居住小区降低电能损耗的若干技术措施

摘　要：文章根据居住小区环境及设备运行的特点，着重分析了供配电系统中线路和主要设备电能消耗的形式，并从降低线损及变压器和电动机等设备的选择、经济运行及管理方面进行探讨。提出降低居住小区电能消耗的若干节电技术措施和具体方法，对其他物业管理企业亦有参考价值。

关键词：线损　运行电压　变压器　电动机　变频调速　无功补偿　照明　节电措施

1　前 言

随着我国经济建设飞速发展，房地产业投资、开发、销售整体形势发展越来越好，一个个新兴居住小区如雨后春笋般拔地而起，但居住小区的能源利用率却较低。因为电能在物业管理成本中占有相当比重，如何节约和有效使用宝贵的电能，就看物业管理公司的管理者水平了，既要达到消费电能带来的享受，又不致过度的浪费。近年来居民小区供暖时间较过去长了，从而导致了锅炉供暖动力系统耗能的增加。小区路灯照明要由单纯的亮变为真正的“靓”，也有个节能降耗问题。因此居住小区的供配电系统的节能降耗问题更显得重要。

2　降低供配电线路损耗

线损是供配电线路经济运行的重要指标。居住小区的供电线路一般为10kV或35kV、380V/220V系统。特别是较早规划设计的居住小区采用架空或电缆供电。随着电气负荷的增长，供配电线路并未进行技术改造，从而导致供配电线路在非经济状态运行。大量电能损耗在了供配电线路上，致使供电电压质量下降。为解决上述问题，应采用经济电流密度确定导线和电缆截面进行技术改造，降低线损。我国规定的经济电流密度见表1。多年的设计和运行经验表明：对锅炉供暖动力系统，用电负荷稳定，即使遇到寒冷的冬季，将备用的锅炉循环泵投入运行，用电负荷最大值也在原设计计算值范围之内。加之冬季的环境温度对导线和电缆散热好，所以按表1参数选择导线和电缆截面是可行的。

我国规定的导线和电缆经济电流密度(A/MM2)表1

如按表1参数选择给居民住宅楼供配电的导线和电缆显得裕度较小，还应充分考虑到供电线路的电压等级、初始投资、安装施工、用电负荷功率因数以及整个电缆经济寿命中损耗费用之和达到最小等因素。

随着人们生活水平的提高，家用电器不断地涌入家庭，居民用电负荷增长很快，特别是在夏季，居民用电负荷出现高峰，按表1参数选择给居民住宅楼供电的导线和电缆电流密度时应留有1.5倍的裕量(参见表1括号内数值)。根据北京地区1992年～2000年8年期间居民用电量情况统计分析，居民用电量年平均增长率为16%。居民用电量的增长率远远高于其他行业用电量的增长率，居民用电量的增长还有很大空间。居民用电量占全社会用电量的比例目前在12%(北京地区)。中西部地区居民用电量远低于这个比例，说明居民用电量增长空间极大。根据发达国家的经验，居民用电量增长到占全社会用电量的30%左右时就会保持在一个相对稳定的水平，应考虑到居民年用电量平均增长率约16%这个重要因素。为降低供配电线路损耗，可采用增设并联导线和电缆或其它技术手段来实现降低损耗。

现举一实例，一居民住宅楼3200m2，48户，1988年设计时按10W/m2计算，计算负荷Pjs=19.2kW,计算电流Ijs=Pjs/×Ue×cosφ=19.2/×0.38×0.9=32A。1999年夏季用电负荷最高峰时日平均最大负荷Pav.max=48kW,日平均最大负荷电流Iav.max=81A,由于年最大负荷利用小时数少于3000小时，取经济电流密度Jjil=3A/mm.2，导线截面Sjil=Ijs/Jjil=32/3=10.6mm2,实选氯丁橡皮线BXF-3×16+1×6mm2架空线。1999年供配电技术改造时，选取经济电流密度2A/mm2,导线截面Sji2=Iav.max/Jji2=81/2=40.5mm2，为中远期居民用电负荷增长留有余地，实选氯丁橡皮线BXF-3×70+1×25mm2取代原供电架空干线。

电缆长度102m，忽略感抗影响，电阻R16=0.136Ω，R70=0.032Ω,有功损耗ΔΡ16=3×I2av.max×R16×10-3=3×812×0.136×10-3=2.676kW，ΔΡ70=3×I2av.max×R70×10-3=3×812×0.032×10-3=0.629kW。两路不同截面的导线有功损耗之差ΔP=ΔP16-ΔP70=2.676-0.629=2.047kW。负荷高峰季100天，平均每天用电20小时，共计2000小时，节电量ΔW=ΔP×t=2.047×2000=4094(kWh)。

由计算结果可知，在相同用电负荷条件下，不同的导线或电缆截面功率损耗差异非常大。此例中把原供电干线截面更换为70mm2，仅一个用电负荷高峰季就可节省电能4094kWh，折合1068元。采用经济电流密度选择的电缆，节约电能的价值只需3年就可收回投资。在电缆剩余的寿命期内节约的电费价值便更容易计算了，这就是物业管理公司的利润啊!一个居住小区供配电干线少则几十条多则上百条，不同程度的存在着上述现象。目前笔者供职的物业管理公司管理6个居住小区，粗略计算全部改造后每年可节电16万kWh,折合6.3万元。上述有功损耗是在用户电能表与变配电室的低压配电柜之间的供电干线产生的。而在一些企业，供电部门只查抄变配电室的高压计量表或低压计量表，那在供电干线上产生的有功损耗只能由物业管理公司来承担了。上述计算是有功损耗部分，还有节约了的无功损耗，降低了无功损耗的显着效益提高了居住小区供配电网的功率因数、减少了负荷电流，从而提高了居民住户的电压质量。这都是经济效益啊!

电缆的有功损耗与截面关系如图1所示。

3　适当提高供配电线路的运行电压和功率因数

一些较早规划设计的居住小区供配电线路仍在较大的用电负荷状况下运行，用户终端的电压质量很差，单相电压降低到170V，日光灯启动受到影响，白炽灯发出昏暗的光线。锅炉引风、鼓风电机启动也十分困难，产权单位没有足够的资金进行技术改造。在这种情况下，可通过合理地选择变压器的分接开关，适当地提高配电线路的运行电压，就可以显着地降低线损。在带负载运行的条件下如能采用有载调压变压器自动地进行分级调压就更方便了。适当提高运行电压，可降低线路功率损耗。见表2。

提高供配电系统的功率因数也是降低线损的有效措施，功率因数提高后，供电干线负荷电流下降，线损可有效地降低。具体方法是：

(1)在住宅楼总配电箱进户处安装智能型无功功率因数补偿装置，这种装置可随用电负荷的大小、功率因数的高低自动投入和切除电容器。

(2)在锅炉供暖动力系统22kW以上的电机旁采用末端补偿电容器提高功率因数，末端补偿可直接向电机提供无功功率，降低了在供电线路上的无功损耗。这是一种比较合理，投资少，见效快的节电措施。

移相电容器在供配电系统中装设位置、低压成组补偿和分散补偿的电压与电流向量图。如图2。

4　电力变压器容量的合理选择与经济运行

在居住小区供配电系统设计时，一般都按计算负荷为依据来选取变压器容量的。在实际运行中，其运行负荷并不等于计算负荷，而是随季节而变化的，甚至在24小时内负荷变化也很大。居住小区的运行负荷曲线如图3所示：

如图3中负荷曲线所示，在一年四季中负荷率变化从42%～93%。在小区供配电系统设计及运行电气管理中，应该十分重视变压器容量的合理选取。

当居住小区的建筑面积大于5万m2以上时，在供配电系统设计时就应考虑选取2台560kVA以上的电力变压器并联运行，充分发挥变压器并联运行时的优势。由于季节性原因使得居住小区运行负荷发生变化，如何确定单台还是两台并联运行呢?有如下3种方法：

(1)当变压器的负荷率低于0.6时，应切除一台运行比较经济;

(2)当变压器的负荷率大于0.8以上时，应投入备用变压器并联运行比较经济;

(3) 由临界负荷公式确定临界负荷的数值，查手册或产品技术资料将有关参数代入公式求出临界负荷Sj，当变压器的运行负荷小于临界负荷Sj，则单台运行较为经济，反之并联运行较为经济。

式中：

Se——额定容量(kVA)

ΔPo——空载损耗(kW)

ΔPd——短路损耗(kW)

Qo——空载无功损耗(kVar)

Qe——额定负载无功损耗(kVar)

Kq——无功经济当量系数(kWh/kVarh)

公式中无功经济当量参数Kq取值范围0.1～0.15。总之，合理地安排投入运行的变压器台数是降低有功损耗和提高节电效益的一项好措施。另外，要特别注意变压器的并联运行条件：

(1) 额定电压与变比相等，否则易产生涡流，导致损耗增加，温度增高;

(2) 连接组别相同，连接组别不同，导致环流增加，其数值是额定电流的5倍;

(3)阻抗电压Ud%相等，以利于均等发挥并联运行时的供电能力。

5　电机节电

居住小区内一般都有数量较多的电机，除了锅炉供暖系统的热水循环泵、引风、鼓风电机、炉排传动电机、电葫芦电机、输送带电机外，还有电梯曳引电机、高压水泵电机等。要特别重视中小型电机的节电。这些电机大多属于风机，水泵类负荷，应采用变频调速技术。笔者所在的物业管理公司目前管理的6个居住小区，电机总装机容量1200kW,计划在3年～5年内逐步改造，更换为变频调速和高效能电机。目前，已采用变频调速的电机容量335kW，运转时每小时节电可达33KWh，一个供暖季可节电8万kWh，折合4.6万元。只需三个供暖季运行即可收回投资。

另外，其它节电途径还有按经济运行选择合适的电机容量，减少轻载和空载运行时间，保证电机的电源电压基本正常等措施。

6　照明灯具的节电

选用高效光源和节能型灯具。以往大多数居住小区在设计时，路灯，公共场所等夜间照明采用的是白炽灯、水银灯，应改造成为紧凑型荧光灯，可节电50%左右。办公、商业楼照明的老式灯具应改造成带电子镇流器和细管径灯管的节能型荧光灯，节电15%以上，还能延长灯管的使用寿命约60%，光效高达50%，消除了频闪效应和噪声。采用节能型荧光灯具运行2年即可收回投资。

优化照明设计和管理。在居住小区照明设计中，除住户照明外，应对居住小区的道路、公共场所、办公、商业楼等不同的区域采用不同的照度标准。合理配光，采用节能要求的控制方法，尽量利用天然光束减少照明，实现时间、地点、天气变化、工作和生活需要灵活地调节照度水平。采用智能化照明管理系统，不仅节电，还能使小区由亮变“靓”，当人们进入小区后，“靓”感给人们的心理和生活极佳的影响。

7　结束语

居住小区的节电是物业管理工作的重要组成部分，它投资少，见效快，周期短，效益高。实施后可显着地降低物业管理公司的运行成本。总之，居住小区的节电潜力很大，全国2万多家物业管理企业如能采用1项～2项节电措施，其节电效果和经济效益将是多么巨大啊!

参 考 文 献

1　于志勇.北京地区居民用电市场分析预测 电气 时代杂志社,2000;9

2　建筑电气设计手册编写组.建筑电气设计手册, 1994