水利工程泵站電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施探討

【摘要】本文主要闡述了水利工程泵站設(shè)計(jì)過程中需要注意和采取的節(jié)能措施以及重要節(jié)能產(chǎn)品的選擇和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電機(jī)節(jié)能；供配電節(jié)能；主接線；線路

1、供配電系統(tǒng)節(jié)能

根據(jù)泵站用電負(fù)荷容量，供電距離及其分布，用電設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷等級，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)，盡量做到簡單可靠，操作方便，保證供配電系統(tǒng)在運(yùn)行中的損耗減至最低，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能的目的。

1.1 負(fù)荷等級的確定以及負(fù)荷計(jì)算，是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)

利用最佳負(fù)載系數(shù)法確定變壓器容量，綜合考慮初始投資和年運(yùn)行時(shí)間及費(fèi)用，選擇節(jié)能變壓器和高性能開關(guān)設(shè)備，確保系統(tǒng)安全、可靠，實(shí)現(xiàn)泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

變壓器經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)載率宜為0.7-0.8。選取容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的變壓器，使其工作在高效低耗區(qū)內(nèi)；在選擇變壓器時(shí)，應(yīng)選用節(jié)能環(huán)保、低損耗、低噪音的變壓器，并選Dyn11的接線組別，使變壓器容量在三相不平衡負(fù)荷下得以充分利用，并有利于抑制三次諧波電流。根據(jù)泵站工作制度，可以設(shè)置主變壓器和站用變壓器，在非運(yùn)行期間，主變壓器退出運(yùn)行，投入站用變壓器，以減少主變壓器輕載損耗或空載損耗。

1.2 合理選擇供電電壓

在同等情況下，電壓越高，損耗越小。對于小型泵站，水泵配套電機(jī)功率一般在200kW以下，通常選用380V低壓電動機(jī)，對于大、中型泵站，水泵配套電機(jī)功率一般大于等于280kW，通常選用10kV（6kV）高壓電動機(jī)，當(dāng)電機(jī)功率在200-280kW時(shí)，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定采用何種供電電壓。

1.3 電氣主接線應(yīng)盡量簡單可靠

通常采用單母線或單母線分段接線方式，同一電壓等級供配電系統(tǒng)變配電級數(shù)不宜多于兩級，盡量減少因變配電級數(shù)過多而產(chǎn)生的電能損耗，并設(shè)置電容器無功補(bǔ)償裝置，降低線路運(yùn)行電流，減少線路損耗，供電線路的電壓損失應(yīng)滿足規(guī)范的允許值，這在一定程度上提高了供電網(wǎng)絡(luò)的供電質(zhì)量及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

2、電動機(jī)的節(jié)能

在泵站工程中，要減少泵站用電損耗，必須先降低電動機(jī)的損耗，因?yàn)樗秒妱訖C(jī)的損耗占泵站用電損耗的比例最大，因此電動機(jī)的節(jié)能降損是必須認(rèn)真思考的重要內(nèi)容。

2.1 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用高效節(jié)能的電動機(jī)

應(yīng)根據(jù)工程要求和特點(diǎn)，進(jìn)行多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇異步電動機(jī)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇鼠籠型異步機(jī)，只有在起動計(jì)算后，認(rèn)為鼠籠型異步電動機(jī)無法滿足起動要求時(shí)，才可選擇繞線型異步電動機(jī)。

2.2 減少電動機(jī)電能損耗的主要途徑

減少電動機(jī)電能損耗的主要途徑是提高電動機(jī)的工作效率和功率因數(shù)，異步電動機(jī)的有功損耗中的不變損耗和可變損耗相等時(shí)效率最高，此時(shí)，不在電機(jī)功率的額定值。通常電動機(jī)在額定功率的75%-100%運(yùn)行時(shí)效率最高，在選用電動機(jī)額定容量時(shí)，應(yīng)將負(fù)荷率控制在0.8-0.9范圍內(nèi)，避免“大馬拉小車”，除了浪費(fèi)能源外，還容易造成設(shè)備的損壞。

2.3 電機(jī)啟動應(yīng)優(yōu)先采用直接啟動

如果用直接啟動方式不能滿足電動機(jī)端電壓要求時(shí)，可以采用降壓啟動方式。傳統(tǒng)的啟動方式存在許多弊端，如啟動電流高達(dá)額定電流的5-7倍，造成電動機(jī)繞組因過熱引起高溫，從而加速絕緣老化；供電網(wǎng)絡(luò)電壓降過大，當(dāng)電壓小于或等于0.85Un時(shí)，影響其它設(shè)備的正常使用；啟動時(shí)能量損失過大，浪費(fèi)電能，尤其是頻繁啟動時(shí)更費(fèi)。因此，近幾年來水泵電機(jī)一般都是采用軟啟動降壓啟動方式，可以避免大電流啟動沖擊造成對電機(jī)絕緣的影響，減少電動機(jī)維修量，節(jié)約維修費(fèi)用，延長電機(jī)壽命。

3、線路節(jié)能

在工程運(yùn)行中，線路上的電能損耗相當(dāng)可觀，減少線路損耗的措施有以下幾點(diǎn)：

3.1 采用銅芯線纜

盡量選用電阻率較小的銅芯線纜，同時(shí)結(jié)合節(jié)約用銅的原則，在較重要的泵站應(yīng)采用銅芯線纜。

3.2 減少線纜長度

在泵站工程中，副廠房一般靠近主廠房布置，變配電室通常布置在副廠房內(nèi)，設(shè)備布置時(shí)盡量按照接線順序布置變配電裝置室，將高壓配電室布置在終端桿側(cè)，并將主機(jī)柜盡量靠近主電機(jī)，以便布線和接線方便，理順，線路最短，線路損耗最低。

3.3 合理選擇電纜、導(dǎo)線的截面

在滿足允許載流量、允許電壓損失等各種技術(shù)指標(biāo)的前提下，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行需要，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇線纜的截面，并應(yīng)從降低電能損耗、減少投資和節(jié)約有色金屬等方面綜合衡量。

3.4 合理提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)

利用補(bǔ)償柜上的自動補(bǔ)償控制裝置，在水泵電機(jī)選定的情況下，若自然功率因數(shù)達(dá)不到接入電網(wǎng)要求時(shí)，無功功率補(bǔ)償裝置自動投入運(yùn)行，提高電網(wǎng)功率因數(shù)，進(jìn)一步減少線路及變壓器的損耗，在泵站電氣設(shè)計(jì)中通常采用電機(jī)分散就地補(bǔ)償和母線集中補(bǔ)償兩種方式，也可根據(jù)工程具體情況具體分析。

4、自動化控制

對于大、中型泵站，應(yīng)設(shè)置綜合自動化控制系統(tǒng)，采用網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在同一人機(jī)界面組態(tài)平臺下，工業(yè)電視監(jiān)視與計(jì)算機(jī)監(jiān)控一體化，實(shí)現(xiàn)泵站設(shè)備的計(jì)算機(jī)自動化監(jiān)視、測量、故障診斷、控制保護(hù)和信息管理，提高泵站設(shè)備安全運(yùn)行管理自動化水平，大幅度提高泵站、閘門的運(yùn)行智能化程度，降低管理和運(yùn)行成本，確保設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性和持久性。

5、照明節(jié)能設(shè)計(jì)

照明節(jié)能設(shè)計(jì)在保證照度要求和不降低照明質(zhì)量的前提下，應(yīng)選用節(jié)能燈具，照度達(dá)到規(guī)范要求的情況下盡可能地減少照明系統(tǒng)的光能損失。

《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2OO4）和《給水排水設(shè)計(jì)手冊》第二版，第8冊均給出了各廠房和工作房間的功率密度值（LPD），該設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照規(guī)范和手冊上的功率密度值進(jìn)行控制，在滿足照度的要求下，均只達(dá)到規(guī)定的目標(biāo)功率密度值的70%-80%。

6、結(jié)束語

本文介紹了在泵站工程電氣設(shè)計(jì)中的主要幾種節(jié)能措施，其它的節(jié)能措施還有照明節(jié)能、弱電節(jié)能等。為了使泵站在管理和運(yùn)行過程中能節(jié)省最大的運(yùn)行費(fèi)用，泵站在電氣設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)進(jìn)行多種設(shè)計(jì)方案比較，選擇節(jié)能、性能優(yōu)良產(chǎn)品，并在安全、可靠、合理的情況下實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

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