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中圖分類號：F407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）28-0094-02
節(jié)約能源是我國始終堅持的一項基本國策，保護(hù)環(huán)境是提高能源利用效率的有效方式。我公司原有4×300MW燃煤機(jī)組，為提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，已完成綜合升級改造為4×330MW燃煤機(jī)組，按照節(jié)能調(diào)度原則，隨著高參數(shù)、大容量機(jī)組的出現(xiàn)，我公司的機(jī)組已完全失去市場競爭力，機(jī)組負(fù)荷率嚴(yán)重偏低，在市場上無法爭取到更多負(fù)荷，只有內(nèi)部挖掘潛力，降低廠用電率。所以，采取相應(yīng)的措施解決火電廠電氣節(jié)能降耗尤為重要。
1 依據(jù)火力發(fā)電廠的實際狀況，采取高效的電動機(jī)
在選擇火力發(fā)電廠電動機(jī)過程中，需要具備的條件包含有兩個：消耗有功功率與消耗無功功率。只有把消耗的有功功率和無功功率進(jìn)行降低，才能有效地降低電動機(jī)所消耗的電量。電動機(jī)節(jié)能的有效方式就是選取高效電動機(jī)代替低效電動機(jī)，這是當(dāng)前比較好的降耗方式，優(yōu)質(zhì)的電工硅鋼片構(gòu)成部分主要有：高效電動機(jī)內(nèi)部的定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯，具備有很好的高導(dǎo)磁、消耗功能低。高效的電動機(jī)與低效電動機(jī)相比較，工藝制造技術(shù)比較先進(jìn)。所以，火力發(fā)電廠采用高效電動機(jī)才能達(dá)到降低電耗的目的。
不過，與普通的電動機(jī)來進(jìn)行對比，它需要高出一倍的價格?；鹆Πl(fā)電廠應(yīng)根據(jù)自身的實際情況來選擇合理方案。發(fā)電廠在運(yùn)行中可根據(jù)實際情況，適時調(diào)整輔助機(jī)械，可以采用高效的電動機(jī)，實現(xiàn)節(jié)能降耗。
2 減少空載運(yùn)行變壓器的數(shù)量
火力發(fā)電廠通過減少空載運(yùn)行變壓器的數(shù)量以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。一般情況下，在火力發(fā)電廠中，通常都會配置有變壓器，變壓器在啟動中，主要由大容量的高壓來實現(xiàn)效能，顯然，就會增加空載的損耗量。在工程設(shè)計范圍內(nèi)，如果合理地減少空載運(yùn)行變壓器的數(shù)量，在一定程度上就可以降低變壓器啟動所消耗的電力資源。除此之外，為了提高節(jié)能效率，鐵心采用多級接縫也能有效降低能耗，這樣可以使每一臺變壓器的負(fù)載損耗有所降低，達(dá)到原有負(fù)載損耗的1/4，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗。
3 避免輸電中造成的鐵磁性損耗
為避免輸電中造成的鐵磁性損耗，我們需要從幾個方面著手。例如，減少鋼材料的使用或者避免形成閉合電路、選擇導(dǎo)體金屬等。為避免輸電中造成的鐵磁性損耗，在選擇導(dǎo)體金屬時，可以選用非導(dǎo)磁性材料制造金屬或者選用其他先進(jìn)的材料型號，這樣更有利于降低火力發(fā)電廠資源的損耗。不過，交變磁場中鋼材料使用要減少，根據(jù)實際情況進(jìn)行合理設(shè)計，在設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)中，使用導(dǎo)體支持夾板零件或者是單相導(dǎo)體支持鋼時，要避免造成閉合電路；其次，對鋼構(gòu)與母線的位置要進(jìn)行合理的控制，使兩者間不會產(chǎn)生環(huán)流和感應(yīng)電勢；最后，鐵磁性損耗的不斷減少，可以避免閉合電路，輸電才能有效地進(jìn)行。一般在比較特殊的情況下，我們盡量要避免大電流母線附近的鋼構(gòu)件，主要是形成包圍一相或者二相的閉合電路。在特殊的情況下，通常選用閉合電路方法，主要包括有絕緣板隔離磁路和黃銅焊縫。
4 采取合理的節(jié)電策略
火力發(fā)電廠運(yùn)行中，針對一些操作輔助機(jī)械不需要進(jìn)行調(diào)節(jié)時，應(yīng)要采取相對應(yīng)的節(jié)電策略，從而能夠達(dá)到節(jié)能降耗的要求。節(jié)電措施包括有安裝輕載節(jié)電器，節(jié)能的效果很明顯。這種措施主要針對于低負(fù)載運(yùn)行和空載運(yùn)行，能夠有效地降低電動機(jī)端電壓，達(dá)到節(jié)能的要求。但是，重載與輕載兩者在進(jìn)行相互交換過程中，對定子繞組接線方式中可以選用y-裝置，從而實現(xiàn)自動切換；輕載時選用y接線，重載時選用接線。應(yīng)用這些節(jié)電技術(shù)，需要增加一些輔助功能，這會增加輔助機(jī)械產(chǎn)生故障的幾率。所以，在選用中，應(yīng)要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的狀況來進(jìn)行分析，只有機(jī)組安全運(yùn)行的情況下才可以實施。
5 盡量避免照明損耗
火力發(fā)電廠中，使用照明設(shè)備也會大量地消耗電力能源。所以降低照明損耗成為節(jié)能降耗的首要任務(wù)之一。在選擇照明燈具與照明調(diào)壓器時，可以降低照明的損耗。選擇燈具時，應(yīng)該選擇價格實惠及壽命長的節(jié)能型燈具。但是，在降低照明損耗過程中，要選擇合理的照明調(diào)壓器，才能夠穩(wěn)定電壓，達(dá)到節(jié)能效果。當(dāng)然，照明調(diào)壓器也會降低工作電壓。一般情況下，延長燈具的壽命，次數(shù)更換減少，有助于降低發(fā)電廠的運(yùn)營
成本。
6 采取有效的措施調(diào)整變頻
目前，300MW機(jī)組應(yīng)采取措施改善轉(zhuǎn)差率調(diào)。常用的方法有兩種，第一種是串級調(diào)速，改變轉(zhuǎn)子回路電阻調(diào)速時，在進(jìn)行調(diào)整電阻中，所消耗的功率量很大，轉(zhuǎn)子回路中可以直接連接到附加電勢；第二種是轉(zhuǎn)子串接，可以調(diào)整變阻器的速度，相對來講這種方法是比較簡單的。
變極調(diào)頻含有的變頻率主要有交-直-交變頻器和交-交變頻器兩種類型，前者是比較常用的，主要是電網(wǎng)中的頻率在進(jìn)行交流電時，可以采用可控或者不可控的方法，把整流器轉(zhuǎn)變成直流器，中間的整流器主要是直流電器的形式。然后，使用逆變器進(jìn)行轉(zhuǎn)變成頻率，這樣就可以調(diào)整交流電的頻率，調(diào)整轉(zhuǎn)速的速度，從而能夠有效地控制電動機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速的目的。
變頻器的工作中，電動機(jī)在進(jìn)行繞組時，進(jìn)行差異性的接法，得到不相同的極對數(shù)，差異性的轉(zhuǎn)速可以獲得很好的節(jié)能效果。
7 加強(qiáng)節(jié)能降耗的管理制度
完善的管理制度有利于促進(jìn)火力發(fā)電廠實現(xiàn)節(jié)能降耗，綜上所述，介紹了幾種有關(guān)的節(jié)能降耗方法，都是從設(shè)備選型上實現(xiàn)節(jié)能降耗的。當(dāng)然，在管理制度下規(guī)范運(yùn)行，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電廠節(jié)能降耗。以我公司為例，第一，機(jī)組啟動利用廠用汽沖轉(zhuǎn)汽泵，汽泵上水，待機(jī)組啟動正常后再切換至抽汽供汽，電泵作為備用；第二，機(jī)組冷態(tài)、溫態(tài)啟動時，采用單側(cè)風(fēng)機(jī)啟動，并網(wǎng)前再將風(fēng)機(jī)并列運(yùn)行；第三，根據(jù)不同季節(jié)海水溫度不同，確定了循環(huán)水泵優(yōu)化的運(yùn)行規(guī)定，根據(jù)凝汽器真空、凝汽器循環(huán)水進(jìn)口與出口溫差，來確定選擇兩機(jī)兩泵或兩機(jī)三泵運(yùn)行方式；第四，凝結(jié)水泵采用變頻方式，控制凝結(jié)水泵母管壓力在1.5MPa，凝結(jié)水泵電流降低約50%，以上設(shè)備都是6kV大容量電機(jī)，節(jié)能效果非常明顯。第五，要提高運(yùn)行工作人員節(jié)能減排的意識，提高操作規(guī)范的能力，避免設(shè)備故障造成電力損耗。
8 結(jié)語
本文通過分析了解火電廠電氣節(jié)能降耗的幾種方法，采取了科學(xué)合理的辦法，推進(jìn)電氣節(jié)能降耗的發(fā)展，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。根據(jù)火電廠經(jīng)濟(jì)的自身情況來考慮，選擇合理的方案，采取有效的措施，從而能夠推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
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中圖分類號：TM08 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
目前我國火電廠發(fā)電能力和當(dāng)前的用電需求還存在一定的差距，甚至有些地方出現(xiàn)限電現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此對電氣設(shè)施采取節(jié)能措施是非常必要的。
從電氣設(shè)計工藝專業(yè)的角度認(rèn)為，火電廠的節(jié)能降耗中最直接的辦法是節(jié)約燃料，提高鍋爐燃燒效率與熱力循環(huán)效率，降低傳輸熱量損耗。加強(qiáng)引進(jìn)火力發(fā)電的新材料、變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的使用，設(shè)計火電廠電氣系統(tǒng)時采取節(jié)能措施，保證節(jié)能效果。
一、降低變壓器的有功損耗
變壓器損耗主要是空載損耗與負(fù)載損耗，變壓器鐵心的材質(zhì)和變壓器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)決定空載消耗，負(fù)載消耗就主要由線圈的材質(zhì)和導(dǎo)體截面決定。
（一）采用節(jié)能型變壓器
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變壓器根據(jù)實踐操作不斷改進(jìn)變壓器構(gòu)成，提升變壓器節(jié)能功效。如今變壓器在逐漸更新，以前S7和S9型的變壓器已成為耗能的機(jī)器，而S10—1600／10型的節(jié)能變壓器，空載損耗是1.8kW,負(fù)載是14Kw,是我國先今最佳的節(jié)能型變壓器。
表110kV級配電變壓器的損耗對照表
（二）調(diào)整變壓器運(yùn)行方式節(jié)約耗能
最大限度的減少空在運(yùn)行變壓器數(shù)量。在火力發(fā)電廠，大容量高壓啟動備用變壓器也是電廠啟動電源，它的容量和最大的高壓廠用的變壓器相同，雖然具有一定優(yōu)勢，但是空載的消耗也是巨大的。如果將“啟/備”設(shè)計為“冷備用”，即處于備用狀態(tài)時不帶電，這樣便能節(jié)約很多的電能和其他經(jīng)濟(jì)開支。
在保證火電廠用電的可靠性的基礎(chǔ)上，低壓廠用電接線采用暗備用動力中心方式接線，這樣在設(shè)備運(yùn)行時兩臺互為備用的變壓器可以分擔(dān)負(fù)荷，使每臺變壓器的負(fù)載損耗大幅度降低，節(jié)能效果很好。
二、減少線路上的能量損耗
線路上的電阻會對流過的電流造成有功功率的損耗，用公式說明就是：
P=I2R×10-5
式中：I——線電流(A)；R——線路電阻(Ω)。
不能改變線路電流，就只能減小線路電阻降低線路電能損耗。線路電阻的公式是：R=P×L/S,從公式中可以看出降低線路電能損耗應(yīng)該采取的幾個主要措施：
1、電導(dǎo)P越大，電阻越大。在電氣設(shè)計時，宜選取電導(dǎo)率較小的銅作為導(dǎo)體，配電室匯流銅母排和銅芯電力電纜等是比較好的電導(dǎo)材料。
2、火電廠電氣線纜越長L，電阻越大。因此在設(shè)計電氣安裝時，要綜合分析電纜線路安裝位置，縮短從配電室輸送電流到各類輔機(jī)設(shè)備處的電纜長度，從整體上減少電纜線路長度，降低電阻電能損耗。其中，可以選擇離相封閉母線。首先，選擇它是因為它使火電廠主廠房及相關(guān)設(shè)施的線路安裝位置布置緊湊，最大限度的縮短導(dǎo)體長度，減少輸電損耗；其次，因其屏蔽效果好，能夠很好的降低輸電過程中線路的鐵磁性損耗，加之使用封閉母線，不僅可以增加線路運(yùn)行的可靠性，減少維護(hù)工作力量，還能提升安裝線路的美觀度。
3、線路截面S越大，電阻越小。在選擇導(dǎo)體時，對全年負(fù)荷利用小時數(shù)比較大、母線比較長、傳輸容量比較大的回路，火電廠要依據(jù)經(jīng)濟(jì)電流的密度選擇導(dǎo)截流導(dǎo)體截面積，在減少投資的同時降低線路電阻損耗。
三、減少輸電過程中的鐵磁性損耗
由于受到交變磁場的作用，鋼材料產(chǎn)生渦流損耗和磁滯損耗，被稱為鐵磁性損耗。鐵磁性損耗大，造成鋼材料過熱，不但威脅工作人員的安全、設(shè)備安全和電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全，更會使大量的電能浪費(fèi)。因此在交變磁場中要減少鋼材料的使用，增加屏蔽或者改善鋼材料與截流導(dǎo)體空間關(guān)系，從而減少鐵磁性消耗，節(jié)省電能。
1、導(dǎo)體金具采用最先進(jìn)的型號，采用非導(dǎo)磁性材料制造的金具，從而降低產(chǎn)熱性，增加金具使用期，減少電能損耗和其他經(jīng)濟(jì)開支。
2、嚴(yán)格限制鋼結(jié)構(gòu)的使用，加大鋼結(jié)構(gòu)與電抗器的距離。
四、提高系統(tǒng)功率因數(shù)
圖1異步電動機(jī)效率一功率曲線
其異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：
鼠籠型異步交流電動機(jī)因其結(jié)構(gòu)原因，在低負(fù)荷的情況下效率很低，效率功率曲線圖見圖1.
鼠籠型異步交流電動機(jī)是火電廠系統(tǒng)中主要用電設(shè)備，它結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、易于維護(hù)、價格便宜，對拖動電力具有重要的意義。但它必須用系統(tǒng)中引入超前的無功抵消其運(yùn)行是產(chǎn)生的滯后無功，而超前的無功功率要從系統(tǒng)經(jīng)高、低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備，在傳輸線路上自然會產(chǎn)生有功損耗，浪費(fèi)電能。為達(dá)到電氣設(shè)計節(jié)能的效果，就要提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，使用電容補(bǔ)償系統(tǒng)，由電容器產(chǎn)生的超前無功與前者相互抵消，就是Q=QL-QC。由此可見，要減少無功的耗能需求量，就采用無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因數(shù)。
五、風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載的變頻節(jié)能技術(shù)
（一）火電廠風(fēng)機(jī)、水泵類的設(shè)計現(xiàn)狀
依據(jù)我國現(xiàn)行的火電設(shè)計規(guī)程，風(fēng)機(jī)、水泵都是按照額定的功率運(yùn)行，風(fēng)機(jī)選用的電動機(jī)型號沒有完全匹配，在作業(yè)時冗余量大，但其的調(diào)節(jié)方式不夠先進(jìn)，沒有形成閉環(huán)控制，不能達(dá)到省電節(jié)能的目的；水泵流量通常為最大流量，壓力調(diào)控方式僅僅是控制閥門開度大小和電機(jī)啟停的手段。電氣的控制手段落后不能有效的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，更不能發(fā)揮軟啟動的作用，導(dǎo)致對機(jī)械的沖擊力大、系統(tǒng)運(yùn)行時間短、震動噪聲干擾大、功率因素低、電能浪費(fèi)大。
（二）風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載的變頻調(diào)速的節(jié)能意義
為了充分利用風(fēng)機(jī)水泵運(yùn)行負(fù)荷，使用變頻器有效的控制風(fēng)機(jī)、水泵類的負(fù)載是火力發(fā)電廠電氣設(shè)計最佳節(jié)能方法。它使用變頻器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)軟件可直接調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，讓它保證水壓和風(fēng)壓的恒定，達(dá)到系統(tǒng)要求的壓力。通過控制電機(jī)運(yùn)行的額定轉(zhuǎn)速，降低機(jī)械損耗、電機(jī)銅、鐵損的影響，必能大大的提高節(jié)能效率。使用變頻調(diào)速，能夠施行閉環(huán)恒壓控制，進(jìn)一步降低電能消耗。對于大功率的電動機(jī)，采用變頻器對其進(jìn)行軟停、軟啟，避免電流沖擊對電氣設(shè)備的影響，降低電動機(jī)不必要的損害，最終較少了對電網(wǎng)容量的要求和無功損耗。
六、照明部分的節(jié)能
根據(jù)火力發(fā)電廠不同的工作場地實際情況，安裝不同類型的高效光源，從而降低電能浪費(fèi)，節(jié)約電能資源。室內(nèi)工作照明：高低壓配電室、機(jī)爐電控制室、化驗室等，應(yīng)該采用熒光燈和小功率高壓鈉等高效光源，比如U型管節(jié)能熒光燈，已經(jīng)達(dá)到《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中照明功率密度的限值要求。高大空間和室外工作的照明及道路照明：對汽機(jī)間和鍋爐間的照明應(yīng)該使用金屬鹵化物燈、高壓鈉燈之類的高光強(qiáng)氣體放電燈，這些電燈采用的鎮(zhèn)流器都是低耗能的，十分節(jié)能。
七、結(jié)語
火電廠要充分發(fā)展電氣部分的節(jié)能潛能，在電氣設(shè)計時全方面考慮有利于電氣系統(tǒng)節(jié)能的各種可行的技術(shù)措施。節(jié)能變壓器、變頻驅(qū)動、節(jié)能照明技術(shù)是電氣設(shè)計首要考慮的基本因素，其次優(yōu)化電氣接線方案的設(shè)計、優(yōu)化導(dǎo)體選擇和優(yōu)化安裝時保證電氣節(jié)能的重要設(shè)計層面，火電廠電氣設(shè)計人員要在堅持電氣系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行的同時，全面進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，從而降低火電廠的電能損耗，提高火電廠的供電力和經(jīng)濟(jì)效益。
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目前，全球進(jìn)入能源緊缺時期，我國的能源與其他國家相比更顯貧乏。然而，我國處于高速發(fā)展中，對能源的需求十分巨大，但是當(dāng)前在我國，能源浪費(fèi)的現(xiàn)象卻相對比較嚴(yán)重，對能源的利用率比較低。能源問題一直是各個國家關(guān)注的焦點(diǎn)，如何解決能源問題對國家發(fā)展的制約一直是世界各國探討的重要問題。我國人口的基數(shù)本身比較大，人口增長的數(shù)量也比別的國家快。近年來，隨著人們經(jīng)濟(jì)水平的提高，我國的建筑業(yè)高速發(fā)展，對能源的消耗也是快速增長，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出世界各國的平均能耗水平，僅僅電氣一項就占到55%到85%之間，民用建筑中使用的電氣則占到82%左右。但是在能源發(fā)展結(jié)構(gòu)不斷改變，且不斷減少的情況下，降低能源消耗量，提升能源利用率已經(jīng)成為各國解決能源問題的重要途徑之一，也是各個建筑電氣專業(yè)人員在安裝電氣系統(tǒng)的過程中首要考慮的問題。不過要解決能源發(fā)展的問題，最根本的解決辦法就是要不斷開發(fā)新型的可替代能源，減少對不可再生能源的依賴性，同時運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)提高能源利用率，使得建筑行業(yè)的發(fā)展符合我國建設(shè)資源節(jié)約型社會的理念。
1 建筑電氣設(shè)計中建筑節(jié)能存在的缺陷
在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的情況下，人們的生活方式發(fā)生了很大的變化?，F(xiàn)在，人們對電能量的需求量不斷增加，盲目用電的現(xiàn)象比較突出。電氣系統(tǒng)設(shè)計人員即便在對用戶的需求進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，但是由于很多人的節(jié)能意識比較弱，在使用中仍然存在著大量浪費(fèi)的現(xiàn)象。
另外，在建筑電氣節(jié)能方面我國對此的宣傳比較少，過度的浪費(fèi)使得很多的地區(qū)出現(xiàn)了用電緊張的現(xiàn)象，尤其實在七八月的用電高峰期，也因此，一些發(fā)達(dá)地區(qū)為了解決用電問題，不得不采取一些手段進(jìn)行控制來緩解能源的緊張，比如在建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計過程中，或者通過掌握城市各個片區(qū)，各個企業(yè)的用電特點(diǎn)進(jìn)行電氣系統(tǒng)的設(shè)計，提出相關(guān)的節(jié)能解決方案，并對其可行性進(jìn)行分析，達(dá)到提高社會效益的目的。
2 建筑電氣設(shè)計的節(jié)能原則
（1）適用性。節(jié)能不是不用，而是需要在滿足建筑內(nèi)各種電氣設(shè)備的能源需求的基礎(chǔ)上，盡可能地減少甚至是避免產(chǎn)生能源損耗的情況。因此，建筑設(shè)計人員在進(jìn)行具體的電氣系統(tǒng)設(shè)計時，需要充分地保證建筑電氣的安全，需要綜合考慮建筑內(nèi)各個電氣設(shè)備的使用功能以及安裝環(huán)境，保證其能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約能源的目的。在某些特殊環(huán)境或者場合的電氣使用，比如，學(xué)校、醫(yī)院、公園等公共場合的電氣設(shè)備的用電，主要考慮如何選擇適當(dāng)?shù)恼彰髡斩龋荒転榱斯?jié)約能源，而直接忽視使用者對照明亮度的要求。（2）經(jīng)濟(jì)性。建筑電氣節(jié)能設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性主要是指在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計時，應(yīng)該以實際的經(jīng)濟(jì)效益為最終準(zhǔn)則，在節(jié)能的前提下不能過多地浪費(fèi)資金，并且需要通過這些節(jié)能設(shè)計更好地促進(jìn)過多資金的及時回收。比如在進(jìn)行建筑電氣的設(shè)計過程中，采用一些比較先進(jìn)的電氣節(jié)能設(shè)備，因此，設(shè)計者需要充分地考慮這些設(shè)備運(yùn)行后的實際經(jīng)濟(jì)效益問題。（3）環(huán)保性。電氣進(jìn)行節(jié)能設(shè)計不僅僅只是為了減少能源的消耗，實際上，是為了提供一個更加美好的發(fā)展和生存環(huán)境，因此，在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計時，首先需要考慮對環(huán)境的保護(hù)，最終做到真正的綠色節(jié)能。
3 節(jié)能設(shè)計及方法
（1）供配電設(shè)備。要對供配電系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，使得整個系統(tǒng)較為穩(wěn)定，且操作也較為方便，那么必須要依據(jù)用電的設(shè)備、供電距離、以及用電量等因素來進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計，主要做法是：使變配電的距離靠近負(fù)荷的中心，減少配電的距離，這樣的好處在于能夠通過減短線路來降低能耗量，在變壓器的選擇上，則要根據(jù)工程的需要進(jìn)行配備，滿足季節(jié)性變化的要求，實現(xiàn)居民建筑用電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，盡量降低運(yùn)行中的不必要的能耗量。另外，供配電功率參數(shù)的選擇也是實現(xiàn)節(jié)能的重要一步，一般而言，提高功率參數(shù)可以很好地減少能耗量，實現(xiàn)節(jié)能目的。電能的傳輸主要依賴于電線，電線中有電阻，因此只要傳輸就會有線路損耗，這是不可避免的，可以解決的就是要提高傳輸中的有用率，盡量滿足人們的用電需要，減少供配電中某些電氣設(shè)備中產(chǎn)生無功電率，這部分的電流除了提高能耗之外，同時對傳輸線也是一種損害，減少降低這部分功耗的方法主要是：減少用電設(shè)備的無用功功耗，提高用電設(shè)備（如電動機(jī)）的功率因數(shù)：采用靜電電容器實現(xiàn)無功補(bǔ)償根據(jù)具體的情況采用分散就地補(bǔ)償和高低壓柜集中補(bǔ)償?shù)确绞?。另外，線路上的電流量的大小是不能夠改變的，線路損耗除了跟電流量的大小有關(guān)之外，同時還和線路的電阻有關(guān)，因此在電流量不變的情況下，要減少電耗的主要方法就是減少電線電阻的大小，而電線的電阻則主要跟電線的材質(zhì)以及電線的粗細(xì)有關(guān)。因此，主要可以從這兩個方面入手：選用電阻較小的材質(zhì)作導(dǎo)線，銅芯可以說是目前最適合作導(dǎo)線的材料，一般負(fù)荷較大的建筑中，銅線都是最佳的選擇，在負(fù)荷量較小的建筑中鋁鋅導(dǎo)線則是最合適的選擇，另外，需要注意的是，電耗還主要和電流走過的時間有關(guān)，因此線路的鋪設(shè)應(yīng)該要盡可能走直線，這樣可以縮小電流走過的時間；低壓線路應(yīng)不走或少走回頭線，以減少線路上的電能損失；變壓器盡接近負(fù)荷中心，以減少供電距離。當(dāng)建筑物每層平面在達(dá)到11000平方米時，按區(qū)塊應(yīng)至少要設(shè)2～3個配電所，以減少干線的長度對于高層建筑，低壓配電室應(yīng)靠近豎井，而且由低壓配電室提供給豎井的干線，不至于產(chǎn)生支線沿著干線倒送的現(xiàn)象的發(fā)生。即低壓配電室與豎井位置的布局上應(yīng)使線路部分向前送，盡可能減少回頭輸送電能的支線。（2）用電設(shè)備。照明節(jié)能設(shè)計就是在保證滿足作業(yè)面視覺要求、照明質(zhì)疑的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，從而最大限度的利用光能。常見的節(jié)能措施有以下幾個方面：有效利用自然的光線，這也是實現(xiàn)節(jié)能的重要方法之一，因此在使用電氣設(shè)備的時候，應(yīng)該要盡量推薦居民使用可以使用自然光的設(shè)備，另外，電氣系統(tǒng)設(shè)計人員在設(shè)計的時候應(yīng)該要充分地考慮自然光與室內(nèi)人工照明有機(jī)地結(jié)合，較少人工照明的使用。當(dāng)前，比較節(jié)能的照明設(shè)備主要是LED燈，大量使用節(jié)能設(shè)備已經(jīng)成為未來發(fā)展的一種趨勢居室傳統(tǒng)照明燈具在逐漸地被淘汰，相關(guān)的研究資料表明，LED是冷光源，半導(dǎo)體照明自身對環(huán)境沒有污染，與白熾燈、熒光燈相比，節(jié)電效率可以達(dá)到75%以上。在同樣亮度下，耗電量僅為普通白熾燈的1/15，熒光燈管的1/3。推廣使用低能耗性能優(yōu)的光源用電附件，如電子鎮(zhèn)流器、節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等。公共建筑場所內(nèi)的熒光燈宜選用帶有無功補(bǔ)償?shù)臒艟?，緊湊型熒光燈優(yōu)先選用電子鎮(zhèn)流器，氣體放電燈宜采用電子觸發(fā)器等。（3）電氣工程控制中對工作人員技能要求。要想保證電氣工程的質(zhì)量，人是關(guān)鍵因素，發(fā)揮著巨大作用，因此必須加強(qiáng)對電氣工作人員的思想教育，加強(qiáng)其培訓(xùn)教育，促使他們具有主人翁意識，工人自身要不斷總結(jié)現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，從而提高整個施工隊伍的綜合素質(zhì)，無論是從質(zhì)量管理還是監(jiān)督檢測方面，都必須按要求嚴(yán)格執(zhí)行，確保工程質(zhì)量。一個高質(zhì)量的工程，完全可以體現(xiàn)出工作人員的責(zé)任心與態(tài)度。工作人員技術(shù)水平高，分工清晰，責(zé)任明確，這是保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)。
4 結(jié)束語
對能源浪費(fèi)問題進(jìn)行解決，在保證人類生存和發(fā)展不受到影響的同時也可以促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)社循環(huán)可持續(xù)發(fā)展。建筑物種的能耗是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所占的比例最大的。因此，做好建筑的節(jié)能工作，可以有效降低對資源的壓力，提高資源的利用率，這對我國建設(shè)節(jié)約型社會也將具有重要的意義。因此，在建筑電氣系統(tǒng)的設(shè)計中，必須要加強(qiáng)對節(jié)能設(shè)計的要求，同時，應(yīng)該要使得節(jié)能措施多元化。
中圖分類號：TD63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）36-0226-01
最近幾年，國家一直在強(qiáng)調(diào)節(jié)能減排和低碳環(huán)保，其內(nèi)容占據(jù)了每一個礦山企業(yè)發(fā)展的首要位置。針對我國的一些大中型礦山企業(yè)來講，在電氣節(jié)能改造上的潛力相對較大，隨著時代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，礦山企業(yè)應(yīng)該大量的引進(jìn)科學(xué)技術(shù)到電氣改造和應(yīng)用中，這樣不但可以降低礦山企業(yè)的電能消耗成本，同時還可以提高電氣設(shè)備的工作效率，從而有效提高企業(yè)的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益，并且還會在一定程度上節(jié)約資源，增強(qiáng)企業(yè)的競爭優(yōu)勢和核心競爭力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)。
一、礦山節(jié)能型供配電系統(tǒng)
每一個礦山企業(yè)的發(fā)展都完全離不開供配電系統(tǒng)，這也是每一個礦山企業(yè)日常生產(chǎn)運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，針對節(jié)能而言，系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化才是其中的核心問題，在日常供配電的工作中，相關(guān)工作人員可以從電壓等級、變壓器、無功補(bǔ)償?shù)确矫孢M(jìn)行節(jié)能方法和措施的研究。
（一）供電中心合理的設(shè)定
變壓器降壓線損大、消耗電能大。礦山供電中心的建立和設(shè)定需要遵循一些特定的條件，首先，礦山供電中心的設(shè)定應(yīng)該減少配電等級、電壓損失、供電距離、電纜材料、線路損耗等等。其次，為了縮短低壓供電線路長度，減少受電端壓降，采用負(fù)荷功率矩法來最終確定礦山企業(yè)的負(fù)荷中心，同時還要將礦區(qū)總壓降配電站、各個高低壓變電所等供電中心接近負(fù)荷中心設(shè)定，從而最終達(dá)到節(jié)能的目的。
（二）選擇合理的供電電壓等級
供電電壓等級合理的選擇主要包括幾個方面，容量、距離、用電負(fù)荷性質(zhì)、回路數(shù)量、當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)及遠(yuǎn)景規(guī)劃等等，這些綜合因素直接決定電源電壓的等級和線損率，是非常有效的方法和措施。例如：5～9 kv的配電范圍內(nèi)，由于9 kv供電系統(tǒng)能耗和電纜損耗量平均小于5 kv，電壓技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高于5 kv，因此，應(yīng)該首先選擇9 kv高壓配電電壓，當(dāng)5 kv高壓設(shè)備較多的時候，并且容量相對較大，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理時，完全可以考慮采用5 kv高壓配電電壓，當(dāng)有少量電壓為660 v電動機(jī)時，可以采用9（5）kv專用高壓回路直接給電動機(jī)提供電源。
二、 節(jié)能變壓器的更新改造
變壓器是電力節(jié)能的一種裝置，一直受到我國相關(guān)部門的重視和關(guān)注。針對各種各樣的變壓器，需要進(jìn)行合理的選擇，尤其是那些相對量較大并且面廣的配電變壓器，以開發(fā)礦山企業(yè)的節(jié)約資源潛能和保證礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行，從而提升礦山企業(yè)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的重要意義。據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示，各種類型的變壓器處于運(yùn)行過程中，都會消耗一些總發(fā)電量。因此，正確有效的選擇不同級別的變壓器，是目前礦山企業(yè)技術(shù)人員需要面臨的重要難題。礦山企業(yè)應(yīng)該根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和國家推薦的最新型的節(jié)能變壓器進(jìn)行安裝使用，同時還要更新和改造不同級別的變壓器。經(jīng)過相關(guān)的測試，新型節(jié)能變壓器可以有效的減少和降低空載損耗6%～13%，同時空載電流也下降了約50%～60，節(jié)電率高達(dá)30%以上，在節(jié)能降耗的效果上有著明顯的提高。
三、 節(jié)能電動機(jī)的更新改造
目前我國的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能一直在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，也有了很高的成就，和一些發(fā)達(dá)國家相比較之下，雖然其中還存在一種滯后和不足，但是就我國目前的節(jié)能潛力來看是非常巨大的。據(jù)相關(guān)調(diào)查，我國的一些礦山企業(yè)還在使用國家已經(jīng)淘汰的低效電動機(jī)，這些比較低效的電動機(jī)在整體運(yùn)行效率上明顯偏低，因此，針對這些企業(yè)應(yīng)該積極的進(jìn)行電動機(jī)的改造和更新，從而達(dá)到顯著的節(jié)能效果。更新和改造電動機(jī)可以使原來的電機(jī)功率提高近4.5%，節(jié)約電能的總數(shù)量上也有3%的提高，這種方法的節(jié)能效果是非?？捎^的。
四、使用變頻調(diào)速節(jié)能裝置與軟啟動控制裝置
針對我國目前的一些礦山企業(yè)，在風(fēng)機(jī)和水泵的使用上都一直停留在直接啟動，在日常的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，這些設(shè)備不但造成電能的浪費(fèi)，同時還會造成相關(guān)設(shè)備功率的損耗，最終導(dǎo)致電機(jī)不能夠滿負(fù)荷的運(yùn)行。因此，變頻調(diào)速節(jié)能裝置的更換是非常有必要的，該裝置可以實現(xiàn)動態(tài)操作，使之低頻大轉(zhuǎn)矩可以平穩(wěn)啟停與運(yùn)行，達(dá)到了具有非常顯著的節(jié)能效果目的。 另外，電機(jī)在啟動時，啟動電流會達(dá)到定額電流的4-7倍，這樣的情況會對設(shè)備和電網(wǎng)產(chǎn)生非常大的沖擊和影響，同時還會有可能提高電網(wǎng)的容量，不利于成本的節(jié)約，因此，對相關(guān)電氣設(shè)備進(jìn)行啟動控制裝置的配置也是有必要的，配置啟動控制裝置可以將電流減少以及歸零開始，其中的最大值也不會超過額定的電流，大大降低了供電電網(wǎng)的容量和沖擊的影響，從而延長了各種設(shè)備和閥門的使用壽命，并且同時降低了維護(hù)費(fèi)用。使用變頻調(diào)速節(jié)能裝置與軟啟動控制裝置這兩種節(jié)能設(shè)備，能夠有效的節(jié)約資源能源，大大的降低了礦山電氣設(shè)備電能的損耗，節(jié)省供電配電系統(tǒng)的電能。
五、 無功動態(tài)補(bǔ)償節(jié)能裝置
每一個大中型的礦山企業(yè)都會安裝一些大型電機(jī)和變電器，然而針對這些大型設(shè)備來講，都是屬于感性負(fù)荷的，在處于運(yùn)行的狀態(tài)下，都需要給予相應(yīng)的無功功率，從而減少電網(wǎng)中的流動，降低變壓器和電線線路因為輸送無功功率造成的系列電能損耗，因此，安裝無功功率自動補(bǔ)償裝置有著重要意義。該裝置可以有效的減少無功損耗，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，從而達(dá)到充分利用電氣設(shè)備容量的目的，增加輸電能力，與此同時還會對電能、設(shè)備、供電質(zhì)量起到相對重要的節(jié)能作用。另外，由于每個礦區(qū)的分布都不集中，這樣就會使電氣設(shè)備供電的距離拉長，同時還會降低電動機(jī)自身的功率因數(shù)，由于高壓變電設(shè)備在使用的年限上相對較長，維護(hù)起來的成本費(fèi)用呈增長趨勢，無功補(bǔ)償效果明顯不足，而且各個低壓配電室都沒有配置低壓電容進(jìn)行就地補(bǔ)償，最終導(dǎo)致了電網(wǎng)運(yùn)行的費(fèi)用較為昂貴，電壓質(zhì)量相對較差，產(chǎn)生的損耗也相對較大。因此，采用低壓就地?zé)o功動態(tài)補(bǔ)償裝置進(jìn)行節(jié)能降耗顯得尤為的重要，這樣能夠有效的減少電線線路的電能損耗，提高了整個礦區(qū)的用電質(zhì)量。
六、節(jié)能型照明設(shè)備
節(jié)能照明設(shè)備對礦山企業(yè)來講有著非常重要的意義，在一些大型礦廠內(nèi)都需要大范圍的照明，所以，節(jié)能照明燈具的選擇會直接影響礦山企業(yè)的生產(chǎn)和運(yùn)行，同時對礦山企業(yè)的節(jié)能效果也會提升。礦山企業(yè)所用的照明設(shè)備必須要符合國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，在選擇照明設(shè)備的時候，選擇光效好、平均壽命上、節(jié)能效果好的燈具。
參考文獻(xiàn)
[1] 何磊.煤礦帶式輸送機(jī)的電氣節(jié)能技術(shù)研究[D].西安科技大學(xué)，2010.
中圖分類號：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
前言
人口、資源和環(huán)境是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)活動中全球共同關(guān)注的三大問題，各國都把節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境放在重要位置。隨著人口的增加、工業(yè)的發(fā)展、生活水平的提高，能源的消耗量也急劇增加，能源危機(jī)迫在眉睫。因此，各行各業(yè)提出了節(jié)能的要求，節(jié)約二次能源———電能，也就成為民用建筑電氣設(shè)計的焦點(diǎn)。節(jié)能設(shè)計應(yīng)把握“滿足功能、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)”的原則，將節(jié)能技術(shù)合理應(yīng)用到實際工程中，以真正達(dá)到有效節(jié)能的目的。
一、建筑電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)遵循的原則
首先，在進(jìn)行建筑工程電氣設(shè)計時，既不能以犧牲建筑功能，損害使用需求為代價，也不能盲目增加投資，為節(jié)能而節(jié)能，首先考慮的是適用性，也就是能夠為建筑電氣設(shè)備的運(yùn)行提供必需的動力，建筑物內(nèi)創(chuàng)造良好的人工環(huán)境提供必要的能源；能夠滿足用電設(shè)備對于負(fù)荷容量、電能質(zhì)量與供電可靠性的要求能夠保證建筑電氣設(shè)備對于控制方式的要求，從而使電氣設(shè)備的使用功能得到充分的發(fā)揮。其次考慮的是安全性，電氣線路應(yīng)有足夠的絕緣距離、絕緣強(qiáng)度、負(fù)荷能力、熱穩(wěn)定與動穩(wěn)定裕度，確保供電、配電與用電設(shè)備的安全運(yùn)行；有可靠的防雷裝置，防雷擊技術(shù)措施；特殊功能要求的場合下還應(yīng)有防靜電、防浪涌的技術(shù)措施，按建筑物的重要性與火災(zāi)潛在的危險程度設(shè)置相應(yīng)必要的技術(shù)措施。
在滿足民用建筑電氣工程的適用性和安全性的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化供配電設(shè)計，促進(jìn)電能合理利用。另外，提高設(shè)備運(yùn)行效率，減少電能的直接或間接損耗，在滿足建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下，盡可能減少建設(shè)投資，最大限度的減少電能與各種能源的消耗。做到選用節(jié)能設(shè)備、均衡負(fù)荷、補(bǔ)償無功、減少線路損耗、降低運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用，提高能源的綜合利用率。還有，合理調(diào)整負(fù)荷，選取合理的設(shè)計系數(shù)，提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率設(shè)計時盡可能合理調(diào)整負(fù)荷，選取合理的設(shè)計系數(shù)，在特殊用電的情況下選擇合理的節(jié)能措施，提高負(fù)荷率和設(shè)備利用率，達(dá)到節(jié)約電能的目的?？傊?，在建筑電氣工程設(shè)計節(jié)能的過程中要貫徹適用、安全、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)的原則。
二、建筑電氣設(shè)計節(jié)能方法
1供配電系統(tǒng)節(jié)能
（1） 合理選擇變壓器。變壓器的容量大小與能耗之間存在十分重要的聯(lián)系，容量過小，很容易造成超負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致過載損耗增加；如果容量過大，而又不能被充分利用，則會使空載損耗增加，基于此點(diǎn)原因，在選擇變壓器時應(yīng)盡量根據(jù)實際情況來確定變壓器的容量，從而確保變壓器在運(yùn)行過程中始終保持最佳工作狀態(tài)，一般情況下，變壓器的負(fù)荷率應(yīng)盡可能大于30%，最佳工作范圍需在70%左右。此外，還應(yīng)盡量選擇節(jié)能型的變壓器，接線時可根據(jù)用電特點(diǎn)采用較為靈活的方式進(jìn)行接線。
（2） 減少線路損耗。
a減少導(dǎo)線長度。在進(jìn)行設(shè)計時，配電箱、低壓柜的出線回路應(yīng)盡可能為直線，并且不走或少走回頭線；變電所最好建在負(fù)荷中心附近，這樣可以減少接線長度；低壓線路的供電半徑可按照用電負(fù)荷密集區(qū)而定，大負(fù)荷密集地區(qū)半徑應(yīng)盡量控制在100m 以內(nèi)、中、小負(fù)荷密集區(qū)應(yīng)分別控制在150m 和250m 以內(nèi)。這樣做能夠節(jié)省敷設(shè)電纜的長度，使供電距離最短。從而達(dá)到減少線損的目的。
b增大導(dǎo)線的截面積。對于較長的線路，可以適當(dāng)加大一級線纜的截面積，雖然這樣會增加線路的費(fèi)用，但是卻可以減少年運(yùn)行費(fèi)用，增加的費(fèi)用估計大約可在2 年左右內(nèi)收回。
c對于高層建筑而言，變電室應(yīng)盡量靠近電氣豎井，以此來減少主線纜的長度，同時電氣豎井應(yīng)盡可能設(shè)在建筑的中部位置或兩端，這樣可以減少水平線纜的敷設(shè)長度。
d將負(fù)荷歸類。除了對計費(fèi)有特殊要求的負(fù)荷以及消防負(fù)荷以外，其余普通負(fù)荷可采用一條主電纜供電，這樣不僅方便消防電源切非操作，同時還可以在非空調(diào)季節(jié)使用同樣大的線路截面?zhèn)鬏斴^小的電流，使線路的損耗大幅度減少。
（3）無功補(bǔ)償。供配電系統(tǒng)中有很大一部分用電設(shè)備為電感性負(fù)荷，如變壓器、電動機(jī)等，它們在運(yùn)行時會產(chǎn)生無功電流，這部分電流流經(jīng)高低壓傳輸線路會使線路發(fā)生功率損耗。因此，在設(shè)計供配電系統(tǒng)時，可以考慮采用電容柜對系統(tǒng)進(jìn)行就地補(bǔ)償或集中補(bǔ)償，以此來減少無功電流，使功率因數(shù)有所提高。通常情況下，功率因數(shù)由0.7 提升到0.9，線路損耗約可減少40%左右。功率因數(shù)的大小需符合電力部門的要求，若無具體要求時，建議低壓用戶的功率因數(shù)可在0.85 以上，高壓可在0.9 以上?？梢姡瑹o功補(bǔ)償不僅能夠改善電能的質(zhì)量，提高供電能力，而且還可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
（4） 諧波抑制。隨著各類電力、電子設(shè)備在建筑中日益廣泛地應(yīng)用，由此產(chǎn)生的諧波電流對供配電系統(tǒng)產(chǎn)生的危害表現(xiàn)為諧波使電動機(jī)發(fā)熱效率下降4%~6%，使線路損耗增加1.5~2.5 倍，使變壓器局部嚴(yán)重過熱，造成銅損和鐵損增加2~2.5 倍。諧波還會導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動裝置的誤動作并會使電氣儀表的計量產(chǎn)生2%~20%誤差?？梢姡C波電流的存在不僅增加了供配電系統(tǒng)的電能損耗，而且對供配電線路和設(shè)備安全工作產(chǎn)生危害。為了抑制諧波，通常設(shè)計時，在變壓器低壓側(cè)或用電設(shè)備處單獨(dú)設(shè)置有源濾波器、無源濾波器，也可將有源濾波器和無源濾波器混合使用或采用節(jié)電裝置。通過以上措施有效地濾除中性線和相線的諧波電流，不僅凈化了電路，降低了能耗，而且提高了供電質(zhì)量，提高了設(shè)備使用壽命。
2電動機(jī)在運(yùn)行過程中的節(jié)能
在建筑電氣中的電動機(jī)都是與暖通、給排水等工種的設(shè)備配套的，由設(shè)備制造廠商統(tǒng)一供應(yīng)的。因此，其節(jié)能措施只能貫徹在運(yùn)行過程中，除了用就地補(bǔ)償電容器以減少線路由于輸送超前無功而引起的有功損耗外，還應(yīng)減少電機(jī)輕載和空載運(yùn)行。因為，在這種情況下，電機(jī)的效率是很低的，消耗的電能并不與負(fù)載的下降成正比。采用變頻調(diào)速器，使其在負(fù)載下降時，采用變頻的方式，自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使其與負(fù)載的變化相適應(yīng)。采用這種方式，可提高電機(jī)在輕載時的效率，達(dá)到節(jié)能的目的。但這種設(shè)備的價格偏高，所以在使用中有一定的限制。此外，還有一種節(jié)能方式，就是使用軟起動器。軟起動器是按起動時間逐步調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，以控制電壓的變化。由于電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)，因此起動平穩(wěn)，起動完畢，則全壓投入運(yùn)行。此設(shè)備也可采用測速反饋、電壓負(fù)反饋或電流正反饋，利用反饋信息控制可控硅導(dǎo)通角，已達(dá)到速度隨負(fù)載的變化而變化。
3照明節(jié)能
因為照明用量大而面廣,因此,照明節(jié)能的潛力很大, 應(yīng)該采用高效光源。白熾燈過去用得最廣泛,因為它便宜,安裝維護(hù)簡單,它致命的弱點(diǎn)是發(fā)光率太低,因此目前常被各種發(fā)光率高,光色好,顯色性能優(yōu)異的新光源取代。建筑物盡量利用自然采光,靠近室外部分的建筑面積,應(yīng)將門窗開大,采用透光率較好的玻璃門窗, 以達(dá)到充分利用自然光的目的。凡是可以利用自然光的這部分的照明,可采用按照度標(biāo)準(zhǔn)檢測現(xiàn)場照度,進(jìn)行燈光自動調(diào)節(jié)。對長期需要開停,但又要按人流的多少自動調(diào)整照度的場合,在增加投資不多的情況下,對熒光燈可利用調(diào)壓的方式,固定幾級調(diào)節(jié)。
結(jié)束語
在當(dāng)前的建筑電氣設(shè)計中，應(yīng)把電能消耗指標(biāo)作為全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的重要組成部分。節(jié)約電能應(yīng)以提高能源利用率和綜合效益為主要途徑，根據(jù)技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的原則確定設(shè)計方案。通過正確的計算，合理選擇電氣設(shè)備及其控制方式，盡量在不增加或少增加投資的前提下取得較顯著的節(jié)電效果。
參考文獻(xiàn)
[1] 趙瑩瑩,陶慶友.論建筑電氣節(jié)能設(shè)計探討[J]. 科技致富向?qū)? 2010(32)
前言
據(jù)世界有關(guān)能源統(tǒng)計部門統(tǒng)計顯示，在2009年中國已成為世界最大的能源消耗國。面對日益嚴(yán)峻的能源環(huán)境危機(jī)，中國政府部門正在加大節(jié)能降耗指導(dǎo)工作，曾在“十二五”規(guī)劃綱要中明確提出，把節(jié)能減排作為今后各企業(yè)發(fā)展中的一項重要內(nèi)容，讓各企業(yè)樹立綠色、低碳的發(fā)展理念，切實做好節(jié)能降耗工作。作為一名電氣工作人員應(yīng)該以身作則，充分認(rèn)識到節(jié)能的重要性，放眼全局，通過在供配電系統(tǒng)中合理運(yùn)用節(jié)能方法和措施，來促進(jìn)國家節(jié)能降耗戰(zhàn)略的實現(xiàn)。
1供配電設(shè)計的特點(diǎn)
具體來說，供配電設(shè)計具有以下幾個方面的特點(diǎn)，需要相關(guān)部門予以高度重視：第一，低壓配電系統(tǒng)，其作為供配電設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以分為樹干式、混合式以及放射式等幾種類型，具體可以依據(jù)供配電系統(tǒng)的實際運(yùn)行情況予以合理選擇；第二，斷路器，其可以分為真空斷路器、氣體絕緣斷路器以及油斷路器等幾種類型，隨著組合式變電所的發(fā)展，前兩者在實際應(yīng)用過程中較為廣泛；第三，變壓器，其主要可以分為環(huán)氧樹脂澆筑式、油浸式以及干式等三種類型，前兩者具有防火、防潮、噪音小、易搬運(yùn)等優(yōu)勢，具有較高的使用價值；第四，電力與照明，因國內(nèi)電力與照明實行不同的電價，為此在供配電系統(tǒng)設(shè)計過程中還需要將電力與照明進(jìn)行分開配電，并依據(jù)實際情況，將整個電力與照明系統(tǒng)分為正常電力、事故電力、正常照明以及事故照明等方面，依據(jù)其特點(diǎn)的不同對其供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，確保整個供配電系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。
2供配電系統(tǒng)總體規(guī)劃
在設(shè)計供配電系統(tǒng)的總體方案時，應(yīng)綜合考慮供電距離及用電負(fù)荷的大小、特性、分布來確定供電電壓等級，科學(xué)、合理規(guī)劃供配電系統(tǒng)。節(jié)約供配電系統(tǒng)電能與投資方面，可以通過減少配變電級數(shù)，簡化接線等方式實現(xiàn)，同時在選擇變壓器臺數(shù)與容量時，應(yīng)綜合考慮負(fù)荷特點(diǎn)及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在確定受晝夜或季節(jié)變化較大的地區(qū)的變壓器容量時，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷變化全面考慮變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
通常線路電流會隨著供電電壓的升高而降低，可以通過提高供電電壓的方式來減少供電線路的電能損耗，應(yīng)盡量把總變電所與配電所修建在距離負(fù)荷中心近的位置，這樣可以縮短供電半徑，降低供電線路上的損耗，此外在滿足供電電壓要求的前提下，可以通過增大線路的電壓等級來實現(xiàn)節(jié)能的目的。但在提高線路電壓等級的同時，也要同時提高電氣設(shè)備的絕緣性能，這樣建設(shè)投資也必然會增大，因此在通過提高電壓等級來實現(xiàn)節(jié)能時，必須合理對比技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、綜合考慮。此外在確定供配電系統(tǒng)總體方案的電壓等級時，對各級電壓等級與對應(yīng)的線路輸送能力之間的關(guān)系也應(yīng)充分考慮在內(nèi)。
3供配電設(shè)計中的節(jié)能方法和措施
3.1供配電線路的設(shè)計
3.1.1 減少電路導(dǎo)線的長度
在供配電裝置設(shè)計的允許下，盡可能降低導(dǎo)線之間的距離，考慮將變電站安置在線路連接的中心位置，盡量使線路以直線方式拉伸連接，并在低壓配電的過程中選擇使用無需回路的裝置的方式，減少電路導(dǎo)線的長度，提高節(jié)能的效率。
3.1.2加大電路導(dǎo)線的橫截面積
在必須使用很長導(dǎo)線連接的電線上，并具備熱量穩(wěn)定、電流負(fù)荷量也較為穩(wěn)定、電壓減少的前提條件，增加電路導(dǎo)線的橫截面積，從而達(dá)到節(jié)能的效果。
3.1.3 降低導(dǎo)線電阻
應(yīng)選擇電阻數(shù)較低的導(dǎo)線來降低導(dǎo)線的電阻，如銅芯導(dǎo)線，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。
3.2照明節(jié)能設(shè)計
3.2.1節(jié)能燈具與燈具控制的選擇
在建筑照明中，可以從燈具本身出發(fā)，考慮選用高效節(jié)能燈具型開關(guān)或裝置，這是一種有效的節(jié)電方法。根據(jù)不同工作區(qū)域的照明要求，可以適當(dāng)?shù)卦黾诱彰鏖_關(guān)個數(shù)或者節(jié)能燈具的數(shù)目，例如：對于臥室等場所可以選擇采用可調(diào)控亮度的開關(guān)，對于樓道可以選擇聲控?zé)艟叩取?/p>
3.2.2自然光的充分利用
為了讓建筑物內(nèi)得到良好的采光效果，可以充分利用自然光。例如，在條件允許的場所，可以適當(dāng)?shù)貙⒋皯糸_大；對于無法打開窗戶的場所，應(yīng)該采用透光強(qiáng)度好的玻璃等。良好的采光條件就間接地減少了電能的利用，從而達(dá)到節(jié)能的效果。
3.3 電氣設(shè)備選擇
在設(shè)計供配電系統(tǒng)時，電氣設(shè)備選擇要科學(xué)、合理，提高用電設(shè)備的功率因數(shù)，改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，最終實現(xiàn)供配電系統(tǒng)的節(jié)能降耗。在企業(yè)的無功功率消耗中，一般70% 是異步電動機(jī)消耗的，20% 的是變壓器消耗的，而線路消耗的無功功率大約只占到10% 左右。因此在設(shè)計時，必須科學(xué)選擇變壓器的容量，可以通過同步電動機(jī)或采用帶空載切除功能的間隙工作設(shè)備來提高用電單位的自然功率因素，達(dá)到節(jié)能的目的。
提高電動機(jī)的運(yùn)行效率與功率因素可以大大降低電動機(jī)的能量損耗，載荷較輕的情況下，異步電動機(jī)的功率因數(shù)一般較低，而滿載時功率因素相對較高，因此在設(shè)計時一定要正確選擇電動機(jī)容量，要讓電動機(jī)的運(yùn)行盡可能滿負(fù)荷，這樣會使自然功率因數(shù)大大提高，并且在設(shè)計時要選用高效節(jié)能電動機(jī)，要在綜合考慮負(fù)荷特性、啟動次數(shù)、調(diào)速等方面的因素后，科學(xué)、合理選擇電動機(jī)，避免出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。
在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用異步電動機(jī)的地方非常多，異步電動機(jī)運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要是功率因數(shù)與效率，并且二者具有一定相關(guān)性。異步電動機(jī)的功率因數(shù)會隨著效率的改變而改變。此外在生產(chǎn)工藝條件允許的條件下，綜合比較了技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素后發(fā)現(xiàn)，若工藝設(shè)備可以采用同步電動機(jī)，就盡量采用同步電動機(jī)，這樣可以借助其過勵磁超前運(yùn)行的優(yōu)勢，使系統(tǒng)的感性無功功率得到充分補(bǔ)償。在供配電系統(tǒng)中，經(jīng)常用到的一種電能傳遞設(shè)備就是變壓器，它的主要作用是變換電能的電壓等級，電源給變壓器提供了有功功率后，經(jīng)過變壓器的能量轉(zhuǎn)換，最終轉(zhuǎn)換成設(shè)備所需要的電壓等級。在變壓器轉(zhuǎn)換能量的過程中，有功功率的消耗主要為繞組電阻上產(chǎn)生的銅損與特芯上產(chǎn)生的鐵損。
3.4人工無功功率補(bǔ)償
3.4.1補(bǔ)償方式的平衡性
根據(jù)電壓線路不同的損耗和電能的流失，要充分保證人工無功功率補(bǔ)償?shù)钠胶庑裕锤邏弘娙萜鲬?yīng)向高壓部分進(jìn)行補(bǔ)償，而低壓電容器則向低壓部分補(bǔ)償。
3.4.2電路感性負(fù)荷補(bǔ)償
電路感性負(fù)荷人工無功功率的補(bǔ)償，可選擇采用并聯(lián)電力電容設(shè)備實現(xiàn)。但是設(shè)計人員應(yīng)注意的是，無論是采用哪一種類型的人工無功功率的補(bǔ)償形式，都應(yīng)該以達(dá)到最大節(jié)能設(shè)計為目的。根據(jù)不同的電路電線傳輸電能的承載量和與其相關(guān)的設(shè)備條件，還可以選擇分散補(bǔ)償或集中補(bǔ)償?shù)热斯功功率的補(bǔ)償形式。
4結(jié)束語
綜上所述，電能是當(dāng)今社會使用最廣的一項能源，也是耗損較為嚴(yán)重的能源之一。隨著電能在企業(yè)發(fā)展和日常生活中的用途逐漸廣泛，人們對電能的需求量也日益增加，隨之而來的浪費(fèi)現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重，而電能也越來越緊缺。因此，供配電設(shè)計中的節(jié)能設(shè)計的發(fā)展成為緩解能源緊缺和浪費(fèi)，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保理念勢在必行的一步。優(yōu)秀的節(jié)能設(shè)計方案，不僅能降低電網(wǎng)工程在電路傳輸過程減少電能的損耗，還可以給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益，因此電路節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用，在一定程度上起到了電能能源節(jié)約的積極作用，為我國國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展帶來長久利益。
參考文獻(xiàn)：
一、建筑設(shè)計中電氣節(jié)能的原則
（一）實用性。滿足建筑物功能，滿足照明的色溫、照度、顯色指數(shù)，滿足空調(diào)的舒適性溫度及新風(fēng)量，要求環(huán)境的舒適衛(wèi)生，滿足運(yùn)輸通道無阻暢通，滿足非凡工藝的要求，如展廳工藝照明及用電，娛樂場所用電等。
（二）實際性?？紤]節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益，電氣節(jié)能要考慮到實際的經(jīng)濟(jì)效益，不能一味追求節(jié)能而采取過高的投資，在節(jié)能工作中增加的投資，要在較短時間內(nèi)產(chǎn)生節(jié)能效果，節(jié)省能源消耗。
（三）節(jié)能性。減少不必要的能量消耗，不必要能量消耗是開展節(jié)能工作的主要著眼點(diǎn)，找出建筑物功能無關(guān)的能量消耗，再根據(jù)具體情況考慮采取有針對性的節(jié)能措施。
二、建筑設(shè)計中電氣節(jié)能的方法
1變壓器的節(jié)能設(shè)計
要求在設(shè)計中選用技術(shù)含量高的節(jié)能型變壓器，如油浸變壓器、干式變壓器，這些節(jié)能型變壓器均采用優(yōu)質(zhì)的冷軋取向矽鋼片，經(jīng)過取向處理，變壓器中的矽鋼片磁疇方向大致接近，能夠減少鐵芯運(yùn)轉(zhuǎn)時的渦流損耗，變壓器中的45°全斜接縫的特殊結(jié)構(gòu)，有較好的接縫密合性，能減少漏磁方面的電力損耗，銅芯變壓器能夠增大通過電流，有效降低變壓器的繞組電阻。確定變壓器的合理負(fù)載率，上一世紀(jì)80年代，變壓器負(fù)載率通常確定為 50% ，這一舉措只減少了變壓器的線損，卻沒有顧及到變壓器的鐵損，不是最佳負(fù)載率區(qū)間，綜合考慮初裝費(fèi)、低壓柜、變壓器及建筑投資總成本，還有變壓器使用期內(nèi)適當(dāng)容量的預(yù)留，建筑設(shè)計中變壓器的最佳負(fù)載率應(yīng)在75%至85%，這樣能夠充分利用變壓器絕緣滿負(fù)荷狀態(tài)20年的使用年限，做到物盡其用，且在新產(chǎn)品問世以后對設(shè)備進(jìn)行及時的更新?lián)Q代，以保持建筑功能的正常發(fā)揮。為減小變壓器的能源損耗，當(dāng)通電負(fù)荷量大需要裝配多臺變壓器，要盡可能選用大容量變壓器以減少變壓器的使用臺數(shù)。
2配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計
線路上的電阻會使經(jīng)過的電流產(chǎn)生損耗，在不改變線路電流的情況下，要減少線路的能量損耗，減小線路的電阻是一個可行的辦法，根據(jù)電流在線路中的運(yùn)行原理，減少線路能量損耗有以下對策：線路導(dǎo)線要選擇電導(dǎo)率較小的材質(zhì)，理論上銅芯導(dǎo)線是最佳選擇，但為貫徹響應(yīng)國家節(jié)約用銅的號召，在負(fù)荷量大的建筑設(shè)計中選用銅芯導(dǎo)線，在負(fù)荷量小的建筑設(shè)計中選用鋁芯導(dǎo)線；縮短導(dǎo)線的長度，線路設(shè)計盡可能采取直線走向，低壓線路要少設(shè)計回頭線走向，縮短彎路增加的導(dǎo)線長度，從而減少線路往返造成的電能損失；減少變壓器的供電距離，當(dāng)建筑物面積較大時，要增設(shè)變配電所，變壓器盡量接近供電負(fù)荷中心，減少干線長度，當(dāng)建筑物樓層較高時，低壓配電室要靠近豎井，且為每個豎井提供單獨(dú)的干線，避免支線沿干線倒送，減少回頭輸電支線；增大導(dǎo)線的截面，長距離電力輸送線路要綜合考慮熱穩(wěn)定、載流量、配合保護(hù)及損失電壓，導(dǎo)線截面要適量增大，以減少輸電線路的電阻。
3照明的節(jié)能設(shè)計
照明節(jié)能設(shè)計就是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失，從而最大限度的利用光能。
合理選擇照明線路 照明線路的損耗約占輸入電能的4%左右，影響照明線路損耗的主要因素是供電方式和導(dǎo)線截面積。大多數(shù)照明電壓為220V，照明系統(tǒng)可由單相二線、兩相三線、三相四線三種方式供電。三相四線式供電比其它供電方式線路損耗小得多。因此，照明系統(tǒng)應(yīng)盡可能采用三相四線制供電。
合理選擇控制開關(guān)和充分利用天然光 采用各種節(jié)能型開關(guān)或裝置也是一種行之有效的節(jié)電方法。根據(jù)照明使用特點(diǎn)可采取分區(qū)控制燈光或適當(dāng)增加照明開關(guān)點(diǎn)。臥房、病房、客房等床頭燈可采用調(diào)光開關(guān)，高級客房采用節(jié)電鑰匙開關(guān)，公共場所及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關(guān)，走道、樓梯等人員短暫停留的公共場所可采用節(jié)能自熄開關(guān)。
天然光是免費(fèi)的光源，要充分利用，因此就要合理設(shè)計照明開關(guān)。充分利用自然光，正確選擇自然采光，也能改善工作環(huán)境，使人感到舒適，有利于健康。充分利用室內(nèi)受光面的反射性，也能有效地提高光的利用率，如白色的墻面的反射系數(shù)可達(dá)70%～80%，同樣能起到節(jié)電的作用。
合理選擇照明方式 在滿足標(biāo)準(zhǔn)度的條件下，為節(jié)約電力，應(yīng)恰當(dāng)?shù)剡x用一般照明、局部照明和混合照明三種方式。例如工廠高大的機(jī)械加工車間，只用一般照明的方式，用很多燈也很難達(dá)到精細(xì)視覺作業(yè)所要求的照度值，如果每個車床上安裝一個局部照明光源，用電很少就可以達(dá)到很高的照度。
合理選擇照度值 選擇照度是照明設(shè)計的重要問題。照度太低，會損害工作人員的視力，影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。不合理的高照度則會浪費(fèi)電力。
選擇照度必須與所進(jìn)行的視覺工作相適應(yīng)。設(shè)計照明可按國家頒布的照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來選擇照度，必要的照明質(zhì)量合理的照度值和優(yōu)良的照明質(zhì)量形成的光環(huán)境可以提高工作效果和改進(jìn)人們的心情，要綜合考慮照明系統(tǒng)的總效率。
4電動機(jī)節(jié)能設(shè)計
建筑中的電動機(jī)要與水道、暖通、建筑物本身等工種的設(shè)備相配套，一般由制造商統(tǒng)一供應(yīng)，因此，電動機(jī)的節(jié)能措施只能在運(yùn)行過程中實行，除就地補(bǔ)償電容器減少線路輸送超前引起的損耗外，還要減少電動機(jī)的空載和輕載運(yùn)行，在這一情況下，電動機(jī)工作效率很低，消耗的電能不與負(fù)荷量的下降成正比，變頻調(diào)速器的采用，使得電動機(jī)在負(fù)荷量下降時能夠借變頻方式自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，從而讓電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)與負(fù)荷量變化相一致，采用變頻調(diào)速方式，能夠提高電動機(jī)在負(fù)荷輕載時的工作效率，減少了電動機(jī)運(yùn)行時的能量損耗，最終實現(xiàn)節(jié)能目的，不足的是，變頻調(diào)速器的高價格使其在應(yīng)用中受到限制。另一方式是軟起動器的采用，這一設(shè)備的工作原理是，按照電動機(jī)的起動時間相對應(yīng)地調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，實現(xiàn)對變化電壓的控制，由于電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電壓能夠可連續(xù)調(diào)節(jié)，因此設(shè)備的起動平穩(wěn)且能夠在起動完畢后全壓投入運(yùn)行，軟起動器利用電壓負(fù)反饋、測速反饋、電流正反饋等信息來控制可控硅的導(dǎo)通角，其使用能夠保證電動機(jī)從起動到運(yùn)行的電流變化不超過電網(wǎng)電壓的波動范圍，實現(xiàn)了運(yùn)轉(zhuǎn)速度隨負(fù)荷量變化而變化的節(jié)能目標(biāo)，軟起動器比變頻調(diào)速器的價格便宜，適用于容量大又需要頻繁起動的電動機(jī)，也適用電于設(shè)備對穩(wěn)定電壓有較高要求的場合。
三、結(jié)束語
建筑電氣的節(jié)能設(shè)計潛力很大，廣大電氣設(shè)計人員在設(shè)計中應(yīng)精心考慮。在選擇新型節(jié)能設(shè)備上，要充分了解其原理、性能、效果，反復(fù)比較設(shè)計方案，拿出一套符合各種技術(shù)指標(biāo)、滿足功能需求、行之有效而又切實可行的節(jié)能措施，從而達(dá)到真正節(jié)約電能的目的。
參考文獻(xiàn)：
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中圖分類號：S611文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
引言
據(jù)研究，在世界各國能源消耗總量中，中國位居首位。眾所周知，能源對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展尤為重要，它直接關(guān)系著各行各業(yè)的發(fā)展。為了保證能源充足，降低我國能源消耗，需要我們在供配電設(shè)計中加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。下面我們首先來探討一下電力設(shè)計節(jié)能的重要性，然后再從供配電線路設(shè)計、照明燈的節(jié)能設(shè)計、電氣設(shè)備的選擇、人工無功功率補(bǔ)償?shù)确矫鎭矸治鲭娏υO(shè)計的有效節(jié)能措施。
1、供配電節(jié)能設(shè)計的重要性
1.1、供配電節(jié)能設(shè)計有助于優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
在供配電設(shè)計中實現(xiàn)節(jié)能措施能夠為電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供一定的保障，全面優(yōu)化電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。就目前的情況。電網(wǎng)的網(wǎng)架規(guī)劃時針對現(xiàn)在的模數(shù)進(jìn)行調(diào)整的，從而進(jìn)一步的提高電網(wǎng)的運(yùn)行，加大系統(tǒng)的運(yùn)行難度，也能夠進(jìn)一步的促進(jìn)電網(wǎng)改造。
1.2、供配電節(jié)能設(shè)計能夠促進(jìn)企業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化
節(jié)能設(shè)計能夠進(jìn)一步的促進(jìn)開發(fā)和利用風(fēng)能、太陽能等新能源，進(jìn)一步的優(yōu)化企業(yè)的結(jié)構(gòu)。隨著社會的發(fā)展，電力市場得到很大的發(fā)展，逐步的擴(kuò)大了資源的配置，從而不斷的優(yōu)化國家的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化資源配置，進(jìn)一步的促進(jìn)了企業(yè)的發(fā)展。
1.3、緩解電力緊張形勢
進(jìn)行配電設(shè)計符合國家的節(jié)能理念，在電力能源緊張形勢日益加劇和節(jié)約型社會建設(shè)不斷推進(jìn)的背景之下，在配電設(shè)計中使用10kV配電設(shè)計節(jié)能措施已經(jīng)成為一大趨勢。如果能夠長期的實現(xiàn)及節(jié)能，從而會大大節(jié)省水源和煤炭，同時在很大的程度上緩解了電力緊張的形式，更好的促進(jìn)社會的發(fā)展。
2、10kv配電設(shè)計中電能損耗的原因
電能的損耗是跟諸多問題相關(guān)聯(lián)的，從電能生產(chǎn)開始、到運(yùn)輸過程，最后到輸送給用戶的末端，途中會有很多因素影響，本文主要討論的是運(yùn)送前變壓器的因素，和線路中的各個因素。
2.1、變壓器
變壓器對于線路中電能的影響是最大的，其材質(zhì)、運(yùn)行方式、功率大小，無一不成為整條線路的最大影響因素，不適合該條線路的變壓器可能會對整個區(qū)域的電網(wǎng)系統(tǒng)能量損耗有決定性的作用。
(1)變壓器的功率。變壓器的功率偏低，功率越小，便需要越大的線路負(fù)載電流，而線路的損耗和變壓器的損耗與負(fù)載電流成正比，所以，變壓器的功率過低，會一定程度上加大電能的損耗。
(2)變壓器的運(yùn)行方式。不同區(qū)域的電路情況不同，就應(yīng)該擇優(yōu)選擇不同的變壓器運(yùn)行方式，每條線路每個地區(qū)的電路情況不同，變壓器的最佳運(yùn)行方式也就不同，不能完全照搬，要結(jié)合自身的實際情況擇優(yōu)選取。不適宜的變壓器運(yùn)行方式也會導(dǎo)致額外的電能損耗。
2.2、線路
線路是連接供電所和用戶的橋梁，過程中電能的損耗比值也是相當(dāng)大的，這主要由線路材質(zhì)和線路截面半徑?jīng)Q定。
(1)線路的材質(zhì)。不適宜的材質(zhì)不能更好的在當(dāng)前電網(wǎng)系統(tǒng)中起到作用，反而會大大增加電能運(yùn)送中的損耗，從而降低整個運(yùn)送效率。比如說不適宜的材質(zhì)在線路運(yùn)送中會產(chǎn)生過多的熱量，造成電能的損失。
(2)線路導(dǎo)線的截面選擇。導(dǎo)線截面半徑過小、電阻過大，電路的損耗也就隨之增大。
3、10kV配電設(shè)計節(jié)能措施
3.1、變壓器方面
(1)選擇變壓器的最優(yōu)運(yùn)行方式擇優(yōu)選取最佳運(yùn)行方式。如何對于變壓器采取經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，首要因素是考慮變壓器的技術(shù)特性，通過多重比較優(yōu)勝劣汰，最終得出最經(jīng)濟(jì)的維度區(qū)間，同時與各個年度、地區(qū)、豐枯水期的數(shù)據(jù)信息結(jié)合，規(guī)劃出最合適的運(yùn)行草案，最終由各個地區(qū)的操作人員結(jié)合實際，確定最佳運(yùn)行方式。各個地區(qū)的運(yùn)行方式由于諸多因素影響肯定不盡相同，切忌照搬照抄。
(2)調(diào)整變壓器。在傳輸電量相同的條件下，依靠最佳的運(yùn)行方式、同時調(diào)整負(fù)荷量，使變壓器盡可能達(dá)到最低能耗，便是變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行意義所在。這個說法不是要投巨資到輸電設(shè)施改變或者改變電能本身等上面，而是說，如何通過科學(xué)化的管理、選擇恰當(dāng)?shù)姆绞?、通過減少消耗量來達(dá)到節(jié)電的目的，這一過程是經(jīng)濟(jì)的環(huán)保的完全低能耗的。
(3)新型變壓器。新型變壓器在對于以往變壓器存在的諸多問題上進(jìn)行改造，使一些不必要的損耗和低效率降低，那么適當(dāng)?shù)剡x擇節(jié)能型變壓器，也是供電所在未來方向中可以考慮的方面。新型變壓器不僅在制造方面采取更先進(jìn)的材質(zhì)和運(yùn)用更精良的技術(shù)，最重要的是貫徹節(jié)能方針，在保障電網(wǎng)運(yùn)行過程效率的同時，大大降低了因為變壓器本身不足而造成電能的額外損耗。
3.2、線路方面
配電線路的節(jié)能方案在城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中還存在著這些供電問題，應(yīng)盡快加以切改，以減免由于供電方式不合理造成的網(wǎng)絡(luò)損失。首先是在線路布局上要加以重視，應(yīng)該意識到在同樣符合功率的前提下，供電半徑越小出線越多，線損越小。在配電設(shè)計中一般將電源布置在負(fù)荷中心，這樣如果線路中電阻相同，供電量一樣的情況下，線路分支越多損耗越小，并隨分支線平方在下降，因此盡量不要考慮單側(cè)供電，可以從總體規(guī)劃方面思考，建議采取三側(cè)或四側(cè)出線供電，也不要過多的出現(xiàn)，以免加大工程投資和維修工作量。其次是要注意導(dǎo)線及相應(yīng)金具的選擇。在100kV配電線路的設(shè)計中，從用戶需求和節(jié)能的角度考慮，建議選擇高于規(guī)范中一個等級來選擇導(dǎo)線截面積，以此來減少線損，另外還可以選用架空絕緣導(dǎo)線，其特點(diǎn)之一可以保證供電線路的可靠性，可以降低線路作業(yè)時的停電頻率，提高線路的利用率；二是可以簡化線路桿塔結(jié)構(gòu)，有些還能夠沿墻敷設(shè)，在節(jié)省線路材料的同時還可以美化環(huán)境；三是能夠節(jié)省架空線路占用的空間，即使在狹窄的地方也能通過；四是降低了線路的電能損失，減少腐蝕情況，保證線路的使用壽命。另外選用無磁或者低磁金具也有一定的節(jié)能效果。最后是合理設(shè)置供電半徑，在保證供電質(zhì)量的前提下，既要提高電網(wǎng)輸送功率又能減少線損。具體的做法如下：將10kV線路深入0.4kV系統(tǒng)負(fù)荷中心，就能縮短0.4kV線路的供電半徑，降低線路損耗，提高電壓質(zhì)量。因此在設(shè)計工作中，在不影響用戶發(fā)展規(guī)劃情況下，用戶獨(dú)立變電所的位置應(yīng)盡可能接近負(fù)荷中心。負(fù)荷中心可以用負(fù)荷功率矩法、負(fù)荷電能矩法和負(fù)荷指示圖法近似確定。例如，沼氣發(fā)電機(jī)組接線圖，如下圖所示，其主要的作用是起到節(jié)能的效果，從而進(jìn)一步的促進(jìn)設(shè)計發(fā)展。
沼氣發(fā)電機(jī)組接線圖
3.3、無功補(bǔ)償方式的節(jié)能措施
對于10kV配電節(jié)能設(shè)計而言，常用的無功補(bǔ)償方式包括：如果設(shè)計對象為容量較大、負(fù)荷相對穩(wěn)定的用電設(shè)備，像高頻爐、感應(yīng)電動機(jī)等，同時強(qiáng)調(diào)的投入運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，便可采取單獨(dú)就地補(bǔ)償方式，即單獨(dú)在相應(yīng)設(shè)備的旁側(cè)裝設(shè)補(bǔ)償裝置，以便盡可能的改善補(bǔ)償效果；但最為理想的還是就地平衡補(bǔ)償方式，即在0.4kV母線側(cè)安裝并聯(lián)電容器，并為其設(shè)置配套的補(bǔ)償柜和動態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備，如此一來，位于低壓端的用戶便可根據(jù)變化的無功負(fù)荷對補(bǔ)償電容器進(jìn)行自動投切，而且其既無需為高壓線路進(jìn)行無功電能的反送，又可以將線路無功電流保持到最小，進(jìn)而最大程度的降低有功功率損耗；若在10kV母線側(cè)安裝并聯(lián)電容器，則是對其配電線路和變壓器運(yùn)行過程中的無功損耗進(jìn)行補(bǔ)償，以此通過主要降損。提高線路末端的實際電壓，進(jìn)而提高電能的利用效率。
結(jié)束語
對于電力企業(yè)來說，電力節(jié)能的實施有利于電能質(zhì)量的提高，對優(yōu)化資源配置也有較高的影響。在供配電設(shè)計中，我們通過分析10kv配電設(shè)計的分析，從幾個方面分析配電設(shè)計，從而，進(jìn)一步保證了電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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2通訊協(xié)議或連接口不匹配類故障
目前國內(nèi)規(guī)定電能表的RS-485接口的通信協(xié)議為2007年使用的《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》。相對于1997版的通信協(xié)議，2007版的通信協(xié)議增加了擴(kuò)展功能中所應(yīng)用的術(shù)語和定義，并且規(guī)范、統(tǒng)一定義及使用，避免出現(xiàn)歧義。因此2007年以前生產(chǎn)的電能表可能無法與《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》兼容，導(dǎo)致485通信口通信失敗。對于此類故障，只需使用合適的電能表通信規(guī)約/協(xié)議進(jìn)行通信即可解決。在通過軟件設(shè)置抄讀多功能電能表的參數(shù)和數(shù)據(jù)時，需要使用計算機(jī)連接現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)。而多功能電能表與計算機(jī)有時會出現(xiàn)無法連接的現(xiàn)象。這是由于計算機(jī)通信接口采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)，連RS-232/RS-485構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)時，必須做232與232/485接口之間的電平轉(zhuǎn)換。此類故障在滿足通信可靠性的前提下，可采用簡單方便的無外接電源的轉(zhuǎn)換器。這類轉(zhuǎn)換器不需要靠初始化RS-232串口取電，無需任何握手信號如RTS、DTR等，從而保證了在RS-232方式下編寫的程序無需更改便可在RS-485方式下運(yùn)行，確保適合現(xiàn)有的操作軟件和接口硬件，可應(yīng)用于主控機(jī)之間，點(diǎn)到多點(diǎn)遠(yuǎn)程多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)多機(jī)應(yīng)答通信。
3編程或設(shè)計過程失誤類故障
由于485總線是半雙工通訊方式，無法同時進(jìn)行收與發(fā)，發(fā)送狀態(tài)與接收狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要一定的延時，因此《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》規(guī)定幀間有延時，主要是給發(fā)送方一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時間，保證接收方能完整接收返回的數(shù)據(jù)。而一些生產(chǎn)年份較早的多功能電能表對此考慮不夠。往往表現(xiàn)在：①電能表從接收狀態(tài)切換至發(fā)送狀態(tài)。在接收到主站的請求命令幀后，未進(jìn)行延時，就立刻發(fā)送應(yīng)答幀，而此時主站還處于發(fā)送狀態(tài)，等主站切換到接收狀態(tài)時，電能表前面的數(shù)據(jù)幀已發(fā)送完，導(dǎo)致主站接收到的應(yīng)答幀不完整，通信失敗。②電能表從發(fā)送狀態(tài)切換至接收狀態(tài)。電能表RS-485圖1多功能電能表與計算機(jī)通信接口的連接圖由發(fā)送狀態(tài)轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)也需要延時，而有的主站在設(shè)置收發(fā)流程時，未按照接收完數(shù)據(jù)幀后需要延時的要求，馬山又開始發(fā)送下一個命令幀，而此時電能表還沒有切換回接收狀態(tài)，通信失敗。電能表485總線是一種數(shù)字異步通信方式。異步通信的收發(fā)不同步的通信特性，使接收方不能準(zhǔn)確判斷哪一個字節(jié)是一幀數(shù)據(jù)通信的開始，因此《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》中規(guī)定68H代表一幀數(shù)據(jù)的開始，稱幀起始符。有些主站在設(shè)置收發(fā)流程時未能貼近實際情況，輕率的以接收到的第一個字符作為幀起始標(biāo)志數(shù)據(jù)，而不是68H為起始數(shù)據(jù)標(biāo)識；若電表在68H之前發(fā)了幾個命令控制字符，則接收到的數(shù)據(jù)將會同步出錯。而且當(dāng)總線上持續(xù)有干擾信號存在，正確數(shù)據(jù)幀會和前面若干字節(jié)的雜亂數(shù)據(jù)混在一起被接收方接收，因為無法同步處理修正，通訊也會失敗。建議主站和電能表設(shè)置收發(fā)流程時嚴(yán)格遵守以68H作為幀起始符，在開始接收數(shù)據(jù)前都要判定是否為幀起始符，若不是則棄掉該字節(jié)，按要求繼續(xù)判斷，直到收到68H才開始接收數(shù)據(jù)。奇偶校驗是一種校驗代碼傳輸正確性的方法。通過在編碼中增加一位校驗位來使編碼中的1的個數(shù)為奇數(shù)個（奇校驗）或偶數(shù)個（偶校驗）。在485通信時，接收雙方會先定下奇偶校驗方式進(jìn)行數(shù)據(jù)檢錯，如果數(shù)據(jù)幀為錯誤信息，則剔除并等待對方方重發(fā)。有的主站和電能表設(shè)置收發(fā)流程時，依據(jù)多長時間內(nèi)收不到新的一個字節(jié)數(shù)據(jù)來判斷一幀已收完。這個方法考慮不夠周詳，沒有根據(jù)所收數(shù)據(jù)幀的長度和結(jié)束符“16H”及時地將數(shù)據(jù)接收任務(wù)結(jié)束，如果遇到以下情況，會導(dǎo)致通信失敗。因為RS-485芯片的接收靈敏度為200mV，即（V+）~（V-）≥200mV。當(dāng)UA-UB≥200mV時，輸出邏輯“0”為高電平；當(dāng)UA-UB≤-200mV時，輸出邏輯“1”為低電平；當(dāng)-200mV＜UA-UB＜200mV時，輸出不確定。如果總線上所有的RS-485芯片均處于接收狀態(tài)時，UA-UB=0，總線處于高阻狀態(tài)，既不是高電平也不是低電平，芯片輸出狀態(tài)不確定，可能輸出“1”，也可能輸出“0”。電能表在發(fā)送完應(yīng)答幀后，通常會馬上從發(fā)送切換到接收狀態(tài)。當(dāng)主站的RS-485芯片收完最后一個字節(jié)的停止位后，將繼續(xù)保持為“0”，即電能表一段時間內(nèi)收不到新的字節(jié)數(shù)據(jù)，此時，電能表視為數(shù)據(jù)接收任務(wù)結(jié)束（見圖3接收波形）。而有的主站RS-485芯片則可能從“0”跳變保持為“1”（見圖3接收跳變波形），電能表則認(rèn)為又收到一個字節(jié)00H，這樣接收方可能因此判定一個字節(jié)校驗位出錯，從而將之前接收正確的一幀丟掉，造成通信失敗。解決此類故障，建議通信雙方在編程或設(shè)計時嚴(yán)格遵守《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》執(zhí)行，確保主站與電能表數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確和完整。
引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和綜合國力的增強(qiáng)，電力企業(yè)的服務(wù)工作也不斷的深化。然而電能計量裝置的使用，不僅為電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益提供了保障，還在很大程度上為用電客戶提供了優(yōu)質(zhì)服務(wù)。在整個電能計量裝置中，工作人員能否對其進(jìn)行正確的接線，不僅關(guān)系著整個裝置的運(yùn)行，還關(guān)系著整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行。在此，本文從電能計量裝置及錯誤接線類型、電能計量裝置要求以及電能計量裝置的接線檢查方法等3個方面出發(fā)，針對電能計量裝置中的錯誤接線類型以及檢測方法，做以下分析。
1 電能計量裝置及錯誤接線類型
在整個電能計量裝置中，主要包括電能表、互感器和附件、失壓計時儀以及二次回路部分。在出現(xiàn)接線錯誤的過程中，都能通過不同的部件反映出來。而在電能計量裝置及錯誤接線類型中，主要包括以下幾類。
1.1 計量單相電路有功電能的錯誤接線
計量單相電路有功電能的錯誤接線是整個電能計量裝置錯誤接線中最為常見的錯誤類型，在這種錯誤類型中，主要分為以下5個方面:第一，工作人員在連接相線與零線的過程中，由于工作失誤將其接反。第二，在整個裝置中，工作人員沒有準(zhǔn)確的區(qū)分裝置的進(jìn)出線。第三，在接線的過程中，電流線圈與電源之間出現(xiàn)短路。第四，在接線時，工作人員忘記連接電壓鉤連片。第五，在計量380 V單相負(fù)載電能時，工作人員習(xí)慣用一只220 V的單相電能表讀數(shù)乘以2的方法來計量，然而這種方法缺乏一定的規(guī)范性與穩(wěn)定性。
1.2 計量三相四線電路有功電能的錯誤接線
計量三相四線電路有功電能的錯誤接線類型中，主要包括以下3種:
(l)在三相四線有功電能表電壓線圈連接的過程中，電壓線圈中線出現(xiàn)斷線狀況。
(2)三相四線有功電能表在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，本應(yīng)經(jīng)過一臺電流互感器接入電路，然而在某些狀況下經(jīng)過兩臺電流互感器連入電路，由此造成錯誤接線。
(3)在計量三相四線電路有功電能時，工作人員習(xí)慣使用三相三線兩元件來對其進(jìn)行計量，這樣的計量結(jié)果與實際結(jié)果存在很大的偏差。
1.3 計量三相三線電路有功電能的錯誤接線
計量三相三線電路有功電能的錯誤接線類型有:
(1)電流端子進(jìn)出線接反; (2)電壓端子接線順序不對;(3)電壓與電流相位不對應(yīng)等。
1.4 計量三相三線電路無功電能的錯誤接線
在整個電能計量裝置中，三相三線電路無功電能的計量，最容易出現(xiàn)接線錯誤。而針對此類情況中的錯誤接線，需要工作人員結(jié)合相序、負(fù)載性質(zhì)以及功率因素等多個方面進(jìn)行綜合分析。
2 電能計量裝置要求
電能計量裝置的根本目的在于準(zhǔn)確的記錄用電居民的準(zhǔn)確用電量，避免偷電、漏電的現(xiàn)象發(fā)生。而在電能計量裝置安裝的過程中，必須符合以下幾方面要求:
(1)安裝人員要仔細(xì)檢查電能表及互感器，確保其誤差在裝置運(yùn)行的范圍內(nèi)，以此來保障電能表與互感器的順利運(yùn)行。
(2)在互感器以及電能表的運(yùn)行中，工作人員要對互感器的變比、性能以及組別進(jìn)行仔細(xì)的觀察，同時還要保障互感器及電能表倍率的準(zhǔn)確性。
(3)在電能計量裝置的過程中，工作人員還要確保電能表的銘牌數(shù)據(jù)與線路電壓、電流、頻率以及相序等保持一致。
(4)在裝置安裝的過程中，其銘牌上都有規(guī)定的額定值，由此對電流、電壓互感器的二次負(fù)載范圍做出了規(guī)定。與此同時，電壓互感器二次導(dǎo)線降壓不能超過額定電壓的0.5%。
(5)工作人員在接線的過程中，首先應(yīng)考慮到整個線路的實際狀況，然后選擇合理的接線方式。其次，在接線的過程中，工作人員必須使用正確的接線方法進(jìn)行接線，確保接線質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定。
3 電能計量裝置的接線檢查方法
3.1停電檢查
在電能計量裝置檢查的過程中，電能表在停電狀態(tài)下，通常處于停滯狀態(tài)。工作人員可以在此時對其接線進(jìn)行檢查。針對電能計量裝置的投入使用，都要在之前進(jìn)行停電檢查，以此來確保安裝的整體質(zhì)量。而在檢查的過程中，主要包括以下幾個方面:第一，工作人員要對互感器的極性和變比進(jìn)行實驗，以此來檢測互感器的運(yùn)行狀態(tài)是否符合相關(guān)要求。第二，在整個停電檢查的過程中，工作人員還應(yīng)對三相電壓互感器的組別進(jìn)行實驗，以此確保安裝的準(zhǔn)確性。第三，工作人員要仔細(xì)核對端子標(biāo)志，以此確保各個部件的具體安裝位置。第四，工作人員還應(yīng)對二次回路的導(dǎo)通狀況以及二次回路的絕緣狀況進(jìn)行實驗。
3.2 帶電檢查電壓回路的情況
顧名思義，帶電檢查電壓回路就是在電能表正常運(yùn)行的狀況下對其接線進(jìn)行檢查。在帶電檢查電壓回路的過程中，工作人員應(yīng)將檢查的核心放在電壓互感器的一、二次側(cè)檢查上，通過檢查來確定兩側(cè)之間沒有將斷線、極性搞錯。在帶電檢查電壓回路的過程中，一般使用的方法是用一只交流電壓表對二次線間的電壓，通過對測量電壓的分析，確定電壓值、接線方式、二次負(fù)載情況的具體狀況，以此來判斷接線的正確性及裝置使用的穩(wěn)定性。
3.3 帶電檢查電流回路的情況
中圖分類號： TU319文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
一、引言
為防止梁柱焊接節(jié)點(diǎn)在地震中出現(xiàn)來自焊縫的脆性破壞,設(shè)計上應(yīng)注意降低節(jié)點(diǎn)焊縫處的應(yīng)力集中,改善焊縫的受力狀態(tài),設(shè)法利用鋼材的塑性儲備來耗散地震能量,并根據(jù)抗震設(shè)防要求和地震作用特點(diǎn)選用韌性達(dá)標(biāo)的焊接材料。
依據(jù)“小震不壞,大震不倒”的鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防要求,在梁柱焊接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計上應(yīng)體現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計原則,即讓結(jié)構(gòu)中的塑性鉸出現(xiàn)在梁上。 “強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計原則讓梁屈服在先,目的即在于利用梁的塑性變形來耗散地震能量,以保證柱和結(jié)構(gòu)的安全。為了避免塑性鉸出現(xiàn)在韌度較差的焊接接頭處，最好將梁的塑性鉸位置從焊接節(jié)點(diǎn)區(qū)域移開，以此讓結(jié)構(gòu)發(fā)生延性破壞，避免脆性破壞。塑性鉸外移的方法有兩種：一是在離開梁根部一定距離處將梁截面局部削弱，即“削弱型”，例如：“狗骨頭”型節(jié)點(diǎn)【1-2】、腹板開洞型節(jié)點(diǎn)【3】、開長槽型節(jié)點(diǎn)以及焊接孔擴(kuò)大型節(jié)點(diǎn)；另一種是將節(jié)點(diǎn)部位局部加強(qiáng)，即“加強(qiáng)型”，例如：翼緣加厚型節(jié)點(diǎn)、翼緣加寬型節(jié)點(diǎn)、耳板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)、加勁肋加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)以及腋梁加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)。
二、“削弱型”節(jié)點(diǎn)
狗骨式削弱型梁柱節(jié)點(diǎn)是最常見的一種，它是通過對梁翼緣截面局部尺寸進(jìn)行合理的削弱，將塑性鉸從容易產(chǎn)生集中應(yīng)力而發(fā)生脆性破壞的焊縫處轉(zhuǎn)移到鋼梁上，并最終在狗骨式翼緣削弱截面形成塑性鉸，從而避免梁柱節(jié)點(diǎn)發(fā)生脆性破壞，使材料充分耗能，達(dá)到節(jié)點(diǎn)優(yōu)化、提高結(jié)構(gòu)抗震性能的目的。
研究表明：
1)狗骨式翼緣削弱型梁柱節(jié)點(diǎn)比普通形式節(jié)點(diǎn)的變形能力更強(qiáng)，由于狗骨式梁柱節(jié)點(diǎn)獨(dú)特的弧形削弱結(jié)構(gòu)，使其在受到往復(fù)荷載作用下，梁柱狗骨式節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出更好的滯回性。狗骨式節(jié)點(diǎn)能有效的使梁端塑性鉸外移，增強(qiáng)了鋼框架結(jié)構(gòu)的延性。
2）焊接過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力降低了結(jié)構(gòu)承載力。對于雙腹板頂?shù)捉卿?、螺栓、焊縫混合連接的狗骨式梁柱節(jié)點(diǎn)而言，焊縫對提高結(jié)構(gòu)剛度起到很大的作用，其結(jié)構(gòu)的承載力比無焊縫連接情況的要高；混合連接狗骨式連接節(jié)點(diǎn)的受力性能要比單一連接構(gòu)件優(yōu)越。
3）另外，為了充分發(fā)揮狗骨式梁柱節(jié)點(diǎn)在疲勞荷載作用下的力學(xué)性能，應(yīng)確保梁柱連接處焊縫的質(zhì)量和焊接強(qiáng)度。
另一種常見的“削弱型”節(jié)點(diǎn)——“腹板開孔”型節(jié)點(diǎn)，通過在梁腹板開洞, 使節(jié)點(diǎn)區(qū)以外的梁截面先于節(jié)點(diǎn)形成塑性鉸，可以將塑性鉸從節(jié)點(diǎn)部位移動到梁上。
研究表明：腹板未開孔時, 梁在節(jié)點(diǎn)部位有明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象, 該部位應(yīng)力最大, 由于節(jié)點(diǎn)是焊縫位置, 在動力作用下容易發(fā)生脆性斷裂。腹板開孔后, 在孔附近由于應(yīng)力集中的原因,塑性鉸位置從節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了孔附近的梁上, 這樣就可以避免節(jié)點(diǎn)處的脆性斷裂。腹板開孔后的梁的滯回曲線明顯比腹板未開孔的梁的滯回曲線更加飽滿, 所以吸收能量的能力更強(qiáng), 從而更適合節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的抗震。
三、“加強(qiáng)型”節(jié)點(diǎn)
常用的“加強(qiáng)型“”節(jié)點(diǎn)——梁端翼緣擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)按細(xì)部構(gòu)造可以分為梁端翼緣側(cè)板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)和梁端翼緣直接擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)，其工作原理是通過加大梁翼緣端部截面，增大梁柱連接處的抗彎能力，使梁柱端部焊縫和焊縫區(qū)域斷面應(yīng)力小于非焊接區(qū)，促使塑性鉸的位置離開柱面梁端一定距離，達(dá)到塑性鉸外移設(shè)計目標(biāo)。
通過對此類節(jié)點(diǎn)的研究得出的結(jié)論：
1）梁端翼緣擴(kuò)大型節(jié)點(diǎn)在加載過程中均出現(xiàn)了明顯的塑性變形，均能有效地將塑性鉸轉(zhuǎn)移到梁翼緣擴(kuò)大端截面以外的位置，避免了在梁端翼緣焊縫附近發(fā)生脆性破壞。
2）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式對抗震性能影響顯著，與梁端翼緣側(cè)板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)相比較，梁端翼緣直接擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)的塑性變形和耗能能力更強(qiáng)，建議在實際工程中采用梁端翼緣直接擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)，可以有效保證梁柱節(jié)點(diǎn)連接的塑性變形和耗能能力。
四、結(jié)語
綜上所述,應(yīng)從以下三方面著手改善鋼結(jié)構(gòu)梁柱焊接節(jié)點(diǎn)的抗震性能:
(1)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上注意降低節(jié)點(diǎn)梁端翼緣焊縫處的應(yīng)力集中,改善焊縫的受力狀態(tài),迫使大震作用下的塑性鉸離開性能相對差的梁翼緣焊縫,出現(xiàn)在塑性較好的梁上,即利用鋼材的塑性儲備來吸收地震能量,避免梁柱焊接節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)源于焊縫的脆性破壞。
(2)制造和安裝梁柱焊接節(jié)點(diǎn)時,應(yīng)注意消除梁端翼緣焊縫處的各種應(yīng)力集中源,包括避免出現(xiàn)焊接缺陷并妥善處置引弧板和墊板。
(3)應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防的要求和地震作用特點(diǎn)提出對梁柱焊接節(jié)點(diǎn)局部韌性的要求,選用韌性達(dá)標(biāo)的焊接材料。
參考文獻(xiàn)
[1] Li Fengxiang, Kanao Iori, Li Jun, et al. Local buckling ofRBS beams subjected to cyclic loading [J]. Journal of Structural Engineering, 2009, 135(12): 1491―1498.
