试论泵站设计中电气节能设备的选择

车玉锋

摘 要：本文以某地区泵站工程为例，基于技术特性、节能效果以及初始费用等方面入手，对电气节能设备的经济合理性进行客观对比分析，保证电气节能设备选择的合理性，全面提高泵站设计整体效果，确保泵站功能在社会生产生活中的实际功能得到最大程度的发挥。

关键词：泵站设计；电气节能设备；选择

排灌泵站在防汛排涝以及抗旱工作中发挥着重要的作用，显现出比较显著的工程效益。但受到当时经济条件、施工技术以及建筑材料等多种因素的影响和局限，使得泵站设计标准较低，给施工质量产生极为严重的影响，为保证泵站的稳定运行，促进泵站的防汛排涝等功能的有效发挥，如何做好泵站设计中电气节能设备的选择，是当前泵站设计人员所面临的一项重要任务。

1 工程概况

本文以某某地区始建于20世纪60年代的灌排泵站工程为例，分析泵站设计中电气节能设备的选择。该泵站工程中普遍存在设计标准低、施工质量差等问题，由于建筑物投入使用时间较长，年久失修，泵站结构稳定性不足，甚至存在金属结构设备等问题，严重影响泵站的实际功能的发挥。在此种情况下，依照水利部门所编制的灌溉排水泵站更新改造规划相关内容，将该泵站更新改造工程列入到规划工作中。该泵站内装机36台，总装机容量为4650kW，共架设变压器15台，总容量为7235kV°A，厂房面积为3014.25m2。为确保在泵站更新改造工程中项目资金得到合理化运用，应当尽可能选用大量新型设备与节能型设备，提高泵站设计的合理性，确保泵站防汛排涝以及抗旱等功能的有效发挥。

2 变压器的选择

2.1 变压器的损耗

变压器在实际运行过程中往往存在严重的损耗问题，基于变压器的负载率和变压器空载损耗等作为主要因素，能够对变压器的有功损耗进行准确计算。变压器空载损耗主要由铁芯的涡流损耗以及漏磁损耗组成，具有一定固定性，空载损耗的大小与矽钢片的实际性能以及铁心制造工艺之间存在密切的联系。因此在泵站设计中，应当对S11型油浸变压器以及SBH15非晶合金变压器进行对比优选，明确空载损耗，二者空载损耗对比情况如表1所示。通过对表1进行观察和对比分析可知，SBH15非晶合金变压器空载损耗与S11型油浸变压器相比，明显下降60%以上。

2.2 变压器的成本费用核算

为确保泵站设计中变压器选择的合理性，应当对变压器的总拥有费用进行准确计算，计算公式如下：

TOCEFC=CI+A·Po+B·Pk

其中，以变压器初始费用、空载损耗与负载损耗及其相关等效初始费用作为基本要素，对变压器的总拥有费用进行准确计算，其中单位空载损耗及负载损耗的等效初始费用主要基于单位容量电费、单位电量电费以及年负载等效系数作为基本要素进行计算。通过研究分析可知，单位空载损耗与单位负载损耗的等效初始费用与单价、负荷特征等多种因素之间存在密切的联系，实际计算难度较大，当前我国在这一方面的计算参考依据为：A=48.7元/W；B=20.5元/W。若变压器的容量与负荷相同，则A、B与P的值相同，计算公式为：

△TOCEFC=△CI+A·Po

也就是说，基于两种变压器的初始费用差一级两种变压器的空载损耗差，能够准确计算出两种变压器的总拥有费用差。

2.3 变压器的选择

通过研究分析可知，S11型变压器的总拥有费用较低，实际经济效益较高，而SBH15非晶合金变压器与S11型变压器相比，空载损耗较小，初始费用较高。由于该崩掌在实际应用中年利用小时数较少，使得经济效益明显低于S11型变压器，因此在泵站设计中对变压器进行选取时，应当合理控制SBH15非晶合金变压器的成本，以保证变压器选择的科学性和有效性。通过以上研究可知，在泵站设计中应当以S11型变压器作为优先选用的变压器。

3 电动机启动设备的选择

3.1 电动机的启动设备

鼠笼型异步电机由于结构简单、操作方便、效率高等优点而被广泛应用于灌排泵站中。在实际使用中，电动机在起动或停止过程中还存在着一系列问题。全压起动时会产生较大的冲击电流。电动机容量越大，起动时冲击电流对电网及其负载冲击就越大，特别是大容量电机直接起动会对电网及其他负载造成干扰，甚至危害电网的安全运行。在停机时，如果拖动系统突然失去转矩，单靠系统的摩擦转矩克服系统的惯性滑行停车，也给拖动系统带来诸多问题。

解决办法有两个：一是增大配电容量；二是采用起动设备。从经济角度来说，增大配电容量显然不可取。通常是采用起动设备，常用的有Y/△起动，自藕降压起动等。这些方法靠接触器切换电压实施降压启动，可以达到降低电流的目的，但没有从根本上解决起动瞬时电流冲击问题。严重时会烧毁开关、电动机，影响电网其它设备正常运行。软启动器作为一种新型电动机起动装置可以克服以上缺点，它是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的电动机控制装置。

3.2 软启动器的节能技术

软启动器设备是按启动时间逐步调节可控硅的导通角，以控制电压的变化。由于电压可连续调节，因此启动平稳。启动完毕，则全压投入运行。此设备可以采用测速反馈、电压负反馈或电流正反馈，利用反馈信息控制可控硅导通角，以达到速度随负载的变化而平稳变化的目的。软启动器在电流反馈的作用下，自动降低电动机电压，减少了电动机电流的励磁分量，从而提高了电动机的功率因数。此方案是为有多台电动机的用户提供的，可节约设备投入，也充分利用了现有的软起动器功能，但不能实现节能。

3.3 电动机启动设备的选择

电机功率在180kW以内，软启动器与自耦降压启动器相比，购置费高出约在15%以内。尽管如此，软启动器的节能效果是毋庸置疑的，其最大的优点是能实现电机的软启动、软停车、体积小和集多种保护功能于一体。能避免电机启动时的电压冲击，减少电动机的故障率，延长了电机的使用寿命，这是自耦降压启动器无法比拟的。因此，泵站优先选用软启动器。

4 照明节能设备的选择

在泵站设计中对电气节能设备进行选择时，应当在保证照明质量的基础上，改善视觉效果，降低单位面积照明消耗功率。由于该工程中泵站个数较多，并且主副厂房面积较大，由此可知其具有较大的节能潜力。因此在泵站设计中应当严格按照泵站工程设计规范开展相关设计工作，明确照度标准以及照明功率密度等具体条件，对高效节能新光源进行合理利用，可以以电子节能灯、高压钠灯以及金属卤化物等作为照明节能设备。与此同时，可以对电子镇流器、节能型电感镇流器等用作灯用电器附件，也可以通过声控、光控、感控装置等作为泵站设计中照明节能灯具的控制方式，保证泵站设计中电气节能设备选择的合理性。

结束语

总而言之，为确保泵站设计中电气节能设备选择的合理性，相关工作人员应当对泵站工程的具体情况加以全面统筹分析，提高电气设备选择的合理性和有效性，保证泵站各项设备的安全、经济、高效运行，将技术与经济进行有机融合，确保泵站工程在社会生产生活中的实际应用价值得到最大程度的发挥，从整体上推进社会经济的稳定健康发展。

参考文献

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[2]肖秀健.小规模泵站设计中的电气节能策略分析[J].华东科技：学术版，2012（7）：146-146.