水利水電工程電氣節(jié)能方案與實(shí)現(xiàn)途徑分析

楊天煜

摘? 要：我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得電力需求大幅上升，受南北地區(qū)發(fā)展差異的影響，電力供應(yīng)不平衡問題日益嚴(yán)重。為了更好地滿足電力資源的有效利用，同時(shí)響應(yīng)低碳環(huán)保的發(fā)展政策，文章立足于目前某水利水電工程電氣使用存在的問題，從供配電系統(tǒng)、變壓器、照明系統(tǒng)等方面具體分析水利水電工程電氣節(jié)能實(shí)現(xiàn)途徑。

關(guān)鍵詞：水利水電工程;電氣節(jié)能;方案設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TV222 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）21-0144-02

Abstract： The rapid development of social economy in China has led to a sharp increase in power demand. Affected by the development differences between the north and the south， the imbalance of power supply is becoming more and more serious. In order to better meet the effective utilization of power resources and respond to the development policy of low-carbon environmental protection， this paper is based on the problems existing in the electrical use of a water conservancy and hydropower project at present. The realization ways of electrical energy saving in water conservancy and hydropower projects are analyzed from the aspects of power supply and distribution system， transformer， lighting system and so on.

Keywords： water conservancy and hydropower engineering; electrical energy saving; scheme design

社會(huì)的快速發(fā)展加大了對(duì)各類資源、能源的需求，由此使得社會(huì)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(jì)和資源、能源應(yīng)用的不平衡引起了廣泛重視，社會(huì)經(jīng)濟(jì)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?；谶@樣的發(fā)展要求水利水電工程在發(fā)展建設(shè)的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的發(fā)展更加符合可持續(xù)發(fā)展的原則。

1 水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)基本原則

在水利水電工程節(jié)能設(shè)計(jì)工作中要嚴(yán)格遵循以下幾個(gè)方面的原則：第一，環(huán)保原則。水利水電工程的節(jié)能設(shè)計(jì)需要滿足環(huán)境保護(hù)的基本要求。第二， 功能要求。在進(jìn)行水利水電工程節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中還需要充分考慮整個(gè)房屋建筑的功能需求，不能因?yàn)槊つ孔非蠊?jié)能效果而影響整個(gè)水利水電工程的正常功能。第三，合理性。水利水電工程節(jié)能設(shè)計(jì)的本質(zhì)目的是節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本，為此，在實(shí)際的設(shè)計(jì)操作中需要將節(jié)能環(huán)保的施工方案貫徹工程施工全過程。

2 水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的基本意義分析

我國(guó)擁有豐富的水利資源，這些豐沛的水利資源為水利水電工程的發(fā)展建設(shè)創(chuàng)設(shè)了良好的基礎(chǔ)條件，特別是在社會(huì)發(fā)展對(duì)電力需求不斷增長(zhǎng)的背景下， 水利資源作為一種清潔、可再生資源，得到了巨大的發(fā)展。隨著社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展，水利水電工程的發(fā)展建設(shè)數(shù)量也在不斷增加，在低碳環(huán)保發(fā)展的背景下節(jié)能減排成為整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要任務(wù)。同時(shí)，在政府部門提出的十二五發(fā)展規(guī)劃中，也明確的提出在新的歷史時(shí)期需要積極推進(jìn)節(jié)能減排的改造措施，將綠色環(huán)保施工理念作為整個(gè)工程發(fā)展建設(shè)的核心內(nèi)容。從電氣設(shè)備的運(yùn)行發(fā)展實(shí)際情況來看，如果電氣設(shè)備處于長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)就會(huì)出現(xiàn)各種類型的故障問題，并相繼的引發(fā)一系列風(fēng)險(xiǎn)事故。這樣的情況下在水利水電工程發(fā)展建設(shè)過程中需要做好相應(yīng)的節(jié)能降耗工作。在水利水電工程施工過程中通過使用最新的電氣節(jié)能技術(shù)形式能夠改進(jìn)整個(gè)水利水電工程施工現(xiàn)存問題，在確保整個(gè)工程施工質(zhì)量的情況下減少工程施工建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)和施工建設(shè)能源消耗。

3 工程概述

某水利水電站工程是在灌溉渠道上建設(shè)的一個(gè)水電站，設(shè)計(jì)發(fā)電量為每秒87立方米，水頭設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為10.5米，裝機(jī)總?cè)萘繛?MW。長(zhǎng)期以來，該水電站的平均發(fā)電量為每小時(shí)4247萬千瓦，年用電5311小時(shí)。

4 該水利水電工程電氣節(jié)能存在的問題

4.1 電氣節(jié)能制度不完善

制度是約束和規(guī)范水利水電工程電氣節(jié)能發(fā)展的重要關(guān)鍵，也能夠?yàn)樗娬倦姎夤?jié)能設(shè)計(jì)提供必要參考。但是從發(fā)展實(shí)際情況來看，本文所研究的水利水電工程電氣設(shè)計(jì)缺乏相關(guān)制度的規(guī)范，特別是電氣設(shè)計(jì)十分不規(guī)范，使得電力資源的使用不符合節(jié)能環(huán)保的要求。

4.2 節(jié)能產(chǎn)品研發(fā)落后

本文所研究的水利水電工程電氣節(jié)能研發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品滯后，突出表現(xiàn)為電氣節(jié)能產(chǎn)品研發(fā)人員缺乏節(jié)能意識(shí)，且產(chǎn)品的研發(fā)缺乏先進(jìn)技術(shù)、資金和人員的支持，創(chuàng)新能力較差。

4.3 設(shè)計(jì)人員缺乏節(jié)能意識(shí)

電氣節(jié)能設(shè)計(jì)人員普遍缺乏節(jié)能環(huán)保意識(shí)，在進(jìn)行電氣技能設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)㈥P(guān)注的重點(diǎn)放在水利水電工程施工效益的獲得上，沒有對(duì)電氣是否節(jié)能予以足夠的重視，最終導(dǎo)致電氣節(jié)能設(shè)計(jì)不充分。

5 該水利水電工程電氣節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

5.1 科學(xué)設(shè)計(jì)節(jié)能變壓器的參數(shù)

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(shè)計(jì)需要科學(xué)設(shè)計(jì)和優(yōu)化變壓器的參數(shù)。根據(jù)本文所研究水利水電工程在電網(wǎng)中的位置、裝機(jī)容量、裝機(jī)臺(tái)數(shù)和技術(shù)研究比較選擇在工程應(yīng)用高性價(jià)比的發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線方案和單母線接線電氣主接線方案，在電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中優(yōu)先選擇國(guó)家推薦的損耗較低的電力電壓器產(chǎn)品，由此在整個(gè)工程電氣發(fā)展中降低了電能損耗。不僅如此，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(gè)水利水電工程中，人們開始選擇應(yīng)用低能耗的10系列變壓器，并在滿足水電站用電需求和最大負(fù)荷要求的基礎(chǔ)上優(yōu)化變壓器的運(yùn)行方式。在技術(shù)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(yīng)用型號(hào)?，F(xiàn)階段，應(yīng)用最為廣泛的變壓器型號(hào)是S11變壓器，和之前的S9型號(hào)變壓器相比，負(fù)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(gè)型號(hào)的變壓器和以往型號(hào)的變壓器相比具備自身重量小、噪音低、使用效率高的良好效果。

5.2 制定出科學(xué)合理的供配電系統(tǒng)計(jì)劃

在水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中要盡可能的選擇簡(jiǎn)單、安全、可靠的供配電系統(tǒng)，科學(xué)設(shè)定供電電壓等級(jí)和電壓損耗。同時(shí)，要盡可能在負(fù)荷中心設(shè)置變電室，在用電負(fù)荷周圍設(shè)置電壓不高的配電室，為配電室提供合理的供電網(wǎng)絡(luò)，嚴(yán)格控制低壓控制點(diǎn)的半徑，盡可能降低控制在190m以內(nèi)，目的是在供配電操作的時(shí)候減少對(duì)線路電壓的損耗。另外，根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際情況還需要進(jìn)一步明確變壓設(shè)備的總體數(shù)量和總體容量，之后在遵循經(jīng)濟(jì)適用原則的基礎(chǔ)上靈活的投切變壓設(shè)備，確保所有變壓設(shè)備都處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。在明確變壓設(shè)備的數(shù)量之后還需要科學(xué)選擇和使用電纜、導(dǎo)線截面，由此降低供配電的能源損耗。

5.3 投入節(jié)能變壓器

在水利工程建設(shè)的過程中需要相關(guān)人員強(qiáng)化對(duì)節(jié)能變壓器的推廣，借助節(jié)能變壓器來使得整個(gè)工程發(fā)展建設(shè)達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。在變壓器的實(shí)際工作中可以發(fā)現(xiàn)，空載損耗出現(xiàn)的原因是鐵損。在交變磁力的作用下，經(jīng)過鐵芯的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生磁帶和渦流現(xiàn)象， 由此引發(fā)損耗。通過使用節(jié)能變壓器，鐵芯的主要材料是非晶合金，三相五柱式兩行矩形是鐵芯的主要排列方式，周圍柱子在零序磁通的作用下不會(huì)從箱體通過，因此不會(huì)產(chǎn)生損耗和變形的現(xiàn)象。

5.4 采取措施降低照明系統(tǒng)的損耗

結(jié)合水利水電工程電站設(shè)置對(duì)照明的基本需求，在工程內(nèi)部一般會(huì)選擇應(yīng)用國(guó)家規(guī)定的新型高效節(jié)能燈具，應(yīng)用這種節(jié)能燈具替代白熾光燈具。另外，根據(jù)《水力發(fā)電廠照明設(shè)計(jì)規(guī)范》的基本要求，除了需要在對(duì)視覺效果要求高、顏色識(shí)別程度較高的地區(qū)使用白熾燈之外，水利水電工程其他場(chǎng)所都需要盡可能地應(yīng)用高效節(jié)能的照明光源產(chǎn)品。

水利水電工程采用高效光源的方式主要包含以下兩種：第一，充分利用自然光。自然光是一種清潔高效，可以無限供應(yīng)的光源，為此，在水利水電工程發(fā)展的過程中要盡可能的提升自然光利用率。比如可以將自然光應(yīng)用到水電工程電器節(jié)能設(shè)計(jì)中，借助自然光減少對(duì)原來室內(nèi)照明設(shè)備的使用，節(jié)省能耗。第二，選擇效率高、照明質(zhì)量較強(qiáng)的照明燈。水利水電工程是一項(xiàng)長(zhǎng)期性、復(fù)雜性、系統(tǒng)性的工程，涉及各個(gè)設(shè)備控制室、生產(chǎn)車間。這些車間都需要使用照明設(shè)備，為了達(dá)到節(jié)能要求需要在設(shè)備控制室、燈具安裝位置較低的位置使用熒光燈;在車間、燈具維修保護(hù)不方便的場(chǎng)所使用高頻率無極熒光燈。

5.5 打造科學(xué)合理的輔助設(shè)備控制系統(tǒng)

水利水電工程中常用的輔助設(shè)備控制系統(tǒng)一般包含公用控制系統(tǒng)、閘門控制系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)控制系統(tǒng)等。這些電動(dòng)機(jī)設(shè)備對(duì)整個(gè)工程的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)有著十分重要的影響。為此，在使用電動(dòng)機(jī)的時(shí)候需要相關(guān)人員積極思考并采取措施降低這些電動(dòng)機(jī)對(duì)資源和能源的消耗，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要設(shè)計(jì)出一個(gè)科學(xué)合理輔助設(shè)備控制系統(tǒng)。比如可以考慮在以上輔助設(shè)備控制系統(tǒng)中使用變頻器啟動(dòng)或者微軟啟動(dòng)，由此有效改善電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)行特點(diǎn)，降低電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電流消耗，降低電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

5.6 提升水利水電工程設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)

在水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的過程中還需要企業(yè)采取措施強(qiáng)化對(duì)設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)和管理，并根據(jù)水利水電工程發(fā)展實(shí)際情況定期對(duì)相關(guān)人員開展必要的管理培訓(xùn)，通過培訓(xùn)來提升水利水電工程設(shè)計(jì)人員的工作水平和工作技能。除此之外，在對(duì)水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)人員開展培訓(xùn)的過程中還需要注重增強(qiáng)他們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，將節(jié)能環(huán)保的思想理念自覺貫徹落實(shí)到自己的實(shí)際工作中。為了能夠更好調(diào)動(dòng)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)人員的工作積極性還需要對(duì)在工作中表現(xiàn)積極的員工予以一定的激勵(lì)，通過恰當(dāng)?shù)募?lì)來不斷挖掘和強(qiáng)化他們的工作潛力。

6 結(jié)束語

綜上所述，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)在整個(gè)水利水電工程發(fā)展建設(shè)中起著十分重要的作用，但是從當(dāng)前水利水電工程發(fā)展實(shí)際情況來看，一些工程的電氣節(jié)能設(shè)備過程仍然存在較多的問題，比如電氣節(jié)能制度不完善、節(jié)能產(chǎn)品研發(fā)落后、設(shè)計(jì)人員缺乏節(jié)能意識(shí)等。針對(duì)這些問題需要相關(guān)人員積極學(xué)習(xí)、不斷總結(jié)，著重從供配電系統(tǒng)、變壓器、照明系統(tǒng)等方面具體分析水利水電工程電氣節(jié)能實(shí)現(xiàn)途徑，旨在能夠更好的促進(jìn)我國(guó)水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)展。

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