邵 茜

泵站是水利工程中的主要組成內(nèi)容，在電氣設(shè)計階段需實施節(jié)能優(yōu)化，不僅有助于水利工程項目在運營中提高經(jīng)濟效益，還能充分展現(xiàn)其在社會效益層面的作用。本文針對泵站工程中對應(yīng)的電氣設(shè)計情況進行分析，探討其中存在的節(jié)能措施，具體從電動機、供電系統(tǒng)、線路等幾個方面出發(fā)，表述泵站工程項目在電氣設(shè)計中所需運用的技能對策，以期為類似泵站工程設(shè)計和建設(shè)提供幫助。

一、針對泵站工程中電動機的節(jié)能措施分析

減少泵站使用過程中的能耗，關(guān)鍵在于減少電動機運行中的能源消耗。結(jié)合項目運行實踐情況可以發(fā)現(xiàn)，泵站電動機的損耗量占整個泵站工程的能耗量的一半以上，因此需要電氣設(shè)計人員關(guān)注如何提高電動機節(jié)能性，綜合參照理論知識和實踐經(jīng)驗。

（1）在泵站工程項目電氣設(shè)計中，需選定具有節(jié)能特征的專用電機設(shè)備，整體設(shè)計方案需滿足該工程項目的運行需要，從成本投入、性價比等角度出發(fā)，考慮選擇是同步電機或異步電機。通常若電機容量高于800kW，則一般需配置電網(wǎng)適應(yīng)水平較強、同步功率因素較高的電機。目前不少水利工程項目在設(shè)計和運行中仍選擇異步電機，如單機容量高于1600kW 的太浦河泵站。在電機選用時，需根據(jù)泵站使用環(huán)境差異完成電機選擇，如選擇異步電機，需盡可能選用鼠籠型，但若計算發(fā)展鼠籠型無法滿足實際需要，則需選用繞線型。

（2）電機設(shè)備在使用過程中需注重分析能耗比優(yōu)勢，從而提升泵站工程項目整體作業(yè)效率。如在設(shè)計時需對異步電機性能作出研究，若有功損耗中出現(xiàn)不變損耗和可變損耗一致時，異步電機具備最為出色的能耗比，而該情況所獲的結(jié)果往往并不處于電機功率額定范圍中。通常電機額定功率處于75%～100%時，電機能夠具備最高運行效率。在實際項目電機額定容量設(shè)計時，需將電機負荷有效控制于80%～90%之間，以減少能耗比數(shù)值。如果電機在長時間處于能耗比過低的狀態(tài)，不光會導(dǎo)致工程運行成本提升，也會降低電機使用壽命。

（3）優(yōu)先選定直接啟動方式。在泵站工程設(shè)計中，應(yīng)優(yōu)先考慮配置直接啟動功能的電機，若直接啟動難以滿足電機端電壓需求，則可運用減壓啟動的途徑。實踐表明，常規(guī)的電機啟動模式具有不少劣勢，如在啟動階段形成的電流會高于額定電流5 倍多，這不僅導(dǎo)致電機在啟動時產(chǎn)生繞組所處的溫度環(huán)境出現(xiàn)劇烈變化，也會引起絕緣老化；電網(wǎng)電壓突然猛烈下降，或電壓未超過0.85Un 額定電壓，則會對電機運行造成干擾，且在啟動階段會引發(fā)能量大量損耗，致使電能出現(xiàn)浪費，尤其是在電機需要頻繁啟動時該現(xiàn)象更為顯著。因此進入新世紀(jì)后，大多數(shù)新建水利項目泵站電機選用軟啟動或減壓啟動的途徑完成啟動，這一方面可以避免大電流對絕緣造成的沖擊，也可以減少電機維護檢修頻率，從而延長電機壽命。在選定泵站電動機時，可從多個渠道作出考量，電氣設(shè)計人員需結(jié)合泵站運行環(huán)境和項目實際需要，選定匹配度最高的電機類型，這不僅可以顯著提升電機使用效率，也可以達成節(jié)能效果。

二、針對泵站工程中供配電系統(tǒng)的節(jié)能措施分析

在泵站工程設(shè)計中，需根據(jù)泵站中容量對應(yīng)的負荷范圍、供電距離、分布情況，對供電系統(tǒng)作出科學(xué)設(shè)計，確保供配電過程中安全、穩(wěn)定、便捷，各項電力供應(yīng)能耗比出色，從而在滿足供配電系統(tǒng)有效運行的同時實現(xiàn)節(jié)能。

（1）需明確供配電系統(tǒng)對應(yīng)的負載標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)環(huán)節(jié)設(shè)計提供基礎(chǔ)參數(shù)，通?？苫谧罴沿搨禂?shù)法計算獲得變壓器容量，并結(jié)合投資規(guī)模、運行壽命等考慮，為泵站選定合適的配供電環(huán)境。因此設(shè)計人員需選定質(zhì)量穩(wěn)定、操作便捷、配套設(shè)施完善的配供電系統(tǒng)。

（2）在同電源電壓的環(huán)境下，電壓所需能耗與電壓之間存在負相關(guān)關(guān)系，即電壓提升、能耗下降。國內(nèi)小型泵站配置的電機功率往往低于200kW，因此可配置380 伏低壓電機；大中型泵站配置的電機功率往往高于280 kW，因此可配置10千伏高壓電機。如果電機功率處于持在200～200kV 范圍，則需結(jié)合理論知識和技術(shù)分析計算出預(yù)期經(jīng)濟效益，并以此為基礎(chǔ)選定合適電源電壓。

（3）泵站在進行電力線設(shè)計時，應(yīng)盡可能簡潔、穩(wěn)定，通?？蛇\用單母線途徑或母線分段的途徑完成對接，電力供應(yīng)、系統(tǒng)電壓對應(yīng)的分布序列應(yīng)滿足二級以內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，以此減少能耗損失。

（4）需根據(jù)電容器實際布置情況進行無功補償設(shè)備配置，從而減少線路運行環(huán)節(jié)導(dǎo)致的損耗，這不僅有助于對電壓損失作出一定補償，也可以顯著提高由于完善配電線路系統(tǒng)所形成的經(jīng)濟層面效益。

三、針對泵站工程中線路的節(jié)能措施分析

水利工程運行所涉及的內(nèi)容較多，相應(yīng)的線路自身能源損耗也不可直接忽略，因此在電氣設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計工作人員需對線路布局后引發(fā)的線路能耗作出分析，并落實節(jié)能對策。

（1）選用電阻率相對較低的線纜。相比其他常見材料，銅芯線纜具有成本合適、電阻率較低的特點，因此能夠滿足泵站項目使用需要。但相對而言，銅芯電纜仍具有成本較高的不足，通常目前一般運用在關(guān)鍵性較高的泵站項目中，以在確保項目運行的前提下節(jié)省成本費用。

（2）泵站工程項目在設(shè)計過程中，需考慮線路長短，在確保項目正常運行的基礎(chǔ)上盡量減少線纜總規(guī)模。因此電氣設(shè)計人員需結(jié)合泵站結(jié)果、運行需要、使用壽命等內(nèi)容，在線纜分布、種類選定時需關(guān)注如何減少電纜長度，并科學(xué)布置變壓器位置，所得在運輸途中的電能損耗得到有效控制，這也有助于提升泵站經(jīng)濟效益。

（3）選擇合適的電纜截面和導(dǎo)線截面。在泵站項目涉及時，設(shè)計工作人員需考慮電纜、導(dǎo)線對應(yīng)的截面，以切實降低能源損耗。在設(shè)計過程中，需結(jié)合泵站工程運行需要，明確電纜運行標(biāo)準(zhǔn)，并以此為基礎(chǔ)結(jié)合經(jīng)濟效益、電流密度等指標(biāo)確定截面數(shù)值。

（4）按規(guī)范運用各項設(shè)備。泵站項目通常需滿足較長的使用壽命需要，在補償柜上配置自動補償設(shè)備能夠有效減少能耗支出，設(shè)計人員需提升配電系統(tǒng)對應(yīng)的功率因素，如果自然功率難以滿足電網(wǎng)接入需要，則可在設(shè)計環(huán)節(jié)配置專項補償設(shè)備，從而提升電網(wǎng)功率因素，依托此途徑可以顯著減少線路損耗量以及變壓器端出現(xiàn)的能源損耗。這些專用補償設(shè)備具有無功功率特征，在泵站項目運行中，可根據(jù)電力系統(tǒng)實際情況，電子設(shè)備會由于負荷非線性高次諧波的存在，使得電力系統(tǒng)對應(yīng)的無功能耗顯著提升。由此可見，設(shè)計人員需根據(jù)諧波產(chǎn)生的具體區(qū)域，在設(shè)計環(huán)節(jié)加入濾波設(shè)備以及諧波測定設(shè)備，以盡可能降低諧波帶來的能耗損耗，從而達成節(jié)能目的。

四、結(jié)語

總體而言，泵站是水利工程項目節(jié)能降耗的主體，減少泵站能耗能夠大幅降低水利工程整體能源損耗，這就需要泵站項目電氣設(shè)計人員充分發(fā)揮主觀能動性，從多個角度出發(fā)作出分析，結(jié)合數(shù)據(jù)對比和實踐論證，逐步優(yōu)化設(shè)計方案，盡可能減少泵站能耗，從而為水利工程運行提供電力保障，在展現(xiàn)工程經(jīng)濟效益的同時，更好實現(xiàn)社會效益