恩北部湾大厦供配电节能建议
摘要：针对办公大楼各主要电气设备实际运行的能耗进行分析，提出了改进措施和方法建议。
关键词 配电 节能
0 北部湾大厦供配电系统中的节能主要包括变压器节能、配电节能、风机水泵节能、照明设备及低压电器节能等。本文就大厦现有电气设备的节能运行措施提出建议，希望对大厦的节电管理有些参考作用。
1 变压器节能运行
1.1 本项目配电主结线设计简介
变压器原设计为 SCB10 系列，在正式配电设计时要求电力设计院采用其升级版 SCB11 系列，进一步降低其空载、负载损耗及噪声。共设计2 台 1600KVA、2 台 1250KVA 变压器，各变压器低压母线供电范围（如图一略）。1# 和 3# 变、2# 和 4# 变分别通过电气联络柜组成互为备用状态，其中备用柴油发电机组通过自动双电源切换柜联接在消防备用母线上。该设计方案在仅有一台变压器运行或大厦失去外电情况下均能保证重要设备的正常供电，可靠性非常高。
1.2 实际运行分析
由于现行建筑电气设计规范使用需要系数法求取计算负荷，造成计算负荷无一例外的偏大很多，导致变压器、主开关、主母线、主干电缆及应急备用发电机容量也相应增大，致使基本投资过大。本项目亦是基于上述原因，设计选取两台 1250KVA（额定电流 1800A）变压器作为空调设备专用，照明及动力设备各用一台 1600KVA（额定电流 2300A）变压器供电。在设备试运行阶段将空调、动力、照明负荷基本上按正常使用模式全部投运，对运行负荷进行实测发现：照明、动力负荷电流不超过变压器额定电流的 10%（230A），变压器低压出口断路器最小显示值为 100A，平时正常运行基本上无负荷电流显示，晚上或休息日更没有负荷，变压器长期处于接近空载状态；冷水空调机组及配套水泵负荷最大相总电流短时间为 1000A, 热泵空调机组及配套水泵负荷最大相总电流则为 500A。将制冷空调系统、照明负荷及制热空调系统、动力负荷切换为分别各由一台 1250KVA 变压器供电，长期运行电流都没有超过1200A，变压器温度不超过 70℃，变压器负载率在 50% ～ 70%，属最佳安全经济运行状态。
1.3 节能措施及效果分析
变压器节能主要措施是降低其损耗和提高运行效率。互为备用的1# 和 3# 变、2# 和 4# 变只分别选择投入两台变压器运行，即可满足大厦正常负荷要求，定期切换停运的另外两台变压器，以免回潮气候受潮（一般每半月切换一次）。根据厂家提供的技术参数，1250KVA、1600KVA 变压器的空载损耗分别为 2.5KW、2.7KW，四台变压器全年节约电量：365*24*（2.5+2.7）=45552kwh, 综合电费：0.9*45552=4.1 万元。
扣除两台变压器负载损耗，保守估计节省电费在 2.0 万元以上（计算略）。
2 配电节能
配电节能主要措施是减少线损。负荷电流在线路电阻上的功率损耗△ P=3I2R，基于前述计算负荷的需要系数法原因，电线电缆截面选取都比实际运行要求大一至二个等级。本项目电线电缆上万米，实际建设情况决定了变压器室中心位置不可能处于负荷中心，供电半径及楼层装修实际决定了线路损耗和变压器三相电流不平衡。根据规范要求，变压器出口电流不平衡度不大于 10%、干线及分支线路为不大于 20%，中性线电流不超过 25%，否则影响供电质量并使线路损耗成倍增加。日常管理应该高度重视各楼层照明负荷、空调末端负荷的三相电流平衡调整，实际上现场智能计量表计参数测量的全面性及远程抄表功能的使用，使得该项工作变得非常方便。
3 风机水泵节能
风机水泵节能主要措施是调节电机的转速和进行合理的运行方式组合。据大量文献资料统计，中央空调占高层建筑能耗 70%，空调系统各水泵的耗电量约占空调系统总耗电量的 20~40% 及以上。据某几天实际测量（配电房都配备电子表计）空调系统总电流 580A，其中主机320A、冷却塔 40A、冷冻水泵 100A、冷却水泵 120A，配套水泵电流总和为 260A，占 44.8% 。采用变频调速技术可使空调水系统工作在理想状态，且节能效果突出（据资料统计高达 30% 以上）。节约低制冷负荷时配套水泵消耗的能量，具有重要意义。参考空调主机厂家提供的技术手册，在满足大厦制冷负荷前提下，适当调整冷冻水进出水温差，可大大降低冷冻水泵能耗；引入楼控 BAS 系统，根据冷负荷量调整冷冻机组及配套水泵的开启状况实现最优控制，都可达到节能目的。值得注意的是屋面六台冷却塔风扇电机的运行方式控制，据实测总电流在 40A 左右，对应功率应该不小于 25KW（水泵、风机效率本来不高）。可以根据冷却水进出水温度数值在空调冷冻机组开机后延时启动或在运行中自动调整风扇电机组合状态达到节能目的（可参考技术手册），同时测量线路末端压降并适当进行无功就地补偿以提高风机功率因数，降低线路损耗。
4 照明设备及低压电器节能
4.1 测量结果分析
照明能耗约占整个电力消耗的 20%，本文仅对已经按照装修设计施工并投运的照明、低压电器进行节能分析。借助于现场安装的智能表计，对大厦多处楼层的照明、空调回路各电力参数测量结果进行观察，发现风机盘管负荷的功率因数都在 0.95 及以上（对应变压器母线为 0.96），电流谐波在 4% 以下 , 电压 225V（开启交流变频新风机组，谐波参数稍有变坏）。究其原因，盘管风机为电容运转专用单相异步电机，设备本身对无功功率具备良好的末端就地补偿作用。照明回路电压 220V，电流谐波最大为 16%，功率因数最低相在 0.7 ～ 0.8 之间，对应变压器母线为 0.93，说明线路、灯具无功损耗大 ( 注：0.9 以下的功率因数需缴纳功率因数调整电费，0.7 对应增收 10% 电费、0.8 对应增收 5% 电费、0.95 ～ 1.0 减收 0.75% 电费 )。据统计本项目供电局月电费清单，功率因数调整电费在减收返还 800 ～ 1200 元之间，说明变压器低压母线的无功集中补偿非常重要。分析照明回路灯具的构成，电感镇流式荧光灯功率因数基本上在 0.7 及以下；其他电子镇流器、电子变压器虽产品号称高功率因数，但因其简单的电子线路工作原理及元器件的选择决定了其功率因数不可能达到 0.90 ～ 0.95，且元器件自身能耗也不容忽视（一般都大于 3 至 5W）。由于大量低功率因数电感性负载的存在，产生滞后的无功电流，在整个照明线路中增加了功耗，压降增加。大量功率开关管工作产生的高次谐波对电网的危害早已引起重视，选择优良的电子镇流器产品尤为重要。
4.2 产品电子线路结构简单分析
目前市场上电子镇流器、电子变压器的内部开关电源线路，大部分都没有功率因数校正电路、电源进线滤波器及热启动功能。一般直接采用电容滤波单相桥式不控整流电路作为输入部分，甚至整流滤波电容仍然采用两只耐压 250V/4.7 微法的电解电容串联的方式，容量大大偏小根本不能满足滤波要求，且非常容易因过压烧毁。实际上照明工程中使用的上述光源用电附件的线路结构及产品质量的现状，根本不可能与其他行业用开关电源相提并论，导致电源产品自身过早烧毁或光源损坏（冷启动 )，维护成本高。
4.3 几点建议
4.3.1 选择具有功率因数校正功能的电子镇流器和电子变压器、选择具有补偿电容器的电感镇流器 ( 非晶材料电感磁芯）、在楼层照明配电箱安装电容器就地补偿无功功率，以期提高整个照明电路的功率因数并使变压器母线侧功率因数维持在 0.95 及以上，减收返还更多的功率因数调整电费。
4.3.2 调整各楼层照明负荷三相电流的平衡度；
4.3.3 在满足照度前提下，改正灯具控制方式，采取分区控制或增加照明开关点；
4.3.4 公共场所及室外照明采用程序控制或声光控开关；
4.3.5 短暂停留场所采用自熄开关；
4.3.6 最重要的是人人树立节能光荣观念，做到人走熄灯、关空调，开空调关窗，不使电器设备长期处于待机状态（电视、电脑、LED 大屏幕）。
4.3.7 多学习、多观察、多总结，挖掘节能潜力。
