泵站工程中电气设计的节能措施探究

2021-04-03邵茜

治淮 2021年8期

邵茜

泵站是水利工程中的主要组成内容，在电气设计阶段需实施节能优化，不仅有助于水利工程项目在运营中提高经济效益，还能充分展现其在社会效益层面的作用。本文针对泵站工程中对应的电气设计情况进行分析，探讨其中存在的节能措施，具体从电动机、供电系统、线路等几个方面出发，表述泵站工程项目在电气设计中所需运用的技能对策，以期为类似泵站工程设计和建设提供帮助。

一、针对泵站工程中电动机的节能措施分析

减少泵站使用过程中的能耗，关键在于减少电动机运行中的能源消耗。结合项目运行实践情况可以发现，泵站电动机的损耗量占整个泵站工程的能耗量的一半以上，因此需要电气设计人员关注如何提高电动机节能性，综合参照理论知识和实践经验。

（1）在泵站工程项目电气设计中，需选定具有节能特征的专用电机设备，整体设计方案需满足该工程项目的运行需要，从成本投入、性价比等角度出发，考虑选择是同步电机或异步电机。通常若电机容量高于800kW，则一般需配置电网适应水平较强、同步功率因素较高的电机。目前不少水利工程项目在设计和运行中仍选择异步电机，如单机容量高于1600kW 的太浦河泵站。在电机选用时，需根据泵站使用环境差异完成电机选择，如选择异步电机，需尽可能选用鼠笼型，但若计算发展鼠笼型无法满足实际需要，则需选用绕线型。

（2）电机设备在使用过程中需注重分析能耗比优势，从而提升泵站工程项目整体作业效率。如在设计时需对异步电机性能作出研究，若有功损耗中出现不变损耗和可变损耗一致时，异步电机具备最为出色的能耗比，而该情况所获的结果往往并不处于电机功率额定范围中。通常电机额定功率处于75%～100%时，电机能够具备最高运行效率。在实际项目电机额定容量设计时，需将电机负荷有效控制于80%～90%之间，以减少能耗比数值。如果电机在长时间处于能耗比过低的状态，不光会导致工程运行成本提升，也会降低电机使用寿命。

（3）优先选定直接启动方式。在泵站工程设计中，应优先考虑配置直接启动功能的电机，若直接启动难以满足电机端电压需求，则可运用减压启动的途径。实践表明，常规的电机启动模式具有不少劣势，如在启动阶段形成的电流会高于额定电流5 倍多，这不仅导致电机在启动时产生绕组所处的温度环境出现剧烈变化，也会引起绝缘老化；电网电压突然猛烈下降，或电压未超过0.85Un 额定电压，则会对电机运行造成干扰，且在启动阶段会引发能量大量损耗，致使电能出现浪费，尤其是在电机需要频繁启动时该现象更为显著。因此进入新世纪后，大多数新建水利项目泵站电机选用软启动或减压启动的途径完成启动，这一方面可以避免大电流对绝缘造成的冲击，也可以减少电机维护检修频率，从而延长电机寿命。在选定泵站电动机时，可从多个渠道作出考量，电气设计人员需结合泵站运行环境和项目实际需要，选定匹配度最高的电机类型，这不仅可以显著提升电机使用效率，也可以达成节能效果。

二、针对泵站工程中供配电系统的节能措施分析

在泵站工程设计中，需根据泵站中容量对应的负荷范围、供电距离、分布情况，对供电系统作出科学设计，确保供配电过程中安全、稳定、便捷，各项电力供应能耗比出色，从而在满足供配电系统有效运行的同时实现节能。

（1）需明确供配电系统对应的负载标准，为后续环节设计提供基础参数，通常可基于最佳负债系数法计算获得变压器容量，并结合投资规模、运行寿命等考虑，为泵站选定合适的配供电环境。因此设计人员需选定质量稳定、操作便捷、配套设施完善的配供电系统。

（2）在同电源电压的环境下，电压所需能耗与电压之间存在负相关关系，即电压提升、能耗下降。国内小型泵站配置的电机功率往往低于200kW，因此可配置380 伏低压电机；大中型泵站配置的电机功率往往高于280 kW，因此可配置10千伏高压电机。如果电机功率处于持在200～200kV 范围，则需结合理论知识和技术分析计算出预期经济效益，并以此为基础选定合适电源电压。

（3）泵站在进行电力线设计时，应尽可能简洁、稳定，通常可运用单母线途径或母线分段的途径完成对接，电力供应、系统电压对应的分布序列应满足二级以内标准，以此减少能耗损失。

（4）需根据电容器实际布置情况进行无功补偿设备配置，从而减少线路运行环节导致的损耗，这不仅有助于对电压损失作出一定补偿，也可以显著提高由于完善配电线路系统所形成的经济层面效益。

三、针对泵站工程中线路的节能措施分析

水利工程运行所涉及的内容较多，相应的线路自身能源损耗也不可直接忽略，因此在电气设计环节，设计工作人员需对线路布局后引发的线路能耗作出分析，并落实节能对策。

（1）选用电阻率相对较低的线缆。相比其他常见材料，铜芯线缆具有成本合适、电阻率较低的特点，因此能够满足泵站项目使用需要。但相对而言，铜芯电缆仍具有成本较高的不足，通常目前一般运用在关键性较高的泵站项目中，以在确保项目运行的前提下节省成本费用。

（2）泵站工程项目在设计过程中，需考虑线路长短，在确保项目正常运行的基础上尽量减少线缆总规模。因此电气设计人员需结合泵站结果、运行需要、使用寿命等内容，在线缆分布、种类选定时需关注如何减少电缆长度，并科学布置变压器位置，所得在运输途中的电能损耗得到有效控制，这也有助于提升泵站经济效益。

（3）选择合适的电缆截面和导线截面。在泵站项目涉及时，设计工作人员需考虑电缆、导线对应的截面，以切实降低能源损耗。在设计过程中，需结合泵站工程运行需要，明确电缆运行标准，并以此为基础结合经济效益、电流密度等指标确定截面数值。

（4）按规范运用各项设备。泵站项目通常需满足较长的使用寿命需要，在补偿柜上配置自动补偿设备能够有效减少能耗支出，设计人员需提升配电系统对应的功率因素，如果自然功率难以满足电网接入需要，则可在设计环节配置专项补偿设备，从而提升电网功率因素，依托此途径可以显著减少线路损耗量以及变压器端出现的能源损耗。这些专用补偿设备具有无功功率特征，在泵站项目运行中，可根据电力系统实际情况，电子设备会由于负荷非线性高次谐波的存在，使得电力系统对应的无功能耗显著提升。由此可见，设计人员需根据谐波产生的具体区域，在设计环节加入滤波设备以及谐波测定设备，以尽可能降低谐波带来的能耗损耗，从而达成节能目的。