摘要：节约能源是全世界所关注的重要课题，本文仅从变配电设备选型、配电线路敷设及用电终端选择等几方面设计中实现节能目的。
关键词：节能设计；节能型设备；合理的配电方案
一、前言
能源是人类生活中最重要的资源，是关于我们现实和未来生存发展的最基本、最核心的动力问题。目前，我国正处于国民经济快速发展时期，中国经济高速增长的必要支撑条件之一是能源需求的巨幅增长，这对于我们这个能源资源人均拥有量大大低于世界平均水平的国家来说是一个不可承受之重。所以我们有权利也有责任在设计工作中认真考虑节能问题，并把节约电能放在首位。
二、建筑电气的节能设计
建筑电气设计从狭义上讲指民用建筑中的电气设计，从广义上讲应该包括工业建筑、构筑物和道路、广场等户外工程。具体来说建筑电气的设计主要包括供电系统、照明系统、电气减灾系统、信息系统四大部分。本文主要从供电系统、照明系统两部分设计中通过对变配电设备选型、配电线路设计及用电终端选用来实现节能目的。
（一）变压器的选型设计：
变压器的主要作用是传输电能，它的功能是把一种等级的电压与电流变成同频率的另一种等级的电压与电流。为了把发电厂发出的电能经济的传输、合理的分配以及安全的使用，我们的电力系统中大量的使用着各种变压器，所以变压器的功率损耗是我们首先需要关注的。
减少变压器的有功功率损耗
变压器的有功功率损耗如下式表示：△Ｐｂ＝Ｐｏ＋Ｐｋβ2其中：
△Ｐｂ--变压器有功损耗（ＫＷ）；
Ｐｏ--变压器的空载损耗（ＫＷ）；
Ｐｋ--变压器的有载损耗（ＫＷ）；
β--变压器的负载率。
Ｐｏ部分为空载损耗又称铁损，它是由铁芯的涡流损耗及漏磁损耗组成，是固定不变的部分，大小随矽钢片的性能及铁芯制造工艺而定。所以，变压器应选用节能型的，如Ｓ10、Ｓ11等型变压器。
Ｐｋ是传输功率的损耗，即变压器的线损，决定于变压器绕组的电阻及流过绕组电流的大小，即负载率β的平方成正比。因此，应选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器。从Ｐｋβ2用微分求它的极值，在β＝５０％处每千瓦的负载，变压器的能耗最小，但在β＝５０％负载率时仅减少变压器的线损，并未减少变压器的铁损，因此也不是最节能的措施。在实际使用中有一半变压器没有投入运行，这无疑是在节约了电能的同时浪费了由于变压器容量加大而白白消耗掉的其它资源。所以在综合了各种费用，又要使变压器在使用期内预留适当的余量，变压器最经济节能运行的负载率一般在７５％～８５％之间。
为减小变压器损耗，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。但有时考虑某些用电负荷的特殊性：如北方的锅炉房用电具有明显的季节性，这时就需要分设变压器以减少不必要的浪费。
（二）合理敷设配电线路：
在我们的生活中电已经成为了不可缺少的能源之一，所以电线、电缆在现实生活中几乎是无处不在。由于线路上存在电阻只要有电流流过就会产生有功功率损耗，所以合理敷设配电线路在电气设计中同样至关重要。
由于线路上存在电阻，只要有电流流过就会产生有功功率损耗，其公式如下：
式中： --相电流（Ａ）
Ｒ--线路电阻（Ω）
从以上公式中可以看到，线路上的有功功率损耗与线路上通过的电流和线路电阻有关，但线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗只有减小线路电阻。线路电阻，即线路电阻与电阻率 成正比，与线路截面Ｓ成反比，与线路长度Ｌ成正比，因此减少线路的损耗应从以下几方面入手。
应选用电导率较小的材质做导线。铜芯电阻率铜芯电阻率=1.72*10-6，铝芯电阻率=1.72*10-6所以铜芯最佳。因此，除了在对铜有腐蚀而对铝腐蚀相对较轻的环境、架空输电线路及较大截面的中频线路等场合应用铝导体，其它场合尽量都应用铜导体。
减小导线长度。首先，线路尽可能走直线，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；第三，变压器尽量接近负荷中心，以减少供电距离。
增大导线截面。首先，在选择导线截面时除应满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失还应按经济电流选择导线的截面。例如：某一负荷电流IC=140A，Tmax=4000h，当地电价p=0.5元/kwh，如按载流量选择导线截面为S=70mm2；而按经济电流选择导线截面为S=95mm2，所以最终选择导线截面为S=95mm2。其次，利用某些季节性负荷的线路，这些用户不用时，可提供给常期用户作供电线路使用，以减少线路长度并加大了线路截面。例如，将空调风机、风机盘管与照明、电开水等计费相同的负荷，集中在一起，采用同一干线供电，可在春秋两季空调不用时，使同样大的干线截面传输较小的电流，从而减小了线路损耗，这就相当于充分利用了季节负荷的线路。
（三)提高供配电系统的功率因数：
功率因数是供电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率，用cos
表示为：
(1)
用电设备消耗一定的有功功率时需要的无功功率可表示为：
(2)
由式
(1)、(2)可得: (3)
所以功率因数由cos 提高到cos 时，需增加的无功补偿容量可表示为：
(4)
式中P--用电设备消耗的有功功率，kW
Q--用电设备在一定功率因数时需要的无功功率，kvar
QC--功率因数由cos 提高到cos 时需增加的无功补偿容量，kvar
tg——补偿前计算负荷功率因数角的正切值
tg——补偿后计算负荷功率因数角的正切值
由式(4)可以看出，为了提高功率因数，必须增加无功功率补偿设备以减少无功功率。由于系统中的用电设备，如电动机、变压器等都具有电感，而感抗产生的是滞后的无功，所以可采用电容器补偿，因为电容器产生的是超前的无功，两者可以相互抵消，因此无功补偿可以提高功率因数，因而也减小了无功的需求量。
目前，在建筑电气设计中，绝大部分采用高低压柜集中电容器补偿方式，这种做法仅减少了区域变电站至用户处配电柜线路上的无功传输，提高了用户处的功率因数。而对用户，无功仍由配电柜低压母线经传输线路输送到各用户点，低压线路上的无功传输并没有减少。因此，应在建筑电气设计中应在高低压柜集中电容器补偿方式的基础上，对容量超过１０ＫＷ的风机、水泵等电动机端设置就地补偿装置，以起到提高系统的功率因数，减少无功在线路上传输，达到节能的目的。
（四）照明系统的节能设计
照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失。首先，电气设计人员应多与建筑专业配合，做到充分合理地利用自然光使之与室内人工照明有机地结合。其次，在满足国家规范对照度标准、视觉要求、照明功率密度要求的前提下，尽量多地采用节能型照明电器，如：采用可调光电子镇流器、电子镇流器等；一般房间采用高效发光的三基色荧光灯，高大车间等照明宜采用高压钠灯等高效气体放电光源。最后，改进灯具控制方式并采用各种节能型开关或装置也是一种行之有效的节电方法。根据照明使用特点可采取分区控制灯光或适当增加照明开关点：办公室、会议室尽量做到每套灯或几套灯为一个控制回路，组合灯最好采用分光源控制，卧房、客房等床头灯可采用调光开关，高级客房采用节电钥匙开关，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等公共场所可采用节能自熄开关。总之，照明设计一定要做到物尽其用：在满足人们正常需要的同时，最大限度地实现节能。
三、结尾
建筑电气的节能设计潜力很大，广大电气设计人员在设计中应精心考虑，并从安全性、可靠性及经济性等多方面反复比较设计方案，拿出一套符合各种技术指标，满足功能需求的，行之有效的而又最节能的方案，从而达到真正节约电能的目的。
参考文献：
[1]《工业与民用配电设计手册》任元会 主编
[2]《民用建筑电气设计手册》 戴瑜兴等
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