初探水利水電工程中的電氣節能設計

楊菊

【摘 要】低碳經濟理念的發展，使得水電、風電、光伏發電等一系列清潔可再生能源得到了普及，水利水電工程的數量不斷增加。做好水利水電工程的電氣節能設計，對于提升工程的運行效果意義重大，同時也能夠更好地迎合節能降耗的客觀要求。論文從水利水電工程電氣節能設計的意義出發，對其有效措施進行了分析和探討。

【Abstract】The development of the low carbon economy has made a series of clean and renewable energy sources have been popularized， such as hydropower， wind power， photovoltaic power generation， etc.， and the number of water conservancy and hydropower projects has been increasing. Electrical energy saving design of water conservancy and hydropower projects is of great significance for improving the operation effect of the project， and it can better meet the objective requirements of energy conservation and consumption reduction. Starting from the significance of electrical energy saving design of water conservancy and hydropower projects， this paper analyzes and discusses the effective measures.

【關鍵詞】水利水電工程；電氣節能；設計

【Keywords】water conservancy and hydropower projects； electrical energy saving； design

【中圖分類號】TV5 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）07-0160-02

1 引言

在經濟發展的帶動下，社會對于能源的需求不斷增大，能源供需矛盾越發突出。在這種情況下，我國的經濟發展開始從注重速度向著可持續發展以及綠色經濟的層面轉變，節能降耗成了一個普遍性問題。在水利水電工程中，做好電氣節能設計，能夠有效減少電氣設備在運行環節的能耗，為可持續發展的推進提供良好的保障。

2 水利水電工程電氣節能設計的意義

我國具備豐富的水利資源，為發展水利水電工程提供了優秀的基礎條件，尤其是在社會對于電力需求不斷增長的背景下，作為一種清潔可再生的能源，水電得到了前所未有的發展，水利水電工程的數量也在持續增加。在新時期，節能減排是經濟建設的首要任務，而在政府部門提出的“十二五”規劃中，也明確指出，應該大力推進節能減排改造，將綠色環保工程作為發展的核心所在。從電氣設備本身的運行分析，如果其長時間處于滿負荷或者超負荷狀態，很容易出現各種各樣的故障和問題，引發相應的風險事故，在這種情況下，就要求做好水利水電工程的節能降耗工作。通過對最新的電氣節能技術的應用，可以改進水利水電工程中存在的問題，在保證安全的同時，弱化風險隱患，將用電環節產生的能耗降到最低。因此，無論是利用電氣節能技術進行既有工程的改造，還是開展新工程的建設，都能夠取得良好的節能效果[1]。

3 水利水電工程電氣節能設計的措施

3.1 變壓器選型

在輸變電環節，變壓器是最為核心的設備，同時也是能耗大戶。相關統計數據表明，變壓器損耗占據了系統總發電量的10%，降損潛力巨大。為了更好地推動《中華人民共和國節約能源法》的實施，國家標準管理委員會于2006年頒布了《三相配電變壓器能效限定值及節能評價值》的相關標準，對變壓器選型進行了簡要說明，以期提升變壓器運行的穩定性和可靠性，降低其在運行過程中的能源消耗。從變壓器損耗類型分析，可以分為兩種，一是空載損耗，主要由變壓器設備本身的鐵芯材質和內部結構決定；二是負載損耗，通常取決于導體的截面以及線圈的材質。在技術發展的帶動下，變壓器的結構越發合理 ，使用的材料也在不斷改進，節能型變壓器逐漸在市場中嶄露頭角，能夠非常有效地降低變壓器的運行能耗，以非晶合金鐵芯變壓器為例，其空載損耗僅為常規變壓器的1/5。就目前而言，應用最為廣泛的節能變壓器是S11系列變壓器，與之前的S9系列相比，負載損耗基本相同，但是空載損耗降低了75%以上，與常規變壓器相比，具有自重小、噪音低、效率高、抗沖擊等優點，節能效果顯著。因此，在水利水電工程電氣節能設計中，應該優先選擇節能型變壓器[2]。

3.2 系統方案設計

在對供配電系統進行設計時，需要考慮用電負荷的分布狀況及負荷等級，以確保系統能夠保證最佳的運行狀態，盡可能減少運行環節的能源消耗，實現節能減排的預期目標。在對供配電方案進行設計時，需要關注幾個方面的問題：一是必須保證系統結構簡單，穩定性好，同一電壓等級供電系統的變配電級數以一級或者兩級為最佳，避免變配電級數過多導致電能損耗增大的問題；二是必須確保供電電壓合理，在其他條件相同的情況下，電壓越高則損耗越小，考慮到水利水電工程的裝機容量較大，應該優先選擇高壓電機來減少啟動電流對于電網的沖擊；三是應該將變電所設置在負荷中心附近，對配網進行合理布局，確保低壓供電的半徑不超過200m，減少線損，提升供電質量；四是應該從負荷情況出發，對變壓器的容量和數量進行明確，保證變壓器的接線可以滿足負荷變化的要求，在進行變壓器投切時，不僅需要滿足基本的性能需求，還應該關注其運行的經濟性，減少不必要的損耗；五是應該適當提高系統功率因數，在必要的情況下，可以進行無功補償，以此來減少變壓器和線路引發的損耗[3]。endprint

3.3 輔助控制系統設計

在水利水電工程電氣節能設計中，輔助控制系統包括了公用設備控制系統、通風空調控制系統、閘門啟閉控制系統以及機組輔助系統等，系統主要的可控制對象是電動機。為了能夠在保證電動機穩定可靠運行的前提下，降低其在運行過程中的能耗，需要做好設備選型溝通，并對控制系統進行優化設計。可以根據電動機的實際運行工況，對其啟動方式進行合理選擇：在公用設備控制系統和記住輔助系統中，可以采用軟啟動器啟動，其他系統可以選擇軟啟動器啟動，也可以選擇變頻器啟動。通過這樣的方式，能夠對電動機的啟動特性進行改善，有效降低啟動過程中的瞬時電流，在保證電網穩定安全運行的同時，也可以有效滿足水利水電工程節能降耗的需求。

3.4 照明節能設計

光源的選擇是照明節能設計的關鍵所在，具體來講，可以根據不同工作場所的需求，選擇不同的光源，實現節能降耗，同時不能影響照明的質量[4]。具體來講，照明節能設計的措施包括以下幾點：

①自然光的利用：在進行電氣節能設計時，應該加強與土建工程等的相互配合，實現對于自然光的充分利用，通過自然光與人工光源的相互配合，達到良好的節能效果。

②高效光源的選擇：在對照明高效光源進行選擇時，應該以發光效率高、啟動方便、使用壽命長、性價比高等為基本原則，根據不同的場所選擇不同的光源。例如，在室內操作間，可以選擇熒光燈；在科研部門，可以選擇高壓鈉燈；在機械車間，可以選擇高頻無極熒光燈。參考《建筑照明設計標準》的相關要求，在對高效光源進行選擇時，還需要關注幾個方面的內容：一是如果安裝高度較低，可以選擇光效良好、顯色性強的熒光燈，而且如果沒有特殊要求，應該選擇標準的直管熒光燈，便于進行更換；二是在燈具安裝高度較高的場所，如果環境對于顯色性有著較高的要求，可以選擇陶瓷金鹵燈；如果沒有特殊的顯色要求，則可以選擇中顯色高壓鈉燈；三是在安裝高度較高，同時維護不便的場所，優先選擇高頻無極熒光燈，這種燈具的光效高，顯色性好，而且使用壽命較長。

③綠色環保照明：在照明節能設計中，不僅強調節能，還應該關注綠色環保，避免燈光對于生產生活的影響。因此，在水利水電工程照明設計中，需要在關注基本照明需求的同時，考慮照明效果，確保設計能夠切實滿足不同場所對于照度、色溫等的不同需求[5]。

4 結語

在水利水電工程中，電氣節能設計非常重要，關系著節能降耗的順利實現。對于設計人員而言，應該從工程的實際情況出發，做好電氣設計方案的選擇，從可靠性、安全性、經濟性以及節能性等方面進行綜合考慮，盡可能減少不必要的電能損耗，實現節能的預期目標，推動水利水電工程的穩定健康發展。

【參考文獻】

【1】王麗花.水利工程電氣節能設計問題與思考[J].中外企業家，2013（11）：223.

【2】劉俊青，唐演.淺議水利水電工程電氣節能設計[J].水能經濟，2015（23）：25.

【3】藍雪梅.淺議水利水電工程電氣節能設計[J].通訊世界，2015（23）：195-196.

【4】何克拉.關于水利水電工程電氣節能設計的應用分析[J].水能經濟，2016（5）：31-32.

【5】李樹國.水利水電工程電氣節能設計研究[J].科技經濟導刊，2016（8）：65.endprint