明系统各自节能设计要求，从不同角度入手进行合理化的节能设计，以此最大化降低供配电以及照明系统运行中的能源损耗率，降低系统运行成本，充分发挥供配电系统以及照明系统多样化的作用。

参考文献

[1]赵鑫.从供配电、变配电、照明等三个方面论节能方法及控制措施分析.科技传播，2012(23)：21-22.

[2]杨建华.供配电系统总体规划节能措施与变配电设计节能技术[J].建筑设计管理，2016 (11)：88-90.

[3]倾强.现代建筑供配电节能降耗合理设计的探讨[J].工业技术创新，2016(1)：46-49.

[4]罗耀光，张珊珊.高层建筑供配电系统及电气节能设计分析[J].建筑知识，2016(3)：238.

[5]周洪涛，姚小春.浅谈供配电系统在实际工程中的节能设计 [J].黑龙江科技信息，2017 (8)：73.

[6]林毅宏.智能楼宇建筑电气节能现状及节能设计研究[J].自动化与仪器仪表，2011(3)：135-136.

[7]盛景泉.供配电设计中的节能方法和措施分析[J].电子技术与软件工程，2015(4)：245.

[阳薛源，阎宇.供配电系统电气节能设计方法论[Jl.中小企业管理与科技(下旬刊)，2014(3)：195-196.