- 相關(guān)推薦
電纜設(shè)計(jì)與電氣節(jié)能
電纜設(shè)計(jì)與電氣節(jié)能
【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷高速發(fā)展，人類的精神文明以及物質(zhì)文明也得到了質(zhì)的飛躍和升華，在追求電氣精美的層次上對(duì)于電氣的節(jié)能要求也越來越高。
而電力以及電磁波的產(chǎn)生和傳輸以及應(yīng)用都要采用電纜作為連接和傳輸?shù)闹饕考娎|作為傳輸電能的唯一途徑，為了能夠使節(jié)能效果更佳的明顯，加強(qiáng)對(duì)電纜設(shè)計(jì)變得至關(guān)重要。
由于電氣節(jié)能措施大多數(shù)存在投資高、效果不明顯的特征，投資收益達(dá)不到預(yù)期的效果，會(huì)使得開發(fā)商降低電氣節(jié)能的應(yīng)用程度。
本文針對(duì)電纜設(shè)計(jì)與電氣節(jié)能展開了探討和研究，通過實(shí)際的工程案例，闡述了在電纜設(shè)計(jì)中，選擇合理電纜截面以及敷設(shè)方式，從而降低線路的電能損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的，僅供參考。
【關(guān)鍵詞】電纜設(shè)計(jì);經(jīng)濟(jì)電流密度;電氣節(jié)能;應(yīng)用
全球資源的緊缺已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要阻礙因素，而我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的增長(zhǎng)期，能源對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的約束作用已經(jīng)越來越明顯，節(jié)能已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)計(jì)民生的大事。
社會(huì)的生產(chǎn)生活都離不開電力的作用，而電力的傳輸和應(yīng)用都是以電纜作為傳輸和連接的部件，為了能夠盡最大可能的實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能效果就必須要對(duì)電纜進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。
1. 工程概況
本工程是對(duì)某企業(yè)的綜合樓設(shè)計(jì)，其總建筑面積約為35000�O，其中地下兩層，地上二十層，其工程主要有實(shí)驗(yàn)室、廚房、餐廳、會(huì)議室和辦公室，而工程的設(shè)計(jì)主要有電氣節(jié)能和電纜設(shè)計(jì)，相關(guān)專業(yè)人士已經(jīng)對(duì)綜合樓進(jìn)行了評(píng)估和驗(yàn)證，此建筑工程屬于一類高層建筑，屬于一級(jí)負(fù)荷用戶。
其具體的工程概況如表1所示[1]。
表1 某單位綜合樓工程概況
序號(hào) 層數(shù) 功能
1 地下二層 變電所、庫房、消防間、制冷機(jī)房
2 地下一層 廚房、餐廳、風(fēng)機(jī)房、食品庫
3 一層 餐廳
4 2～6層 多媒體教室、會(huì)議室、辦公室
5 7～12層 員工宿舍
6 13～20層 實(shí)驗(yàn)室，儀器設(shè)備室、辦公室
2. 電纜設(shè)計(jì)截面選擇基本原則
2.1 機(jī)械強(qiáng)度原則
電纜在安裝運(yùn)行過程中會(huì)受到各種客觀因素的制約性影響，電纜處于一種露天作業(yè)的環(huán)境，在設(shè)計(jì)的過程中就需要充分的考慮風(fēng)、雪、雨、冰以及溫度等自然環(huán)境因素對(duì)電纜的影響。
因此，為了能夠保證電纜的安全運(yùn)行，在設(shè)計(jì)過程中一定要對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行考察，機(jī)械強(qiáng)度要選擇最佳的導(dǎo)線截面。
一般情況下，用于低壓架空線路的鋁絞線和鋼芯鋁絞線的截面積不能小于16mm?，其中配電線路的每一相導(dǎo)體截面規(guī)格如表2所示[2]。
表2 導(dǎo)體最小允許截面
布線形式
線路用途 導(dǎo)體最小截面
銅 鋁
電纜和絕緣電線 電力和照明線路 1.5 2.5
信號(hào)和控制線路 0.5 --
裸導(dǎo)體 電力線路 10 16
信號(hào)和控制線路 4 --
絕緣電線和電纜柔性連接 任何用途 0.75 --
特低壓電路 0.75 --
2.2 經(jīng)濟(jì)密度原則
選擇導(dǎo)線既要考慮經(jīng)濟(jì)性，又要考慮安全性。
導(dǎo)線截面偏大，線順就小，但會(huì)增加線路投資;導(dǎo)線截面偏小，線損就偏大，而且安全系數(shù)也小。
供配電線路在滿足電壓損失的短路熱穩(wěn)定的前提下，年最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間小于4000h，可按導(dǎo)體載流量選擇導(dǎo)線截面;年最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間大于4000h但小于7000h，宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面;年最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間大于7000h，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。
按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線、電纜截面的方法是經(jīng)濟(jì)選型。
按載流量選擇線芯截面時(shí)，只計(jì)算初始投資;按經(jīng)濟(jì)電流選擇時(shí)，除計(jì)算初始投資外，還要考慮經(jīng)濟(jì)壽命期內(nèi)導(dǎo)線損耗費(fèi)用，二者之和應(yīng)最小。
當(dāng)減少線芯截面時(shí)，初始投資減少，但線路損耗費(fèi)用增大;反之增大線芯截面時(shí)，線路損耗減少，但初始投資增加，某一截面區(qū)內(nèi)，二者之和(總費(fèi)用)最少，即為經(jīng)濟(jì)截面。
電纜導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流密度算法
2.2.1.推薦經(jīng)濟(jì)電流密度算法[3]：
(式1)
(式2)
(式3)
(式4)
(式5)
將式1代入式5得到：
式中A-與導(dǎo)體截面有關(guān)的單位長(zhǎng)度成本的可變部分[元/(m・mm?)];
j-電纜導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流密度(A/mm?);Imax-最大負(fù)荷電流(A);
N-電纜使用的經(jīng)濟(jì)壽命(年);Np-每回路相導(dǎo)體的數(shù)量;
Nc-傳輸同型號(hào)電纜和負(fù)載值的回路數(shù)量;P-電價(jià)(元);
D-附加發(fā)電成本[元/(kW・年)];F-定義的輔助量(元/W);
Q-定義的輔助量;r-定義的輔助量;ζ-年最大負(fù)荷利用小時(shí)對(duì)應(yīng)的年最大負(fù)荷損耗小時(shí)h;Sec-電纜導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面(mm?)
2.2.2.計(jì)算時(shí)，一般取N=30年，D=252元/(kW・年)，現(xiàn)值系數(shù)[Q/(1+i%)】=11.2，公共建筑低壓配電系統(tǒng)一般采用TN-S系統(tǒng)形式，Np=4，YJV-1kV(3+2)電纜平均值A(chǔ)=2.276，COSΦ=0.8.
以本工程建筑中的辦公為例，其Tmax=4000h，ζ=2750h，該市非工經(jīng)營(yíng)峰-平段平均電價(jià)(10kV)P=0.79元/kWh，將上述已知參數(shù)代入上面公式F=108.6(元/W)
3. 電纜敷設(shè)的注意事項(xiàng)
3.1 敷設(shè)間距保證合理性，強(qiáng)化梯級(jí)橋架敷設(shè)
電纜在敷設(shè)的過程中，為了保證電纜運(yùn)輸?shù)陌踩裕娎|應(yīng)優(yōu)先采用梯級(jí)橋架敷設(shè)。
由于橋架對(duì)電纜周圍的空氣流通所產(chǎn)生的阻力比較的小，而且散熱效果較之于其他形式更加的良好，從一定程度上說電纜的額定載流量相對(duì)較大，能夠滿足電力供應(yīng)系統(tǒng)的需求。
3.2 應(yīng)用新型節(jié)能橋架，重視電纜排布規(guī)范性
由于工程施工過程中電纜敷設(shè)和電氣節(jié)能的工藝要求比較嚴(yán)格，施工人員的技術(shù)水平不是很高，從一定程度上會(huì)嚴(yán)重影響工程的電纜敷設(shè)以及電氣節(jié)能的效果。
電纜敷設(shè)可選擇科學(xué)技術(shù)含量較高的設(shè)備產(chǎn)品，節(jié)能輕質(zhì)高強(qiáng)電纜橋架是高科技產(chǎn)品的代表，其中具有節(jié)能、輕質(zhì)以及高強(qiáng)耐腐的特性。
此新型節(jié)能是依據(jù)材料力學(xué)的原理特征，來變革傳統(tǒng)的平板結(jié)構(gòu)，從而提高橋架的機(jī)械強(qiáng)度，當(dāng)電纜的內(nèi)置環(huán)境溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的空間范圍時(shí)，散熱的效果會(huì)十分的明顯，從整體效果上來看十分有利于提高電纜的載流量值。
3.3 建立溫度檢測(cè)系統(tǒng)，提高通風(fēng)散熱效果
由于建筑工程的風(fēng)機(jī)房和食品庫對(duì)溫度和通風(fēng)散熱的要求比較的高，因此，在進(jìn)行電纜敷設(shè)的過程中一定要注意有針對(duì)性的進(jìn)行施工，保證整個(gè)工程施工的質(zhì)量能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
電纜安裝過程中，需綜合考量工程變電所以及電纜夾層的通風(fēng)效果，針對(duì)工程中電纜相對(duì)比較密集的場(chǎng)所，其散發(fā)的熱量主要集中在局部，為了能夠使溫度保持在一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，就必須要采用機(jī)械通風(fēng)的形式有效的降低局部溫度，從而建立溫度檢測(cè)系統(tǒng)，提高通風(fēng)散熱效果。
4. 提高電氣節(jié)能效果的對(duì)策探析
4.1 合理設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)，提高照明節(jié)能效果
由于此工程是綜合樓設(shè)計(jì)，每一個(gè)功能間對(duì)燈光照明的要求都不相同，會(huì)議室、多媒體室以及實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備室在施工中就需要提前做好電氣節(jié)能的設(shè)計(jì)，對(duì)各功能進(jìn)行綜合分析來選擇最佳的節(jié)能照明燈具。
照明消耗的電能在電力總消耗量中的比重十分高，由于工程建設(shè)過程中，照明電能需求十分大，為了能夠保證照明的質(zhì)量，有效的實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能效果可充分的利用電能以及太陽能資源，從而力求最大限度的減少照明系統(tǒng)中的能源損耗，相關(guān)的技術(shù)工作人員可根據(jù)工程的實(shí)際需求和功能對(duì)照明的光度、色溫以及顯色指數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)定和調(diào)整。
為了能夠保證照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，必須針對(duì)工程建筑的不同面積和高度的房間來選擇照明燈具，通過專業(yè)計(jì)算來選擇燈具的最佳配光值，從而來提高光的利用率，達(dá)到電氣節(jié)能的效果。
針對(duì)不同燈具的性能以及建筑的使用功能來選擇性價(jià)比最高的照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果[4]。
4.2 優(yōu)化電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)審核監(jiān)管力度
由于綜合樓工程施工過程中，每一個(gè)施工工序的要求都會(huì)存在一定的差異性，從一定程度上來說會(huì)導(dǎo)致整個(gè)之間的連續(xù)性不夠強(qiáng)。
因此，為了能夠全面控制整個(gè)工程節(jié)能效果，就必須在施工之前要進(jìn)行整體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
為了能夠盡最大可能的實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能的效果，相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者需不斷的強(qiáng)化工程的電氣節(jié)能工作，對(duì)各項(xiàng)電氣設(shè)備采取有效的節(jié)能措施，科學(xué)合理的設(shè)定電力系統(tǒng)節(jié)能方案。
節(jié)能設(shè)計(jì)方案一定要具備極強(qiáng)的合理性和實(shí)用性，必須以保證電力運(yùn)行的安全性和可靠性為根本標(biāo)準(zhǔn)。
相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者在優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案時(shí)，需及時(shí)的與業(yè)主進(jìn)行有效溝通，結(jié)合工程具體情況，根據(jù)符合的特點(diǎn)以及建筑的使用功能進(jìn)行全面綜合的考慮，從而確定出最合理的設(shè)計(jì)方案。
政府職能部門也要不斷的提高對(duì)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的審核監(jiān)管力度，對(duì)電氣節(jié)能的設(shè)計(jì)圖紙需不斷的審查，一定要達(dá)到國(guó)家的電氣節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。
4.3 提高變壓器規(guī)范性，降低電能損耗
在綜合樓工程施工中，不同樓層在進(jìn)行變壓器安裝的過程中，必須要根據(jù)實(shí)際的用電需求進(jìn)行變壓器的安裝。
變壓器是電力運(yùn)行的重要基礎(chǔ)性設(shè)備，由于變壓器本身就存在著阻抗，因此，在運(yùn)行的過程中會(huì)存在大量的消耗和浪費(fèi)電能的現(xiàn)象。
為了能夠使變壓器實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能損耗的效果，需根據(jù)工程具體情況來適當(dāng)降低變壓器的負(fù)載率，盡最大可能的降低變壓器的有功功率損耗，從而來提高變壓器的運(yùn)行效率，降低不必要的電能損耗現(xiàn)象。
為了能夠使變壓器在運(yùn)行的過程中所產(chǎn)生的負(fù)載率盡最大可能的接近最佳負(fù)載率，就必須要根據(jù)實(shí)際狀況來尋找最佳的變壓器容量，從一定程度上能夠有效的提高遍野器的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還能夠提升變壓器的節(jié)能效果。
相關(guān)的技術(shù)工作人員需根據(jù)符合的實(shí)際大小來合理安排變壓器運(yùn)行的臺(tái)數(shù)，以求達(dá)到變壓器最小的自身損耗。
結(jié)束語
綜上所述，對(duì)電纜設(shè)計(jì)與電氣節(jié)能進(jìn)行分析具有極高的研究?jī)r(jià)值，在電纜設(shè)計(jì)過程中一定要重視截面原則，尤其要注意電力電纜經(jīng)濟(jì)選擇，并選擇合理的電纜敷設(shè)方式，從而降低線路損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。
為了能夠有效的提高電氣節(jié)能效果，相關(guān)的工作人員需要根據(jù)工程實(shí)際狀況來對(duì)電力系統(tǒng)節(jié)能方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，不斷的優(yōu)化照明和變壓器系統(tǒng)，從而降低整個(gè)電力系統(tǒng)的能源損耗。
參考文獻(xiàn)：
[1]黃偉，牛銘，王斐等.超導(dǎo)電纜應(yīng)用于鋁廠節(jié)能的可靠性分析[J].現(xiàn)代電力，2010，27(3)：25-30.
[2]王自立.關(guān)于高層建筑住宅樓電氣設(shè)計(jì)中節(jié)能措施的探討[J].城市建設(shè)，2010，11(13)：277-278.
[3]上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)(集團(tuán))有限公司.建筑節(jié)能設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)措施(電氣)[D].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009，09：34-35.
[4]亢旭紅.某醫(yī)學(xué)院科教樓照明系統(tǒng)及電纜的設(shè)計(jì)與研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2013，02(23)：106.
【電纜設(shè)計(jì)與電氣節(jié)能】相關(guān)文章：
關(guān)于現(xiàn)代建筑電氣節(jié)能設(shè)計(jì)論文10-08
電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究論文10-08
電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)分析論文10-08
電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)探究論文10-11
煤礦電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)分析論文10-12
煤礦電氣自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)思路研究論文10-12
建筑電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)措施的論文10-11
對(duì)電氣自動(dòng)化節(jié)能控制設(shè)計(jì)分析論文10-12