1 前言

　　我國是能源短缺的國家，近年來，隨著高等學校教育事業的迅速發展，致使用電量迅猛增長，如何合理地利用能源，降低能耗，積極開展和推進高等學校電氣節能具有十分重要的意義。

　　2 高等學校用電的特點

　　高等學校是集教學和科研為一體的單位，在用電方面和機關、企事業單位有很大的不同，具有以下特點：

　　2.1校園面積較大，功能分區較多，出現負荷中心點多，其中有些是一級負荷;10/0.38kV電壓等級供配電半徑過大。

　　2.2 大型試驗設備臺(套)數較多，但實際使用率較低，對應配備的變壓器大部分時間處于輕載運行，功率因數偏低，電能損耗大。

　　2.3圖書館、實驗樓、教學樓、科研中心、多媒體教室、綜合辦公樓等建筑場所的空調、開水器長時間滿負荷的運行。

　　2.4圖書館、實驗樓、教學樓的照明器具在電壓偏高的不良環境下長時間運行，導致耗電量大，燈具過熱易損壞。

　　2.5教學區、實驗中心大部分照明器具老舊，節電效果較差，不利于節能。

　　3 合理設計電氣系統

　　高等學校按功能分為教學區、實驗中心、科研中心、綜合辦公區、學生宿舍區和教職工生活區等。各功能區對用電需求的多樣性和系統供電能力的要求不同，但要求提供安全可靠、保證電能質量的要求是一致的。這就要求在具體的設計過程中根據用電負荷容量及其分布、用電設備特點及負荷等級，合理設計供配電系統，同時從系統可靠性、經濟性及節能等多方面進行綜合考慮，合理選擇運行方案以減少不必要的能源損耗，最終達到電氣系統節能的目的。

　　3.1合理的供配電系統

　　3.1.1高等學校供配電系統應盡量簡單可靠，同一電壓等級供電系統變配電級數不宜多于兩級，盡量減少變電級數過多產生的電能損耗，宜采用10/0.38kV電壓等級配電。結合校園各功能分區的用電要求，各功能區的變電所應靠近負荷中心，低壓供電半徑控制在200米范圍以內，以減少線路電壓損失，提高供電質量和系統運行效能。

　　3.1.2根據負荷情況合理選擇變壓器容量、臺數，變壓器負載率宜為0.75～0.85。為提高對教學、實驗中心、科研中心等重要場所供電的可靠性，通常安裝容量參數相同的兩臺雙卷變壓器，其接線應適應負荷變化要求，使變壓器按實際使用負荷經濟運行，從而減少損耗。

　　3.1.3合理提高供配電系統的功率因數。若自然功率因數達不到接入電網要求，應進行無功功率的補償，提高功率因數可以減少線路及變壓器的損耗。對高校實驗中心應根據負荷輕、重時段的不同，由無功補償設備自動投、切電容組數，保持負荷功率因數在0.9以上運行。

　　3.1.4合理進行諧波的預防和治理。諧波能使變壓器產生附加損耗，諧波電壓會使電纜絕緣局部放電增加，諧波電流會引起電氣設備及配電線路過載從而導致能耗增加。因此，要采取措施有效治理諧波。具體方法：用戶配電變壓器采用DYnll型接線;功率因數補償電容器串接消諧電抗器;采用有源或無源濾波裝置;諧波較嚴重且功率較大的設備采用專線供電等。

　　3.1.5以電力為主要能源的空調機組、鍋爐、開水器等大負荷應設專用電能計量裝置。成組裝備大型試驗用電設備的無功補償容量大于100 kvar且遠離變電所時，還應采用就地無功補償。同時，與上述設備相配套的動力源基本都是電動機，其節能非常關鍵，由于電動機在輕載和空載運行情況下，效率很低，可采用變頻調速器，使其在負載下降時，采用變頻的方式，自動調節轉速，使其與負載的變化相適應以達到節能的目的。

　　3.1.6合理選擇電纜、導線截面。在滿足允許載流量、運行電壓損失等各種技術指標的前提下，應按經濟電流密度合理選擇電纜及導線的截面，從而降低電能損耗。

　　3.2合理的照明系統

　　照明節能主要是提高光源、燈具、啟動裝置、照明控制的總效率，需從照明方式及其控制，天然光利用，加強維護管理等方面綜合實現節能。

　　3.2.1選擇正確、合適的照度標準是照明節能的基礎。

　　新的國家標準GB50034—2004《建筑照明設計標準》修訂了原標準的低、中、高三檔照度規范值，在新的照明標準中，根據視覺工作的特殊要求以及建筑等級和功能的不同，可按照度標準值分級只能提高或降低一級的規定，即選用的照度值貫徹該高則高或該低則低的原則。

　　3.2.2選擇合理的照明方式。

　　高等學校以教學、實驗樓居多，照明方式相比較而言較為單一，基本上采用均勻布置。但一些特殊試驗臺、實驗設備、圖書館的開架閱覽室、科研展示臺等部位可采用照明燈具安裝在設備上或家具上，近距照射提高照度，以實現節能。

　　3.2.3合理進行照明控制。

　　(1)體育館、圖書館、多功能廳、學術報告廳、教室、實驗室等公共場所應采取集中控制，并按需要設置調光或降低照度的控制措施。

　　(2)學生宿舍或公寓樓的樓梯間、走廊的照明、衛生間，除應急照明外，應設置節能自熄開關。

　　(3)對天然采光良好的場所或建筑，應按場所照度設置自動開關燈或調光裝置;綜合辦公樓的個人辦公室可采用人體感應或動靜感應等方式自動開關燈;電梯廳和宿舍走廊等場所，應設置夜間定時降低照度的自動調節裝置。

　　3.2.4采用智能化控制校園路燈，提高節能效率。

　　高校校園面積大，路燈數量多，長時間(特別是后半夜)在電壓偏高狀態下使用，消耗電能約占全校用電的3～5%，同時燈具極易損壞。應對校園路燈集中控制，通過在路燈控制柜內設置智能化控制器，控制路燈穩壓器輸出電壓在190～220伏范圍。經測試，校園路燈在電壓190伏工作時消耗的功率比在220伏時消耗的功率降低約34.3%。智能式集中控制柜既能調節路燈電壓，又能定時自動開啟和關閉路燈，使用后可節電30%，又能延長光源使用壽命5～8倍。

　　4 選用節電型產品

　　選用節電型用電設備，是電氣節能的關鍵環節之一。這就要求電氣、給排水、暖通等相關專業在用電設備選型時本著節能的原則，選用高效率、低損耗的節電型產品。

　　4.1選用節能變壓器，有效降低損耗。變壓器是供配電系統的主要用電設備，據有關資料統計，變壓器總電能損耗占總發電量的2%一3%，占配網損耗的60%，為減少電網損耗，節能變壓器的使用尤為重要。變壓器經歷了由油浸式變壓器轉向干式變壓器的發展過程，如今具有損耗低、重量輕、噪聲低、效率高、抗沖擊、節能顯著的新型變壓器也已產生。如S10型、S11型的干式變壓器與S9型的干式變壓器相比，空載損耗平均降低8%，負載損耗平均降低5%。變壓器噪聲水平下降7～10 dB，而且價格與s9型相當。另外，非晶合金變壓器具有空載損耗小、經濟運行負荷率相對較低的特點，其空載損耗較用硅鋼片的s9產品系列下降70%～80%，空載電流較S9系列下降20%，但是其價格較貴。

　　在高校配電系統新建或改造中，要克服在購置變壓器時不估算損耗，認為變壓器效率高損耗可以忽略不計的錯誤看法，一定要投入專項資金，采用節能新設備、新產品，節電效果是十分顯著的。

　　4.2根據負荷特性合理選擇高效率電動機，采用高效率電機的耗電量與普通標準電動機相比，其總損耗可減少20%～30%，效率可以提高3%～6%。

　　4.3選擇高光效光源，提高照明系統效率。

　　照明設備是高校中應用最為廣泛的一種用電設備，據相關數據統計，高校照明耗電量約占學校用電量的30%，由此可見，照明節能是高校電氣節能的重要環節。若將燈具利用能源作為100%，則改進后的節電率可大大提高，其中光源更新后為75%，燈具改良后為30%，換用電子鎮流器后為50%。表1所示為光源更新后的節電率，以及緊湊型熒光燈取代白熾燈的效益。

　　表1　常用各類光源的效率及節能效果

　　光源名稱功率/W光效率(m/W)電力消耗與白熾燈比值節能百分比%

　　白熾燈40～2008.75～14.6

　　熒光高壓汞燈50～100027～50

　　熒光燈30、4035、501/4～1/675～83

　　緊湊型熒光燈7～3640～62.71/4.5～1/777～86

　　高壓鈉燈35～100054.9～117.11/4～1/875～87

　　金屬鹵化物燈175～100066.7～102.81/5～1/780～86

　　由上表可知，高壓鈉燈的光效為是最高的，但熒光燈和金屬鹵化物燈次之，高壓汞燈較低，而白熾燈為最低。從節能考慮，選用光源應盡量少用白熾燈，推廣使用細管徑熒光燈(T5高頻燈管)和緊湊型熒光燈，逐步減少高壓汞燈的使用量，大力推廣高效、壽命長的高壓鈉燈和金屬鹵化物燈。

　　采用熒光燈照明是高校教學樓、實驗樓、圖書館、綜合辦公樓等建筑的主要光源，因此在新建項目或對原有建筑照明進行用電改造時，可采用高光效、使用壽命長的高頻T5熒光燈配電子鎮流器的方案，可使光效提高25%，功率因素達到0.9以上，節電達35%。

　　4.4積極推廣使用新型光源。 發光二極管(LED) 被稱為“綠色光源”，白光LED理論發光光效可達200 lm /W，目前實驗室里已經達到100 lm /W， 50 lm /W 的產品已進入市場，其較同等亮度的白熾燈耗電減少約80% ,節能潛力巨大。隨著LED的迅速發展，發光光纖得以廣泛應用，與LED 光源結合，發光光纖現已在建筑物立面裝飾、室內裝飾及水下裝飾廣泛使用。室外照明可選用太陽能燈具。

　　5 科學合理的運行管理

　　一座大型的公共建筑，從設計到建成投入使用周期也就幾年，合理的供配電系統、照明系統，和節電型產品的使用，以及與之對應的各種方法和手段這僅是從系統設置方面為電氣節能打下的基礎。而長期的運行管理能否在現有的基礎上實現進一步的節能，這完全取決于科學合理的運行管理，即所謂的行為節能。科學合理的運行管理制度會起到事半功倍的作用，可以在具備節能系統的基礎上達到更進一步的節能。

　　5.1利用建筑設備監控系統全方位地對建筑中各類機電設備進行最佳控制，從而在滿足需求的前提下最大限度地節能。

　　5.2借助物聯網平臺對電氣設備運行進行自動化的識別和管理，物聯網是按照約定的協議進行信息的交換和分配，實現智能化的識別、定位、跟蹤、監管和管理功能，從而實現節能。

　　5.3進行節能宣傳，通過行為節能降低電耗。不合理的運行管理制度導致空調系統、開水器運行時間過長，下班后系統仍繼續運行，或部分設備持續運行，消耗大量電力。此外，由于少部分建筑在夜間還要繼續使用，導致整個系統24小時連續運行，造成巨大的浪費。

　　6 結束語

　　高等學校電氣節能潛力很大，除了合理的電氣系統，以及選用高效率的節電設備外，更重要的是在日常的運行管理中如何科學合理的利用電能、最低限度地減少損耗，杜絕浪費，將節能措施落實到單位和個人。隨著電氣節能新技術和新設備的采用，高校電氣節能會取得更顯著的進步。

　　參考文獻

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