水利工程電氣節(jié)能設計探討

鄧大龍 趙士鵬 張丹

摘?要：社會的快速發(fā)展加大了對各類資源和能源的需求，使社會范圍內(nèi)的資源和能源供給問題日益突出?？焖侔l(fā)展的經(jīng)濟和資源、能源應用的不平衡引起了廣泛的重視，社會經(jīng)濟發(fā)展也逐漸從追求速度轉(zhuǎn)變到追求綠色的可持續(xù)發(fā)展。因此，要求水利水電工程在發(fā)展建設過程中需要采取一種低碳環(huán)保的電氣使用節(jié)能方式，從而確保水利水電工程更加符合可持續(xù)發(fā)展需求。

關鍵詞：水利工程;電氣節(jié)能;原則

一、 電氣節(jié)能設計的基本原則

（一）應滿足基本的功能需求

在進行電氣節(jié)能設計時，制訂與設計的方案應充分滿足工程的基本功能與需求。比如，設計人員在對電動機進行選擇時，應先考慮是否可以滿足實際的工作需求，再去考慮其是否可以節(jié)能降耗;如果它無法滿足正常的工作需求，其所具有的節(jié)能功能就缺乏相應的實際價值與意義。因此，在對工程進行設計時，必須優(yōu)先考慮是否可以滿足基本的功能與需求。

（二）經(jīng)濟性原則

節(jié)能的主要目的就是降低經(jīng)濟方面的投入。因此，節(jié)能的設計階段必須要確保其科學性和合理性。節(jié)能設計工作者，必須保證節(jié)能編制計劃的可行性，利用項目節(jié)能設計的形式達到節(jié)能目的，不可以僅僅為了節(jié)能去節(jié)能，導致設計出的工程不符合標準，將會促使產(chǎn)生更大的投入成本。

二、 水利工程電氣節(jié)能設計

（一）水利工程供配電節(jié)能設計

在進行水利工程供配電設計過程當中，首先要確定項目的負荷等級，明確負荷分布及負荷容量等，根據(jù)這些內(nèi)容以及用電設備特點進行供配電方案的詳細設計，保證在滿足正常功能的前提下，實現(xiàn)有效的能源節(jié)約，同時也降低生產(chǎn)過程當中能源的損耗。在設計中主要考慮以下幾點：（1）在進行供配電系統(tǒng)設計時，應確保簡單可靠的原則，設備的過度或者是系統(tǒng)的復雜，就有可能會造成電能無必要的損耗。所以設計簡單可靠的供配電系統(tǒng)能夠有效降低電能的損耗，比如用電設備較多的水電站，很多設備電壓等級有不同的選擇，在設計時應盡量減少不同的電壓等級，系統(tǒng)及設備方面得到簡化，減小系統(tǒng)的復雜性，避免多級供電造成的變電設備損耗以達到節(jié)能效果;（2）在進行整體系統(tǒng)設計時，各負荷盡量靠近供配電設備布置，合理安排電纜走向，避免由于線路過長而造成的損耗。對于供配電設計中的電纜的選擇，除了要根據(jù)載流量、壓降等技術要求選擇合理的電纜截面以外，還要考慮降損、節(jié)約有色金屬等方面;（3）根據(jù)設計的供配電系統(tǒng)用電設備的負荷量，科學合理地進行變壓器的選擇，對變壓器的容量及臺數(shù)等進行優(yōu)化，使之能夠經(jīng)濟靈活的投切運行，保證變壓器在正常工作過程當中具有良好的工作狀態(tài)。

（二）水利工程機電設備節(jié)能設計

1. 變壓器選擇

變壓器在水利水電工程輸配電耗能中占據(jù)較大的比例，總體耗能較大。為此，水利水電工程的節(jié)能設計需要科學設計和優(yōu)化變壓器的參數(shù)。在變壓器生產(chǎn)工藝和制造水平的不斷提升下，變壓器的性能參數(shù)也得到了改善。在整個水利水電工程中，人們開始選擇應用低能耗系列變壓器，并在滿足水電站用電需求和最大負荷要求的基礎上優(yōu)化變壓器的運行方式。在技術的發(fā)展支持下變壓器的結(jié)構(gòu)也變得更加合理，使用的材料也不斷改善，節(jié)能變壓器成為一種流行的應用型號?，F(xiàn)階段，應用最為廣泛的變壓器型號是S11變壓器，和之前的S9型號變壓器相比，負載荷載損耗基本相同，但是空載損耗基本上降低了75%左右。且這個型號的變壓器和以往型號的變壓器相比具備自身重量小、噪聲低、使用效率高的良好效果。

2. 電動機選擇

水利工程中通風空調(diào)控制系統(tǒng)、機組輔助系統(tǒng)、閘門啟閉機控制系統(tǒng)，水泵控制系統(tǒng)等，控制對象主要為電動機，電動機是直接的大容量耗能設備，為了使電動節(jié)能降耗，必須優(yōu)化控制系統(tǒng)設計和設備選型。電動機選擇應提高電動機功率因素，降低無功損耗，選用高效率電動機，并且應合理選擇電動機啟動方式。對功率較大的電動機可以采用變頻調(diào)速器，可提高電機在輕載時的效率，達到節(jié)能的目的，但設備價格偏高，在應用中受到一定的限制。另一種節(jié)能方式是采用軟啟動器，它啟動平穩(wěn)，啟動電流不超過3倍，可保證電網(wǎng)電壓的波動在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，同樣達到節(jié)能的目的。

（三）照明設計

1. 合理利用自然光

在進行水利工程設計時，需根據(jù)實際的地理、地質(zhì)情況，做出最為科學、合理的水利工程方案與規(guī)劃;其中最為關鍵的一點在于，應充分、全面地對當?shù)氐牡匦?、地質(zhì)等因素進行研究與利用。而進行照明節(jié)能系統(tǒng)的設計也應遵循這一原則，根據(jù)實際的照明情況，充分發(fā)揮自然光的作用，借此達到降低能耗、節(jié)約資源的目的。因此，設計人員應在充分利用自然采光，并滿足照明需求的同時，最大限度控制電能照明設備的應用。

2. 選擇高效光源進行應用

選用高效的照明器材可謂電氣節(jié)能設計的基礎。根據(jù)工作場所的要求，需要選用控光性能合理，反射系數(shù)高，透射系數(shù)合理，控光性能過管的燈具。在目前的技術條件下，選擇緊湊型熒光燈逐漸取代傳統(tǒng)的白熾燈，可以節(jié)省電力資源達到七成以上。目前已經(jīng)運用得極為廣泛。運用低耗能鎮(zhèn)流器，如電子鎮(zhèn)流器，取代傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器，對于電力的節(jié)省也是非常明顯的。

三、 結(jié)語

綜上所述，作為現(xiàn)階段工程建設中的重要內(nèi)容，水利工程的電氣節(jié)能設計是極為重要的。因此，電氣設計工作人員應做好全面、充分的準備工作，再進行電氣節(jié)能設計;同時，需從安全性、穩(wěn)定性以及可靠性等方面著手，選擇低能耗的設備與設施，從而實現(xiàn)降低能耗的設計目標，促進經(jīng)濟效益的全面提升。

參考文獻：

[1]羅利磊.淺議水利水電工程電氣節(jié)能設計[J].建材與裝飾，2017（30）.

作者簡介：鄧大龍，趙士鵬，張丹，天津市水利勘測設計院。