关键词：电气  节能   设计   选型   砂石骨料
　　

　　1  电气节能设计应遵循的原则

　　电气节能设计既不能以牺牲车间功能、损害使用需求为代价，也不能盲目增加投资、为节能而节能。因此电气节能设计应遵循以下原则：

　　
　　1.1 满足生产车间的功能
　　
　　主要包括：满足生产车间不同场所、部位对照明照度的不同要求；满足车间正常生产所需要的总负荷量；满足车间生产的工艺要求。
　　
　　1.2 考虑实际经济效益
　　
　　节能应考虑国情，计及实际经济效益，不能因为追求节能而过高地消耗投资，增加运行费用，而是应该通过比较分析，合理选用节能设备及材料，使增加的节能方面的投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。
　　
　　1.3 节省无谓消耗的能量
　　
　　节能的着眼点应是节省无谓消耗的能量。设计时首先找出哪些方面的能量消耗是与发挥车间功能无关的，再考虑采取什么措施节能。如变压器的功率损耗、电能传输线路上的有功损耗，都是无用的能量损耗；又如量大面广的照明容量，宜采用先进的调光技术、控制技术使其能耗降低。
　　
　　因此节能设计应把握“满足功能、经济合理、技术先进”的原则。具体说来，可重点从以下多个方面采取节能措施，将节能技术合理应用到实际工程中。
　　

　　2 变压器的选择 

　　变压器节能的实质就是：降低其有功功率损耗、提高其运行效率。

　　
　　S11变压器外形美观，价格低廉，节能显著，磁路均匀，空载损耗低、噪声低、温升低、免维修、效率高、体积小。S11-30~1600KVA/10 kV系列配电变压器节能效果显着，采用新型铁芯材料。磁路分布均匀，大大降低了空载激磁电流和空载损耗，由于铁芯为全斜三接缝结构，故运行可靠、体积小、重量轻、噪声低、工艺性好、散热好、温升低、不吊芯结构、不污染环境、免维修、效率高。  变压器的线损，它取决于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小。因此，应选用阻值较小的铜芯绕组变压器。
　　
　　综合考虑各种费用因素，且使变压器在使用期内预留适当的容量，因此变压器的负载率应选择在75 %～85 %为宜。这样既经济合理，又物尽其用。另一方面，因为变压器在满负荷运行时，其绝缘层的使用年限一般为20年，20年后通常会有性能更优的变压器问世，这样就可有机会更换新的设备，从而使变压器总趋技术领先水平。
　　
　　设计计算时，合理分配用电负荷、合理选择变压器容量和台数，使其工作在高效区间内，可有效减小变压器总损耗。当负荷率低于30 %时，应按实际负荷换小容量变压器；当负荷率超过80 %并通过计算不利于经济运行时，可放大一级容量选择变压器。
　　
　　当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下，尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器。例如需要装机容量为2000kVA，可选2台1000kVA，不选4台500kVA。因为前者总损耗比后者小,且综合经济效益优于后者。对分期实施的项目，宜采用多台变压器方案，避免轻载运行而增大损耗；内部多个变电所之间宜敷设联络线，根据负荷情况，可切除部分变压器，从而减少损耗；对可靠性要求高、不能受影响的负荷，宜设置专用变压器。
　　
　　在变压器设计选择中，如能掌握好上述原则及措施，则既可达到节能目的，又符合经济合理的要求。

　　
　　
　　
　　
　　3  合理设计供配电系统及线路
　　
　　3.1 根据负荷容量及分布、供电距离、用电设备特点等因素，合理设计供配电系统和选择供电电压，可达到节能目的。供配电系统应尽量简单可靠，同一电压供电系统变配电级数不宜多于两级。
　　
　　3.2 按经济电流密度合理选择导线截面，一般按年综合运行费用最小原则确定单位面积经济电流密度。
　　
　　3.3 由于一般工程的干线、支线等线路总长度动辙数万米，线路上的总有功损耗相当可观，所以，减少线路上的损耗必须引起设计足够重视。由于线路损耗与其电导率、长度成正比，与其截面成反比。为此，应从以下几方面入手：
　　
　　3.3.1 选用电导率较小的材质做导线。铜芯最佳，但又要贯彻节约用铜的原则。因此在满足技术要求以及经济合理的条件下可采用铝芯导线。
　　
　　3.3.2 减小导线长度。主要措施有：
　　
　　a. 变配电所应尽量靠近负荷中心，以缩短线路供电距离，减少线路损失。低压线路的供电半径一般不超过200m，当建筑物每层面积不少于10000ｍ２时，至少要设两个变配电所，以减少干线的长度；
　　
　　b. 在高层建筑中，低压配电室应靠近强电竖井，而且由低压配电室提供给每个竖井的干线，不应产生“支线沿着干线倒送电能”的现象，尽可能减少回头输送电能的支线；
　　
　　c. 线路尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度；其次，低压线路应不走或少走回头线，以减少来回线路上的电能损失。
　　
　　3.3.3 增大线缆截面S。
　　
　　a. 对于比较长的线路，在满足载流量、动热稳定、保护配合、电压损失等条件下，可根据情况再加大一级线缆截面。假定加大线缆截面所增加的费用为Ｍ，由于节约能耗而减少的年运行费用为ｍ，则M/m为回收年限，若回收年限为几个月或一、二年，则应加大一级导线截面。 一般来说，当线缆截面小于70mm２，线路长度超过100m时，增加一级线缆截面可达到经济合理的节能效果。
　　
　　b. 合理调剂季节性负荷、充分利用供电线路。如将空调风机、风机盘管与一般照明、电开水等计费相同的负荷，集中在一起，采用同一干线供电，既可便于用一个火警命令切除非消防用电，又可在春、秋两季空调不用时，以同样大的干线截面传输较小的负荷电流，从而减小了线路损耗。
　　
　　在供配电系统的设计中，积极采取上述各项技术措施，就可有效减少线路上的电能损耗，达到线路节能的目的。

　　
　　
　　
　　
　　4  提高系统的功率因数
　　
　　4.1 提高功率因素的意义
　　
　　在系统有功功率一定的情况下，cosφ（功率因数） 越高（即减少系统无功功率），功率损耗将越小，所以，提高系统功率因素、减少无功功率在线路上传输，可减少线路损耗，达到节能的目的。另外，提高变压器二次侧的功率因素，可使总的负荷电流减少，故可减少变压器的铜损，并能减少线路及变压器的电压损失。当然，另一方面，提高系统功率因素，使负荷电流减少，相当于增大了发配电设备的供电能力。
　　
　　4.2 提高功率因素的措施
　　
　　a) 减少供用电设备无功消耗，提高自然功率因素，其主要措施有：
　　
　　——正确设计和选用变流装置。
　　
　　——限制电动机和电焊机的空载运转。
　　
　　——条件允许时，采用功率因数较高的等容量同步电动机代替异步电动机，在经济合算的前提下，也可采用异步电机同步化运行。
　　
　　——荧光灯选用高次谐波系数低于15 %的电子镇流器；气体放电灯的电感镇流器，单灯安装电容器就地补偿等，都可使自然功率因数提高到0.85～0.95。
　　
　　b) 用静电电容器进行无功补偿：
　　
　　按全国供用电规则规定，高压供电的用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，在当地供电局规定的电网高峰负荷时功率因素应不低于0.9。
　　
　　当自然功率因素达不到上述要求时，应采用电容器人工补偿的方法，以满足规定的功率因素要求。实践表明，每千乏补偿电容每年可节电150～200kWh，是一项值得推广的节电技术。特别是对于下列运行条件的电动机要首先应用：
　　
　　（1）远离电源的水源泵站电动机；
　　
　　（2）距离供电点200m以上的连续运行电动机；
　　
　　（3）轻载或空载运行时间较长的电动机；
　　
　　（4）YZR、YZ系列电动机；
　　
　　（5）高负载率变压器供电的电动机。
　　
　　无功补偿设计原则为：
　　
　　——高、低压电容器补偿相结合，即变压器和高压用电设备的无功功率由高压电容器来补偿，其余的无功功率则需按经济合理的原则对高、低压电容器容量进行分配；
　　
　　——固定与自动补偿相结合，即最小运行方式下的无功功率采用固定补偿，经常变动的负荷采用自动补偿。
　　
　　——分散与集中补偿相结合，对无功容量较大、负荷较平稳、距供电点较远的用电设备，采用单独就地补偿；对用电设备集中的地方采用成组补偿，其他的无功功率则在变电所内集中补偿；
　　
　　有必要指出的是，就地安装无功补偿装置，可有效减少线路上的无功负荷传输，其节能效果比集中安装、异地补偿要好。还有一点，对于电梯、自动扶梯、自动步行道等不平稳的断续负载，不应在电动机端加装补偿电容器。因为负荷变动时，电机端电压也变化，使补偿电容器没有放完电又充电，这时电容器会产生无功浪涌电流，使电机易产生过电压而损坏。另外，如星三角起动的异步电动机也不能在电动机端加装补偿电容器，因为它起动过程中有开路、闭路瞬时转换，使电容器在放电瞬间又充电，也会使电机过电压而损坏。
　　
　　
　　

　　5  照明部分的节能

　　因照明部分量大而面广，故照明节能的潜力很大。在满足照度、色温、显色指数等相关技术参数要求的前提下，照明节能设计应从下列几方面着手：

　　

　　5.1 选用高效光源

　　按工作场所的条件，选用不同种类的高效光源，可降低电能消耗，节约能源。其具体要求如下：

　　
　　一般室内场所照明，优先采用荧光灯或小功率高压钠灯等高效光源，推荐采用T5细管、U型管节能荧光灯，以满足《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）对照明功率密度（LPD）的限值要求。不宜采用白炽灯，只有在开合频繁或特殊需要时，方可使用白炽灯，但宜选用双螺旋（双绞丝）白炽灯。
　　
　　高大空间和室外场所的一般照明、道路照明，应采用金属卤化物灯、高压钠灯等高光强气体放电灯。
　　
　　气体放电灯应采用耗能低的镇流器，且荧光灯和气体放电灯必须安装电容器，补偿无功损耗。
　　

　　5.2 选用高效灯具

　　除装饰需要外，应优先选用直射光通比例高、控光性能合理、反射或透射系数高、配光特性稳定的高效灯具：

　　
　　采用非对称光分布灯具。由于它具有减弱工作区反射眩光的特点，在一定的照度下，能够大大改善视觉条件，因此可获得较高的效能。
　　
　　选用变质速度较慢的材料制成的灯具，如玻璃灯罩、搪瓷反射罩等，以减少光能衰减率。室内灯具效率不应低于70 %（装有遮光栅格时，不应低于55 %）；室外灯具效率不应低于40 %（但室外投光灯不应低于55 %）。
　　
　　5.3 选用合理的照明方案
　　
　　采用光通利用系数较高的布灯方案，优先采用分区一般照明方式。
　　
　　在有集中空调且照明容量大的场所，采用照明灯具与空调回风口结合的形式。在需要有高照度或有改善光色要求的场所，采用两种以上光源组成的混光照明。室内表面采用高反射率的浅色饰面材料，以更加有效地利用光能。
　　
　　5.4 照明控制和管理
　　
　　（1）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。
　　
　　（2）对大面积场所的照明设计，采取分区控制方式，这样可增加照明分支回路控制的灵活性，使不需照明的地方不开灯，有利节电。
　　
　　（3）有条件时，应尽量采用调光器、定时开关、节电开关等控制电气照明。公共场所照明，可采用集中控制的照明方式，并安装带延时的光电自动控制装置。
　　
　　（4）室外照明系统，为防止白天亮灯，最好采用光电控制器代替照明开关，以利节电。
　　
　　（5）在插座面板上设置翘板开关控制，当用电设备不使用时，可方便切断插座电源，消除设备空载损耗、达到节电的目的。
　　
　　
　　
　　6  电动机的节能
　　
　　6.1 选用高效率电动机
　　
　　提高电动机的效率和功率因素，是减少电动机的电能损耗的主要途径。与普通电动机相比，高效电动机的效率要高3 %～6 %，平均功率因数高7～9％，总损耗减少20％～30％，因而具有较好的节电效果。所以在设计和技术改造中，应选用高效率电动机，以节省电能。另一方面要看到，高效电机价格比普通电机要高20％～30％，故采用时要考虑资金回收期，即能在短期内靠节电费用收回多付的设备费用。一般符合下列条件时可选用高效电机：
　　
　　（1）负载率在0.6以上；
　　
　　（2）每年连续运行时间在3000h以上；
　　
　　（3）电机运行时无频繁启、制动(最好是轻载启动，如风机、水泵类负载)；
　　
　　（4）单机容量较大。
　　
　　6.2 选用交流变频调速装置
　　
　　推广交流电机调速节电技术，是当前我国节约电能的措施之一。采用变频调速装置，使电机在负载下降时，自动调节转速，从而与负载的变化相适应，即提高了电机在轻载时的效率，达到节能的目的。在设计中，应根据变频的种类和需调速的电机设备，选用适合的变频调速装置。
　　
　　6.3 选用软启动器设备
　　
　　比变频器价格便宜的另一种节能措施是采用软启动器。软启动器设备是按起动时间逐步调节可控硅的导通角，以控制电压的变化。由于电压可连续调节，因此起动平稳，起动完毕，则全压投入运行。软启动器也可采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈，利用反馈信息控制可控硅导通角，以达到转速随负载的变化而变化。软启动器通常用在电机容量较大、又需要频繁启动的水泵类设备中，以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。因为它从启动到运行，其电流变化不超过三倍，可保证电网电压的波动在所要求的范围内。但由于它是采用可控硅调压，正弦波未导通部分的电能全部消耗在可控硅上，不会返回电网。因此，它要求散热条件较好、通风措施完善。
　　

　　7 节电型低压电器的选用

　　设计时应积极选用具有节电效果的新系列低压电器，以取代功耗大的老产品，例如：

　　
　　（1) 用RT20、RT16（NT）系列熔断器取代RT0系列熔断器；
　　
　　（2) 用JR20、T系列热继电器取代JR0、JR16系列热继电器；
　　
　　（3) 用AD1、AD系列新型信号灯取代原XD2、XD3、XD5和XD6老系列信号灯；
　　
　　（4) 选用带有节电装置的交流接触器。大中容量交流接触器加装节电装置后，接触器的电磁操作线圈的电流由原来的交流改变为直流吸持，既可省去铁芯和短路环中绝大部分的损耗功率，还可降低线圈的温升及噪声，从而取得较高的节电效益，每台平均节电约50W，一般节电率高达85％以上。
　　

　　综上所述，骨料生产线电气的节能潜力也是很大的，应在设计中精心考虑各种可行的技术措施。同时，在选用节能的新设备时，应具体了解其原理、性能、效果，从技术、经济上进行比较后，再合理选定节能设备，以真正达到有效节能的目的。

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编辑：金哲