泵站配電設(shè)計(jì)中節(jié)能措施探討

許卓

許昌方圓勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 河南 許昌 461000

隨著現(xiàn)代人們環(huán)保意識(shí)的提升以及政府提倡建設(shè)節(jié)能環(huán)保型社會(huì)，節(jié)約能源成為我國(guó)的基本國(guó)策。電力系統(tǒng)作為我國(guó)生活生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，供配電中的電能損耗引起了社會(huì)的關(guān)注[1]。配電設(shè)計(jì)不僅需要考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性，還需考慮節(jié)能環(huán)保，達(dá)到降低工程運(yùn)行時(shí)損耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，以下根據(jù)設(shè)計(jì)相關(guān)手冊(cè)規(guī)范以及筆者多年實(shí)例設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單探討泵站配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施運(yùn)用。

1 電壓選擇

就泵站設(shè)計(jì)而言，大部分深入負(fù)荷中心，面對(duì)的電網(wǎng)電壓等級(jí)通常為10kV，35kV和0.4kV。設(shè)計(jì)時(shí)候盡量使變配電選址位置接近負(fù)荷中心，減少變壓的級(jí)數(shù)，并達(dá)到縮短供電半徑的目的、提高供電電壓等級(jí)，可以提高送電的功率，降低電能損耗，提高供電質(zhì)量。在供電電壓正常范圍內(nèi)，可以通過提高電壓等級(jí)達(dá)到節(jié)能的效果，但是由于需要增加投入資金，因此需要比較不同方案的經(jīng)濟(jì)效益，盡可能選擇更加合適的設(shè)計(jì)方案。

2 變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要為降低空載損耗和負(fù)載損耗兩大類。其中空載損耗約占總損耗的20%左右。作為設(shè)備選擇，應(yīng)選擇節(jié)能型變壓器，現(xiàn)階段油浸式變壓器主選S13-M-型，有廠家資料表明，S13系列變壓器的空載損耗較S11系列變壓器的空載損耗降低30%左右。負(fù)載損耗需要考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載率。根據(jù)鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)，變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)載率在0.5～0.6左右[2]。

3 提高功率因數(shù)

提高功率因數(shù)可減少線路的損耗、減少變壓器的銅損，減少線路及變壓器的電壓損失，增加發(fā)配電設(shè)備的供電能力，是非常重要的節(jié)能手段。

電容補(bǔ)償初步設(shè)計(jì)一般按照變壓器容量的30%選取。高壓電機(jī)（6～10kV）因電機(jī)本身功率因數(shù)偏大，電容補(bǔ)償通常按照15%左右進(jìn)行選取。

對(duì)于大型大功率泵站，經(jīng)常選擇就地補(bǔ)償形式。對(duì)電動(dòng)機(jī)經(jīng)常采用單獨(dú)補(bǔ)償，補(bǔ)償電容器的額定電流不可超過電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的0.9倍。對(duì)于n用一備的泵站形式，可采用集中補(bǔ)償根據(jù)運(yùn)行自動(dòng)投切，根據(jù)電機(jī)負(fù)荷計(jì)算出需補(bǔ)償容量，自動(dòng)切入。對(duì)于農(nóng)用分散小泵站，經(jīng)常采用集中補(bǔ)償形式，電容器設(shè)置在變壓器總出線柜內(nèi)。根據(jù)《全國(guó)供電規(guī)則》要求的補(bǔ)償后最低功率因數(shù)限值，大中型電力排灌站cosφ為0.85，農(nóng)業(yè)用電cosφ為0.8。其他電力用戶cosφ一般情況需達(dá)到0.9以上[2]。

4 電動(dòng)機(jī)選擇

對(duì)于設(shè)計(jì)中一般選型Y型異步交流電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，維護(hù)方便。一般高于300kW電機(jī)選擇6～10kV高壓電機(jī)，小于300kW電機(jī)選擇0.38kV低壓電機(jī)。

根據(jù)水泵壓力-流量曲線，實(shí)現(xiàn)變速變流量控制，是節(jié)電的有效方法。流量與轉(zhuǎn)速成比例，功率與流量的三次方成比例。

圖1 水泵H-Q、效率-Q曲線

如圖所示，A點(diǎn)是運(yùn)行高效點(diǎn)。例如水廠泵站如果選擇6級(jí)水泵和4級(jí)水泵，運(yùn)行效率相差15%，則年耗電量可能會(huì)相差18萬(wàn)kWh左右。

具體設(shè)計(jì)需根據(jù)廠家給定的效率曲線圖，最終選定節(jié)能型電動(dòng)機(jī)。

5 配電線路節(jié)能

電纜形式和截面的選擇，直接影響工程投資和電能損耗。鋁芯電纜造價(jià)約為銅芯電纜造價(jià)的一半，但輸電節(jié)能能力不如銅芯電纜。對(duì)于低壓電纜，YJV-0.6/1kV-電纜優(yōu)于VV-0.6/1kV-電纜，為現(xiàn)階段低壓電纜的首選電纜，更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

電纜截面不僅考慮載流量、熱穩(wěn)定，在節(jié)能方面也需要按照經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行選擇。根據(jù)50217-2018《電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，電纜截面面積=導(dǎo)體最大負(fù)荷電流/經(jīng)濟(jì)電流密度值。對(duì)于備用水泵回路電纜，宜根據(jù)其運(yùn)行情況對(duì)運(yùn)行小時(shí)數(shù)進(jìn)行折算后選擇電纜截面。對(duì)一下長(zhǎng)期不使用的回路（例：消防回路等），就不宜按照經(jīng)濟(jì)密度選擇截面。

6 照明

近年來，對(duì)于配電設(shè)計(jì)節(jié)能方面，對(duì)照明節(jié)能設(shè)計(jì)要求越來越嚴(yán)格。在規(guī)定必須滿足房間照度的情況下，需要嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的LPD（照明功率密度限制值），根據(jù)建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013的規(guī)定，功率密度限制值一般不超過如下規(guī)定：泵房LPD≤4W/m2、配電室LPD≤7W/m2、控制室LPD≤9W/m2、辦公室LPD≤7W/m2。因此，選擇優(yōu)質(zhì)、高效的照明器材，擴(kuò)大LED照明的應(yīng)用，選擇高效能鎮(zhèn)流器，合理利用天然光是照明節(jié)能的主要手段。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展，能源消耗量不斷增加。筆者以泵站設(shè)計(jì)為例，從六個(gè)方面簡(jiǎn)述供配電設(shè)計(jì)中節(jié)能措施，對(duì)設(shè)計(jì)者具有一點(diǎn)參考作用。