目前，PHC管桩在我国的生产工艺已基本成熟，行业的建设发展非常迅猛，市场竞争也更趋激烈，而影响企业竞争实力的重要因素之一就是成本。能耗费用在生产成本中占居相当大的比例，据统计，平均每生产1mФ400管桩就要耗电1〜1.5度。近年来，建设投产的PHC管桩生产线产能都达到上百万m，因此，节能增效对增强行业的竞争力具有重要意义，而其中电气的节能设计有着巨大的空间。

一、供配电系统

供配电系统是电气节能设计中的一个重要内容，其能耗涉及到配电变压器、配电线路和各用电设备的功率损耗以及系统的运行电压、功率因数等引起的损耗。在设计中应根据负荷容量、供电距离及分布、用电设备特点等因素全面合理地设计供配电系统，使其尽可能达到节能要求。

1. 负荷计算

负荷计算确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。计算得过大，将造成投资的浪费；计算得过小，会使电器和电线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至引起火灾。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。因此，负荷计算只能力求接近实际。

表1 列出了PHC管桩车间主要设备的需要系数值。

表1 PHC管桩车间主要设备的需要系数

2. 变压器的选型

变压器是管桩生产线上的重要电力输送设备，对其采取的节能措施是整个生产效率提高的关键环节。据有关资料统计，变压器电能损耗占总发电量的2%〜3%。变压器的节能主要依靠降低损耗、提高运行效率。其节能措施与降低变压器的空载损 耗、负载损耗和合理选择变压器的负载率密切相关。为此，选择节能型的变压器主要从三个方面考虑：①选择空载损耗小的变压器。变压器的空载损耗（称铁损）包括铁芯的涡流损耗及漏磁损耗，其损耗决定于铁芯矽钢片的性能及铁芯制造工艺。常用的变压器类型主要有油浸式变压器、气体绝缘变压器和干式变压器。其中属节能型的是油浸变压器和干式变压器。目前，国内推荐的节能型油浸变压器系列产品有S11、S9型等。节能型干式变压器的系列产品有SCll、SC1O、SC9 型等。管桩厂项目设计中，应选择节能型变压器。②选择负载损耗小的变压器。变压器的负载损耗（又称线损）是由变压器绕组上的电阻和电流引起的损耗。为降低线损应选用阻值较小的绕组，铜芯绕组的阻值小于铝芯绕组，可尽量采用铜芯变压器。③合理选择变压器的负载率。在选择变压器容量时应从使用、经济、节能等方面进行综合考虑，实践表明，变压器的负载率设计在75%〜85%范围较为适宜。

3. 配电线路的设计

配电线路是电能传输的载体，由于线路本身具有阻抗，势必会产生电能损耗，线损是衡量供配电线路经济运行的重要指标。

（1）减少配电线路的阻抗，尽可能选用电阻率小的导线，通常首选铜芯线。缩短线缆长度也能降低电路的阻抗值，厂区变电所进入负荷中心是最有效的节能措施。但因PHC管桩车间内有桥式起重机、离心机和空压机的运行，震动影响较大，并且在高压釜和蒸养坑区域有水蒸气散发，环境较恶劣，因此，变电所设在车间内有一定困难，但通过建筑、结构及工艺专业的统筹考虑和配合，在车间内设置变电所的供电方案是可以实现的。

（2）减少线路传输的无功损耗。无功损耗主要由供配电系统中某些用电设备因具有电感性而产生滞后的无功电流，使系统在经过高低压线路传输到用电设备时，产生无功功率的线损。无功功率不但增加线损，使设备发热，更主要的是会降低功率因数，导致电网有功功率的降低。因此，减少电网中的无功损耗，便可确保有功功率的充分利用，提高系统的供电效率和电压质量，从而节约电能。减少无功损耗的主要措施：①提高用电设备的功率因数。在满足规范要求的情况下，应尽量提高电压等级和功率因数，以降低电流，减少线路及变压器的损耗。②采取无功功率的补偿。若设备自然功率因数达不到接入电网的要求，应采取无功功率补偿措施。在PHC管桩厂工程设计中，对于低压供配电系统，可采取在低压配电室内设置电容器集中无功补偿装置，在提高系统的功率因数的同时，减少系统的无功损耗。

此外，还可通过合理选择供电电压、合理进行谐波的预防和治理、尽量使三相负荷达到平衡等措施来获得最大的节电效果。

二、电气照明系统

企业在节能降耗的设计和管理中，往往只重视大型设备的节能效果而忽视非生产性的节能降耗。实际上，对于PHC管桩生产车间而言，非生产性用电（如照明系统），因布局分散、面广量大，其用电量也很大。实际运作中可采取以下节能措施。

（1）充分利用自然光源。车间面积大、层高高，建筑上可采取在墙面和屋面上增加采光窗面积等措施，以充分利用自然光源。

（2）采用高效节能光源。高大空间常用的光源有气体放电灯、大功率节能灯等。其中，气体放电灯常用的有高压钠灯、金属卤化物灯等。金卤灯由于功率和光通量大，灯具数量可以减少，安装、运转和维护都更为经济。

（3）采用节能型的启动元件。选用节能型的电感镇流器或电子镇流器取代传统的高能耗电感镇流器。电子镇流器具有功率因数高（cosφ≥0.9）、能耗小及起动快速可靠等优点。

（4)采用多点、分区、按需的控制方式。PHC管桩生产逐步向工厂化、规模化发展，车间的占地面积也越来越大。如，天津某管桩车间占地面积接近4万m2，灯具选用的是大功率金卤灯，每个控制回路启动电流便达20A左右，并且由于生产工艺的需要车间设有多个出入口，如采用常规的照明控制方式不仅不能适应生产流程的各种变化，更达不到节能的要求，因此，设计时采用了多联开关控制，即在多个出入口或主通道上设置控制按钮箱，用于控制同一片区域的照明，达到随走随关，按需控制的节能目的。并根据管桩工艺生产线和生产流程，对车间内的照明进行分区、分片控制。

三、动力设备系统

管桩厂的动力设备主要是电动机，电动机的电能能耗是管桩生产中的能耗大户，因此，做好电动机的降耗增效显得极为重要。减少电动机能耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。

1. 电动机的选型与设计

电动机的合理选型除了应满足拖动功能外，还应考虑经济性。可采取以下措施合理选择电机型号：①选用高效、节能的电动机。小型电机应优先选用Y系列节能电机，Y系列电动机是全国统一设计的新系列产品，也是我国目前较先进的三相异步电动机，其优点是高效、节能、启动性好。对于年运行时间较长，负载率超过50%的电动机，可选用YX系列高效三相异步电动机。该系列电机与Y系列相比，效率提高3%，损耗降低20%〜30%。大型电机可选用国际品牌的高效节能电机。②合理选择电动机的额定容量。根据国家规定，对三相异步电动机的运行区域，负载率在70%〜100%之间为经济运行区；负载率在40%〜70%之间为一般运行区；负载率在40%以下为非经济运行区。在选择电动机额定容量时，为确保既能满足设备运行需要，又能提高电机运行效率，应尽可能使电机的负载率保持在70%〜100%的经济运行区范围内。③合理设计电动机的 启动方式。采用软起动器是目前较多使用的一种节能方式，软起动器是根据起动时间逐步调节可控硅的导通角而控制电压的变化，电压连续可调，起动平稳，常用于电机容量较大且起动频繁的设备。对不同类型的电机应采用不同的启动方式，以达到节能效果。对于低压笼型大中型电机可采用软启动器启动，启动电流能在额定电流的2.5〜3.5倍之间可调，启动转矩平稳。

2. 电动机的调速与节能

在管桩生产中，各种设备如管桩离心成型设备、锅炉房的风机和水泵等正常运转所需的电能消耗都相当大，尤其是离心作业在管桩生产中是电能消耗的重点工序。目前，管桩生产中离心作业的调速普遍采用的是变频调速。变频调速是通过连续地改变供电电源频率，平滑地调节电动机的转速，具有结构简单、稳定可靠、调速精度高、启动转矩大、调速范围广、节能显著等优点。在管桩生产中的离心机、锅炉鼓风机引风机及水泵等设备上应用变频调速是行之有效的节能措施。

四、电能计量管理

电能消耗的多少是通过电能计量来评定的，设计中可选用多功能电力监控仪表，采用RS485总线技术进行数据传输，对全厂电能消耗进行实时监控，使管理人员及时了解各机电设备的能耗状况，从而发现可能存在的能耗漏洞，并采取合理的生产调度措施。

五、结语

管桩业是近年来快速发展的一个新兴行业，随着生产规模的不断扩大，对电力的需求量越来越大，能耗与发展的矛盾日益突出，作为二次能源的电能在管桩厂有着很大的节能潜力。电气节能是一项涉及到生产，管理，设计等多方面因素的系统工程，而电气设计是电气节能的源头，涉及到诸多环节的节能技术和措施。针对管桩业的工程特点及要求，在电气节能设计中要抓住重点、兼顾细节、注重近期、兼顾远期，采取有效的节能措施，挖掘最大的节能潜力，是有待进一步探索和研究的课题。