《电气节能技术在工程设计中的应用》

1、Wuhan Architectural Design Institute武汉市建筑设计院武汉市建筑设计院 电气节能技术在工程设计中的电气节能技术在工程设计中的应应 用用李李 蔚蔚（中信建筑设计研究总院（中信建筑设计研究总院 副总工程师、电气总工）副总工程师、电气总工）(2010-05-21 贵阳)WHADI摘摘 要要 本文着眼于电气节能设计应遵循的原则原则，重点从变压器的选择、供配电系统及线路设计、提高系统功率因数、照明节能、电动机节能、节电型低压电器选用、谐波的产生与治理、太阳能光谐波的产生与治理、太阳能光伏发电系统伏发电系统的设计应用等多个方面和角度，论述了建筑电气节能的技术措施及其在工程

2、设计中的合理应用。WHADI关键词 电气节能变压器损耗非晶合金变压器非晶合金变压器 线路损耗 功率因数 第四代新型绿色光源第四代新型绿色光源 LED灯灯 LVD无极荧光灯无极荧光灯 智能照明控制系统智能照明控制系统 太阳光光纤导入照明系统太阳光光纤导入照明系统 变频调速软起动器 模糊控制技术模糊控制技术 节电型低压电器 谐波治理谐波治理 第一、二、三代第一、二、三代 太阳能光伏发电太阳能光伏发电 冷、热、电三联供系统冷、热、电三联供系统WHADI1 引 言o 我国正处于城镇化建设的快速发展时期，已建项目的总建筑面积约为400亿平方米，每年还以十几亿平方米的速度递增。目前，我国建筑能耗约占全社会

3、总能耗的27左右（根据建设部和国家建材局的统计）。到2020年，全国将新增建筑面积约200亿平方米，建筑能耗占全社会总能耗的比例将更高。WHADIo 在欧美一些发达国家，节能型建筑的比例已达到了40。而在我们这样一个资源相对匮乏、正在发展中的人口大国，能源的消耗正急剧增加，能源危机迫在眉睫，作为能耗大户的建筑能耗已成为危及社会可持续发展的一个重大问题。为此，中央提出发展“低碳经济”、建设“资源节约型”社会的目标，要求各地大力推广“节能省地”型建筑。o 由此可见，建筑节能已成为时代的呼唤。作为二次能源的电能，如何降低损耗、高效利用，如何将节能技术合理应用到工程项目当中，也就成为建筑电气设计的焦点

4、WHADI2 电气节能设计应遵循的原则o 电气节能设计既不能以牺牲建筑功能、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，笔者认为，电气节能设计应遵循以下原则：WHADI2.1 满足建筑物的功能满足建筑物的功能 o 这主要包括：满足建筑物不同场所、部位对照明照度、色温、眩光、显色指数等的不同要求；满足舒适性空调所需要的温度、湿度、新风量等；满足特殊工艺要求，如体育场馆、医疗建筑、酒店、餐饮娱乐场所一些必需的电气设施用电，展厅、多功能厅等的工艺照明及电力用电等。 WHADI2.2 考虑实际经济效益考虑实际经济效益 o 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

5、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。 WHADI2.3 节省无谓消耗的能量节省无谓消耗的能量 o 节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量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建筑物功能无关的，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。 o 总之，笔者认为节能设计应把握“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

6、能技术合理应用到实际工程中。 WHADI3 变压器的选择o 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。变压器的有功功率损耗如下式表示： 其中：-变压器有功损耗（）；-变压器的空载损耗（）；-变压器的有载损耗（）；-变压器的负载率。式中为空载损耗又称为空载损耗又称铁损铁损，它由铁芯的涡流损耗、漏磁损耗组成，其值与硅钢片的性能及铁芯制造工艺有关，而与负荷大小无关，是基本不变的部分。WHADIo 因此，变压器应选用SL7、SLZ7、SCB9、SCB10等节能型变压器，它们都是选用高导磁的优质冷轧晶粒取向硅钢片和先进工艺制造的新系列节能变压器。由于“取向”处理，使硅钢片的磁场方向接近一

7、致，以减少铁芯的涡流损耗；全斜接缝结构，使接缝密合性好，可减少漏磁损耗。o 与老产品比，SL7、SLZ7无励磁调压变压器的空载损失和短路损失，10kV系列分别降低41.5和13.93；35kV系列分别降低38.33和16.22。SCB9、SCB10系列与SL7、SLZ7系列比，其空载和短路损耗又分别降低5.9和23.33，平均每较SL7、SLZ7系列年节电9kWh。WHADI o 目前，一种新型的节能变压器：非晶合金变压器新型的节能变压器：非晶合金变压器应运而生，它采用非晶合金带材制作铁芯，替代传统硅钢片铁芯替代传统硅钢片铁芯，其能耗比普通硅铁变压器降低6080%，具有很好的节能效果。其初次投

8、资增加的成本5年就可以回收，经济性非常显著。o 非晶合金材料的生产具有很高的科技难度，目前世界上只有日目前世界上只有日立电气和中国的安泰科技掌握了非晶技术立电气和中国的安泰科技掌握了非晶技术（安泰科技：成立于1998年12月，注册地为中关村科技园区中心区。安泰科技以先进金属材料为主导产业，在“非晶、纳米晶材料、太阳能等先进能源材料”“粉末冶金制品”“金属磁性材料”“焊接材料”“金刚石工具”“高速工具钢”等6个产业领域，技术领先 ）。安泰科技作为中国钢研行业的领军企业，其4万吨非晶合金带材生产线已初步完成热试，2009年底可投产，2010年达产，为中国市场提供急需的非晶材料，同时降低了成本，为电

9、网改造和产业升级提供了可能；非晶合金变压器本身也是一种环保型产品。WHADIo 以上节能型变压器因具有损耗低、质量轻、效率高、抗冲击、节能显著等优点，而在近年得到了广泛的应用，所以，设计应首选低损耗的节能变压器。 o 上式中，是传输功率的损耗是传输功率的损耗，即变压器的线损线损，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。对，用微分求它的极值，可知当时，变压器的能耗最小。但这仅仅是从变压器节能的单一角度出发，而没有考虑综合经济效益（节能原则如前述）。WHADIo 因为的负载率仅减少了变压器的线损，并没有减少变压器的铁损，因此节能效果有限；且在此低负载率下

10、，由于需加大变压器容量而多付的变压器价格，或变压器增大而使出线开关、母联开关容量增大引起的设备购置费，再计及设备运行、折旧、维护等费用，累积起来就是一笔不小的投资。由此可见，取变压器负载率为是得不偿失的。o 综合考虑以上各种费用因素，且使变压器在使用期内预留适当的容量，笔者认为，变压器的负载率笔者认为，变压器的负载率应选择在应选择在为宜。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年，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。WHADIo 设计时，合理分配用电负荷、合理选择变压器容量和台数，使其

11、工作在高效区内，可有效减小变压器总损耗。o 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.o 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2000，可选台000，不选台00。因为前者总损耗比后者小,且综合经济效益优于后者。WHADIo 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。o 在变压器设计选择中，

12、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。WHADI4 合理设计供配电系统及线路o 4.1 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。o 4.2 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。o 4.3 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R，而R=p.L/S，则线路损耗与其电导率p、长度L成正比，与其截面S成反

13、比。为此，应从以下几方面入手：WHADIo 4.3.1 选用电导率p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，在负荷较大的一类、二类建筑中采用铜导线，在三类或负荷量较小的建筑中可采用铝芯导线。o 4.3.2 减小导线长度L。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0000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，不应产生不应产生“支线支线沿着干线倒送电能沿着干线倒送电能”的现象的现象，尽可

14、能减少回头输送电能的支线。WHADI 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。o 4.3.3 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，由于节约能耗而减少的年运行费用为，则为回收年限，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，线路长度超过时，增加一级线缆截面可达到经济合理的节能效果。 WHADI 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、

15、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。 WHADI5 提高系统的功率因数o5.1 提高功率因素的意义提高功率因素的意义 设定输电线路导线每相电阻为R（），则三相输电线路的功率损耗为 式中 P三相输电线路的功率损耗，kW； P电力线路输送的有功功率，kW； U线电压，V； I 线电流，A； cos电力线路输送负荷的功率因素。 由上式可以看出，在系统有功功率P一

16、定的情况下，cos 越高（即越高（即减少系统无功功率减少系统无功功率Q），功率损耗），功率损耗P将越小，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。32223210cos103URPRIPWHADI 在线路的电压U和有功功率P不变的情况下，改善前的功率因素为cos1 ，改善后的功率因素为cos2 ，则三相回路实际减少的功率损耗可按下式计算： 另外，提高变压器二次侧的功率因素，由于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。322122

17、10cos1cos1RUPPWHADIo 5.2 提高功率因素的措施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，对直流设备的供电和励磁，应采用硅整流或晶闸管整流装置，取代变流机组、汞弧整流器等直流电源设备。 限制电动机和电焊机的空载运转。设计中对空载率大于50的电动机和电焊机，可安装空载断电装置；对大、中型连续运行的胶带运输系统，可采用空载自停控制装置；对大型非连续运转的异步笼型风机、泵类电动机，宜采用电动调节风量、流量的自动控制方式，以节省电能。 WHADI 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

18、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0.850.95 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。 WHADI 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150200kWh，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；

19、 （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。 WHADI 无功补偿设计原则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

20、补偿；WHADI 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。 WHADI6 照明系统的节能 因建筑照明量大而面广，故照明节能的潜力很大。在满足照度；照度均匀度；照明功率密度

21、（LPD）限值；统一眩光值UGR相关色温Tcp；显色指数Ra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： WHADI6.1 选用高效光源选用高效光源 o 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：o 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（GB50034-2004）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。o 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

22、等高光强气体放电灯。o 气体放电灯应采用耗能低的镇流器（节能型电感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。WHADI o 目前，第四代新型绿色光源，如第四代新型绿色光源，如LEDLED灯、灯、LVDLVD无极荧光灯无极荧光灯的技术发展较快，市场应用逐步推开。o LED灯是利用半导体PN结的电致发光原理研制而成，该机理决定LED灯不可能产生具有连续光谱的白光，因此要借助荧光物质间接产生宽带光谱，合成白光；或将几种不同光色的芯片封装在一起，通过光色的混合构成白光LED。o LED灯节能环保，大功率LED灯（1W、 3W ）的光效已经达到超过30lm/W，但目前LED也有自身的问题

23、：如光通量有待进一步提高、价格较高、对散热的要求较高等问题，相信随着技术的进步与设计的成熟，这些问题会很快得到解决。 WHADI o 高频等离子体无极放电灯，简称高频等离子体无极放电灯，简称LVD无极荧光灯无极荧光灯，它是集合功率电子学、等离子体学、磁性材料学等领域最新科技成果研制开发出来的高新技术产品，它与LED同属于第四代绿色光源。o 其创新点与工作原理为：在气体放电灯原理的基础上，增加高频电源发生器，使放电管中的气体雪崩电离形成等离子体，当其返回原始状态时，会将原来所获得的能量以254nm的紫外线形式辐射出来，完成能量转换；灯泡内壁荧光粉则受紫外线激发而发出可见光。当频率足够高时，放电管

24、已无需电极存在，放电能持续稳定的进行 ，避免了传统光源的电极损耗问题。提高了整个照明系统的可靠性和寿命，具有较显著的节能优势。WHADI o 太阳光光线导入照明系统太阳光光线导入照明系统是目前国际最先进的人工室内生态光源：绿色生态、健康低碳、环保节能。导入的阳光给生物提供能量，能保证地球物种在地下空间一代代生长繁殖，属生态光源，这是其他人工光源所无法做到的。 o 将阳光光纤照明产品集光机安装在室外房顶、阳台、地面、墙壁等一年四季能照得到太阳的地方，通过光缆接入室内，这样每天从太阳升起到落下，室内都有阳光照射，10多个小时享受太阳光无微不至的呵护。o 光纤导入照明系统由室外主机、石英光缆和室内照

25、射器具三大部分组成。主机安装在阳光充足的室外，用于跟踪、采集、分离太阳光。光缆用于高效传输主机采集的阳光进入室内，并进行释放。室内照具主要用于固定和保护光缆出光端，增强和控制室内出光效果。 WHADI o1、集光机：是太阳光光纤照明的主体部分，主要由聚光透镜组合、传感器、亚加力球罩、全方位机械转动装置、微电脑自动程序控制系统、底座等组成。它可以快速跟踪太阳、采集最强阳光，分离阳光，消除紫、红外线，将阳光能量压缩15000倍，高光高热精确进入光缆。o2. 光缆部分：光缆直径0.8cm，由6根直径1mm左右石英玻璃光纤组成。6芯光缆可自由、大角度弯曲，在建筑施工上能方便地把阳光送达室内任何地方，在

26、已建和新建建筑物中能像安装电线一样方便。光纤制造采用特种专利配方，保证石英光纤通光量大、透光性能好、柔软性强，将阳光在传送过程中的损耗降至最小。目前用户最远实际使用距离为167m，最远理论传输距离为3kmo3. 照射器具：照射器具带有隔热、聚焦、散光、自射、移动、固定、远距离追射等多种功能，还可设置高性能增光反射膜，使阳光照射更强。 WHADI6.2 选用高效灯具选用高效灯具 o 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：o 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

27、。o 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。o 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）。 WHADI6.3 选用合理的照明方案选用合理的照明方案o 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。o 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。o 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。o 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。WHADI6.4 照明控制和管理照明控制和管理 o（1）充分利用自然光，

28、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。o（2）对大面积场所的照明设计，采取分区控制方式，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。o（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。大面积公共区域，宜设置智能照明控制系统。o（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，或采用智能照明控制系统，以利节电。o（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

29、，消除设备空载损耗、达到节电的目的。 WHADI6.5 智能照明控制系统智能照明控制系统 o 智能照明控制系统总线，可采用非屏蔽六类4对对绞电缆（CAT6 UTP），将各种开关模块将各种开关模块R、调光模块、调光模块D、场景、场景控制模块控制模块M、时间管理模块、时间管理模块MT等连成网络，构成总线型拓等连成网络，构成总线型拓扑结构扑结构。可根据预设时间、场景，采用红外感应、移动探测传感、感光光敏元件等方式，自动开启或关闭相关区域照明，并自动调整照度，以满足不同时段、不同场合的需求，达到舒适、节能目的。示例如下：o （1）高级办公室：采用智能照明控制系统后，可使照明系统工作在全自动状态。通过配

30、置的“智能时钟管理器”MT，可预先设置若干基本工作状态，通常为“白天”、“晚上”、“清扫”、“安全”、“周末”、“午饭”等，根据预设定的时间自动在各种状态之间转换。办公室配有手动场景控制面板M，可以随时调节房间的工作状态以及满意的灯光效果。系统能保证每间办公室内的办公区域和公共区域协调的工作。WHADIo （2） 会议室、报告厅：采用智能照明控制系统后，可预先设置多种灯光效果，以适应不同场合的灯光需求，供工作人员任意选择。如会议准备阶段只有部分或全部筒灯点亮；在准备阶段为保护价格昂贵的水晶吊灯，系统将限制工作人员启用吊灯。当贵宾开始入场时，灯槽中隐光的带灯逐渐点亮。只有在会议开始时，才调亮所有

31、灯光，使报告厅灯火辉煌。o 在会议进行过程中，工作人员通过可编程控制面板，只需按一个键即可调用所需的某一灯光场景，还可配备遥控器，远距离控制灯光效果。o （3）地下停车库 ：在车库入口管理处内安装面板控制开关，用于车库灯光照明的手动控制。平时在系统中央控制主机的作用下，车库照明处于自动控制状态。WHADIo 在停车区域采用智能移动探测传感器HS，当有人或车移动时开启相应的局部照明，车停好后或人、车离开后延时控制关闭。当有车移动时可以通过主机显示出来，方便保安和管理人员的管理。o 根据车辆停车的实际使用情况，可将一天的照明分成几个时段，比如上午、中午、下午、晚上、深夜五个时段，通过定时控制软件的

32、设置，在这些时段内，自动控制灯具开闭的数量，以控制相关区域不同时段的不同照度，从而使灯光照明得到有效利用，大大减少了电能的浪费，且保护了灯具、延长了灯具的使用寿命。o 智能照明控制系统通过开放的TCP/IP协议，可以方便地与楼宇设备监控系统BA集成。WHADI7 电动机的节能7.1 选用高效率电动机选用高效率电动机 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36，平均功率因数高79，总损耗减少2030，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Y、YZ、YZR等新系列高效率电动机，以节省电能。WHADI 另一方面要看到，高效

33、电机价格比普通电机要高2030，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。WHADI7.2 选用交流变频调速装置选用交流变频调速装置 o 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o 目前，用普通晶闸管、GTR、GTO、IGBT等电力电子器件组

34、成的静止变频器对异步电动机进行调速已广泛应用。在设计中，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。 P耗电功率；p 水压；w 流量； n转速；f 频率 33eeeffnnPP22eeeffnnppeeeffnnpwWHADI7.3 选用软起动器设备选用软起动器设备o 比变频器价格便宜的另一种节能措施是采用软起动器。软起动器设备是按起动时间逐步调节可控硅的导通导通角角，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。软起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。o 软起动器通常用在电机容

35、量较大、又需要频繁起动的水泵设备中，以及附近用电设备对电压的稳定要求较高的场合。因为它从起动到运行，其电流变化不超过3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。 WHADI7.4 选用智能化节能控制装置选用智能化节能控制装置o 对中央空调水系统，设置智能化变频调速节能控制装置，可最大限度地提高整个空调水系统的运行效率，收到良好的节能效果。o 这种智能化节能控制技术的控制算法，采用了当代先进的“模糊控制技术模糊控制技术”或“模糊控制与改进的PID复合控制技术”以取代传统的PI

36、D控制技术，从而较好克服了传统的PID控制不适应中央空调系统时变、大滞后、多参量、强耦合的工况特点，能够实现空调水系统安全、高效的运行。同时，在充分满足空调末端制冷（热）量需求的前提下，通常可使水泵的节能率达到60%80%；通过对空调水系统的自动寻优控制，可使空调主机的节能率达到10%30%，为用户实现较显著的节能收益。其节能效果，优于传统分散式变频调速节能控制装置（变频器+动力柜）更是工频动力柜无可比拟。WHADI o 今年3月18日，本人参加编写的中华人民共和国国家标准中央空调水系统节能控制装置技术规范中央空调水系统节能控制装置技术规范（主编单位：贵州汇通华城楼宇科技公司 ，在北京通过了国

37、家能源管理标准化技术委员会（简称全国能标委）组织的18位专家审定。今年 年底即将在全国发布实施）。o 该标准是中央空调系统节能领域的一项重要技术标准，也是国内第一项第一项中央空调水系统节能控制装置产品标准。该标准立足我国中央空调节能市场的实际，吸收了国内外相关领域的先进技术，引入了从系统的角度从系统的角度评价节能效果的理念及其测试方法，具有科学性和先进性，总体上达到了国内领先水平。o 该标准主要内容包括：技术指标（使用条件、一般要求、技术性能、电磁兼容性、谐波污染、节能率）、功能要求（组态功能、控制功能、监测与显示功能、数据分析功能、安全保护功能、故障报警功能、系统管理功能）、试验规范（试验分

38、类、试验条件、试验方法）等。 WHADI8 节电型低压电器的选用节电型低压电器的选用 o 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，

39、每台平均节电约50W，一般节电率高达85以上。 WHADI9 谐波的产生与治理谐波的产生与治理o 在电力系统中， 谐波产生源主要有：铁磁性设备（发电机、电动机、变压器等）、电弧性设备（电弧炉、点焊机等）、电子式电力转换器、整流换流设备(整流器AC/DC、逆变器DC/AC；变频器（变频空调、变频水泵）、软启动器；气体放电灯镇流器；可控硅调光设备；UPS、EPS、计算机等)。o 谐波对公用电网是一种污染，其危害主要体现在谐波对公用电网是一种污染，其危害主要体现在：使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了设备的使用效率。 o大量的3次谐波电流流过中线时，会使线路过热甚至发生火灾（气体放电灯镇流

40、器主要产生3次谐波）；谐波引起电气设备过热、绝缘老化、寿命缩短。 引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，危害加重。 o谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不正确。o谐波会对临近的通信系统产生干扰，引起噪音、降低通信质量,甚至导致信息丢失，使通信系统无法正常工作 。WHADIo 所以，所以，谐波治谐波治 既是既是电气节能电气节能的需要，也是，也是提高提高电能质量电能质量的需要。治谐波的措施包括措施包括：在电力系统内设置高低压调谐滤波器、谐波滤波器（无源式、有源式Maxsine）、中性线3次谐波滤波器、TSC 晶闸管控制的调谐滤波器等。其应用条件与场所为：

41、o 1. 调谐滤波器：适用于谐波负载容量小于200kVA情况，电容器加串接电抗器组成调谐滤波器，可使用单纯电容器作无功补偿。o 2. 无源谐波滤波器：适用于配电系统中具有相对集中的大容量（200kVA或以上）非线型、长期稳定运行的负载情况。o 3. 有源谐波滤波器：适用于配电系统中具有大容量（200kVA或以上）非线型、变化较大负载（如断续工作的设备等），用无源滤波器不能有效工作的情况。 WHADI o 4. 有源、无源组合型谐波滤波器：适用于配电系统中既有相对集中、长期稳定运行的大容量 （200kVA或以上）非线型负载，又有较大容量的、经常变化的非线型负载情况。还可选用D，yn11变压器供电

42、，为3次谐波提供环流通路。o 目前，采用有源谐波滤波器（APF）是一个重要趋势。APF也是一种电力电子装置，其基本原理是：从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响。 WHADI10 太阳能光伏发电系统的设计应用太阳能光伏发电系统的设计应用o 可再生能源法自2006年1月1日起，在我国已正式实施 面对迫在眉睫的能源危机，太阳能作为新能源和可再生能源的一种，因其清洁环保、永不衰竭的特点，受到了世界各国能源专家的青睐，并被业内人士称为“黄金电”。

43、“中国缺能，我们不能辜负头顶的大好阳光！”这是有识之士的热切呼吁。 WHADIo 太阳能光伏系统主要由太阳能电池板、蓄电池、控制器、DC-AC逆变器和用电负载等组成。其中，太阳能电池板、蓄电池为电源系统，控制器、逆变器为控制保护系统。太阳能光伏系统分为独立系统、群控系统、并网系统、混合系统、并网混合系统等几种运行方式。在建筑领域的设计应用有o 1）太阳能照明系统：可用于路灯、草坪灯、庭园灯、楼道灯等节能灯、LED灯的照明供电；o 2）太阳能水泵：太阳能水泵一般不需要蓄电池，而由太阳能电池板直接带动水泵工作。WHADIo 3）光伏建筑一体化（BIPV）：如太阳能屋顶，是将太阳能电池板安装在建筑物

44、的屋顶，引出端经过控制器、逆变器与公共电网相连接，由太阳能电池板、电网并联向用户供电，即组成了户用并网光伏系统。这种并网系统因有太阳能、公共电网同时给负载供电，系统随时可向电网中存电或取电，所以供电可靠性得到增强；而且，系统一般不用蓄电池，这既降低了造价，又免去了蓄电池的电能损耗、维护更换；同时，多余的发电可反馈给电网，既充分利用了光伏系统所发的电能，又对电网具有调峰作用。o 总之，光伏建筑一体化（BIPV）体现了创新的建筑设计理念和高科技含量，它不仅开辟了光伏技术应用于建筑领域的新天地，而且拉动了光伏技术的产业化发展及城市大规模应用，因而具有非常广阔的市场前景。WHADI o “第一、二、三代光伏发电技术第一、二、三代光伏发电技术” ：中国政府于2009年11月26日正式宣布，到2020年单位国内生产总值（单位GDP）二氧化碳排放量比2005年下降40%至45%。应对“碳减排”的重要措施之一是大力发展光伏发电技术。而推动光伏发电技术的前提是降低成本，也就是在10至15年间，我们应该将光伏发电成本下降到可以和火力发电相竞争的水平。o 从国际发展的态势来说，当前光伏产品正由晶体硅发电为核心的晶体硅发电为核心的“第一代第一代”技术向硅薄膜或其他薄膜硅薄膜或其他薄膜（如碲化镉、铜铟镓硒）发电等“第二代”技术转变。由于薄膜的厚度仅为几个微米，所用材料仅为价格十分