泵站工程中電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能措施探究

邵 茜

（安徽省茨淮新河工程管理局 懷遠(yuǎn) 233400）

泵站是水利工程中的主要組成內(nèi)容，在水利工程設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中需注重泵站節(jié)能情況，這是由于泵站節(jié)能效果關(guān)乎水利工程整體能耗。水利工程項(xiàng)目建設(shè)需關(guān)注如何在保持保障功能的基礎(chǔ)上減少能源損耗，這就要求在電氣設(shè)計(jì)階段需實(shí)施節(jié)能優(yōu)化，不僅有助于水利工程項(xiàng)目在運(yùn)營(yíng)中提高經(jīng)濟(jì)效益，也可以展現(xiàn)其在社會(huì)效益層面的作用。

1 泵站工程中電動(dòng)機(jī)的節(jié)能措施分析

減少泵站使用過(guò)程中的能耗，關(guān)鍵在于減少電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的能源消耗。結(jié)合項(xiàng)目運(yùn)行實(shí)踐情況可以發(fā)現(xiàn)，泵站電動(dòng)機(jī)的損耗量占整個(gè)泵站工程的能耗量的一半以上，因此需要電氣設(shè)計(jì)人員關(guān)注如何提高電動(dòng)機(jī)節(jié)能性，綜合參照理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可從下述方面實(shí)施節(jié)能對(duì)策：

（1）在泵站工程項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)中，需選定具有節(jié)能特征的專用電機(jī)設(shè)備，整體設(shè)計(jì)方案需滿足該工程項(xiàng)目的運(yùn)行需要，從成本投入、性價(jià)比等角度出發(fā)，考慮選擇是同步電機(jī)或異步電機(jī)。通常若電機(jī)容量高于800kW，則一般需配置電網(wǎng)適應(yīng)水平較強(qiáng)、同步功率因素較高的電機(jī)。目前不少水利工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中仍選擇異步電機(jī)，如單機(jī)容量高于1600kW 的太浦河泵站。在電機(jī)選用時(shí)，需根據(jù)泵站使用環(huán)境差異完成電機(jī)選擇，如選擇異步電機(jī)，需盡可能選用鼠籠型，但若計(jì)算發(fā)展鼠籠型無(wú)法滿足實(shí)際需要，則需選用繞線型。

（2）電機(jī)設(shè)備在使用過(guò)程中需注重分析能耗比優(yōu)勢(shì)，從而提升泵站工程項(xiàng)目整體作業(yè)效率。如在設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)異步電機(jī)性能作出研究，若有功損耗中出現(xiàn)不變損耗和可變損耗一致時(shí)，異步電機(jī)具備最為出色的能耗比，而該情況所獲的結(jié)果往往并不處于電機(jī)功率額定范圍中。通常電機(jī)額定功率處于75%～100%時(shí)，電機(jī)能夠具備最高運(yùn)行效率。在實(shí)際項(xiàng)目電機(jī)額定容量設(shè)計(jì)時(shí)，需將電機(jī)負(fù)荷有效控制于80%～90%之間，以減少能耗比數(shù)值。如果電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間處于能耗比過(guò)低的狀態(tài)，不光會(huì)導(dǎo)致工程運(yùn)行成本提升，也會(huì)降低電機(jī)使用壽命。

（3）優(yōu)先選定直接啟動(dòng)方式。在泵站工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先考慮配置直接啟動(dòng)功能的電機(jī)，若直接啟動(dòng)難以滿足電機(jī)端電壓需求，則可運(yùn)用減壓?jiǎn)?dòng)的途徑。實(shí)踐表明，常規(guī)的電機(jī)啟動(dòng)模式具有不少劣勢(shì)，如在啟動(dòng)階段形成的電流會(huì)高于額定電流五倍多，這不僅導(dǎo)致電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生繞組所處的溫度環(huán)境出現(xiàn)劇烈變化，也會(huì)引起絕緣老化；電網(wǎng)電壓突然猛烈下降，或電壓未超過(guò)0.85Un額定電壓，則會(huì)對(duì)電機(jī)運(yùn)行造成干擾，且在啟動(dòng)階段會(huì)引發(fā)能量大量損耗，致使電能出現(xiàn)浪費(fèi)。尤其是在電機(jī)需要頻繁啟動(dòng)時(shí)該現(xiàn)象更為顯著。因此進(jìn)入新世紀(jì)后，大多數(shù)新建水利項(xiàng)目泵站電機(jī)選用軟啟動(dòng)或減壓?jiǎn)?dòng)的途徑完成啟動(dòng)，這一方面可以避免大電流對(duì)絕緣造成的沖擊，也可以減少電機(jī)維護(hù)檢修頻率，使得電機(jī)壽命得到延長(zhǎng)。從總體角度而言，在選定泵站電動(dòng)機(jī)時(shí)，可從多個(gè)渠道作出考量，電氣設(shè)計(jì)人員須需結(jié)合泵站運(yùn)行環(huán)境和項(xiàng)目實(shí)際需要，選定匹配度最高的電機(jī)類型，這不僅可以顯著提升電機(jī)使用效率，也可以達(dá)成節(jié)能效果。

2 泵站工程中供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施分析

在泵站工程設(shè)計(jì)中，需根據(jù)泵站中容量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷范圍、供電距離、分布情況，對(duì)供電系統(tǒng)作出科學(xué)設(shè)計(jì)，確保供配電過(guò)程中安全、穩(wěn)定、便捷，各項(xiàng)電力供應(yīng)能耗比出色，從而在滿足供配電系統(tǒng)有效運(yùn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)技能。具體可采取下述對(duì)策：

（1）需明確供配電系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)參數(shù)，通?？苫谧罴沿?fù)載系數(shù)法計(jì)算獲得變壓器容量，并結(jié)合投資規(guī)模、運(yùn)行壽命等考慮，為泵站選定合適的配供電環(huán)境。因此設(shè)計(jì)人員需選定質(zhì)量穩(wěn)定、操作便捷、配套設(shè)施完善的配供電系統(tǒng)。

（2）在同電源電壓的環(huán)境下，電壓所需能耗與電壓之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，即電壓提升、能耗下降。國(guó)內(nèi)小型泵站配置的電機(jī)功率往往低于200kW，因此可配置380V 低壓電機(jī)；大中型泵站配置的電機(jī)功率往往高于280 千瓦，因此可配置10kV 高壓電機(jī)。如果電機(jī)功率處于持在200～200kV 范圍，則需結(jié)合理論知識(shí)和技術(shù)分析計(jì)算出預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益，并以此為基礎(chǔ)選定合適電源電壓。

（3）泵站在進(jìn)行電力線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)潔、穩(wěn)定，通?？蛇\(yùn)用單母線途徑或母線分段的途徑完成對(duì)接，電力供應(yīng)、系統(tǒng)電壓對(duì)應(yīng)的分布序列應(yīng)滿足二級(jí)以內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，以此減少能耗損失。

此外，需根據(jù)電容器實(shí)際布置情況進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備配置，從而減少線路運(yùn)行環(huán)節(jié)導(dǎo)致的損耗，這不僅有助于對(duì)電壓損失作出一定補(bǔ)償，也可以顯著提高由于完善配電線路系統(tǒng)所形成的經(jīng)濟(jì)層面效益。

3 泵站工程中線路的節(jié)能措施分析

水利工程運(yùn)行所涉及的內(nèi)容較多，相應(yīng)的線路自身能源損耗也不可直接忽略，因此在電氣設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)工作人員需對(duì)線路布局后引發(fā)的線路能耗作出分析，并落實(shí)節(jié)能對(duì)策，具體可選用下述幾項(xiàng)方法：

（1）選用電阻率相對(duì)較低的線纜。相比其他常見材料，銅芯線纜具有成本合適、電阻率較低的特點(diǎn)，因此能夠滿足泵站項(xiàng)目使用需要。但相對(duì)而言，銅芯電纜仍具有成本較高的不足，通常目前一般運(yùn)用在關(guān)鍵性較高的泵站項(xiàng)目中，以在確保項(xiàng)目運(yùn)行的前提下節(jié)省成本費(fèi)用。

（2）泵站工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需考慮線路長(zhǎng)短，在確保項(xiàng)目正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上盡量減少線纜總規(guī)模。因此電氣設(shè)計(jì)人員需結(jié)合泵站結(jié)果、運(yùn)行需要、使用壽命等內(nèi)容，在線纜分布、種類選定時(shí)需關(guān)注如何減少電纜長(zhǎng)度，并科學(xué)布置變壓器位置，在運(yùn)輸途中的電能損耗得到有效控制，這也有助于提升泵站經(jīng)濟(jì)效益。

（3）選擇合適的電纜截面和導(dǎo)線截面。在泵站項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)工作人員需考慮電纜、導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的截面，以切實(shí)降低能源損耗。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需結(jié)合泵站工程運(yùn)行需要，明確電纜運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，并以此為基礎(chǔ)結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益、電流密度等指標(biāo)確定截面數(shù)值。

（4）按規(guī)范運(yùn)用各項(xiàng)設(shè)備。泵站項(xiàng)目通常需滿足較長(zhǎng)的使用壽命需要，在補(bǔ)償柜上配置自動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備能夠有效減少能耗支出，設(shè)計(jì)工作人員需提升配電系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的功率因素，如果自然功率難以滿足電網(wǎng)接入需要，則可在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)配置專項(xiàng)補(bǔ)償設(shè)備，從而提升電網(wǎng)功率因素，依托此途徑可以顯著減少線路損耗量以及變壓器端出現(xiàn)的能源損耗。這些專用補(bǔ)償設(shè)備具有無(wú)功功率特征，在泵站項(xiàng)目運(yùn)行中，可根據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)際情況，電子設(shè)備會(huì)由于負(fù)荷非線性高次諧波的存在，使得電力系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的無(wú)功能耗顯著提升。由此可見，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)諧波產(chǎn)生的具體區(qū)域，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)加入濾波設(shè)備以及諧波測(cè)定設(shè)備，以盡可能降低諧波帶來(lái)的能耗損耗，從而達(dá)成節(jié)能目的。

4 結(jié)語(yǔ)

總體而言，泵站是水利工程項(xiàng)目節(jié)能降耗的主體，減少泵站能耗能夠大幅降低水利工程整體能源損耗。這就需要泵站項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)人員充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，從多個(gè)角度出發(fā)作出分析，結(jié)合數(shù)據(jù)對(duì)比和實(shí)踐論證，逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，盡可能減少泵站能耗，從而為水利工程運(yùn)行提供電力保障，在展現(xiàn)工程經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)更好實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益■