泵站配电设计中节能措施探讨

2021-05-26许卓

科学与信息化 2021年13期

许卓

许昌方圆勘测设计有限公司河南许昌 461000

随着现代人们环保意识的提升以及政府提倡建设节能环保型社会，节约能源成为我国的基本国策。电力系统作为我国生活生产的重要基础设施，供配电中的电能损耗引起了社会的关注[1]。配电设计不仅需要考虑安全性、经济性，还需考虑节能环保，达到降低工程运行时损耗，实现可持续发展，以下根据设计相关手册规范以及笔者多年实例设计经验，简单探讨泵站配电设计中的节能措施运用。

1 电压选择

就泵站设计而言，大部分深入负荷中心，面对的电网电压等级通常为10kV，35kV和0.4kV。设计时候尽量使变配电选址位置接近负荷中心，减少变压的级数，并达到缩短供电半径的目的、提高供电电压等级，可以提高送电的功率，降低电能损耗，提高供电质量。在供电电压正常范围内，可以通过提高电压等级达到节能的效果，但是由于需要增加投入资金，因此需要比较不同方案的经济效益，尽可能选择更加合适的设计方案。

2 变压器的经济运行

变压器经济运行主要为降低空载损耗和负载损耗两大类。其中空载损耗约占总损耗的20%左右。作为设备选择，应选择节能型变压器，现阶段油浸式变压器主选S13-M-型，有厂家资料表明，S13系列变压器的空载损耗较S11系列变压器的空载损耗降低30%左右。负载损耗需要考虑变压器的经济运行负载率。根据钢铁企业电力设计手册，变压器的经济运行负载率在0.5～0.6左右[2]。

3 提高功率因数

提高功率因数可减少线路的损耗、减少变压器的铜损，减少线路及变压器的电压损失，增加发配电设备的供电能力，是非常重要的节能手段。

电容补偿初步设计一般按照变压器容量的30%选取。高压电机（6～10kV）因电机本身功率因数偏大，电容补偿通常按照15%左右进行选取。

对于大型大功率泵站，经常选择就地补偿形式。对电动机经常采用单独补偿，补偿电容器的额定电流不可超过电动机励磁电流的0.9倍。对于n用一备的泵站形式，可采用集中补偿根据运行自动投切，根据电机负荷计算出需补偿容量，自动切入。对于农用分散小泵站，经常采用集中补偿形式，电容器设置在变压器总出线柜内。根据《全国供电规则》要求的补偿后最低功率因数限值，大中型电力排灌站cosφ为0.85，农业用电cosφ为0.8。其他电力用户cosφ一般情况需达到0.9以上[2]。

4 电动机选择

对于设计中一般选型Y型异步交流电动机，其结构简单，价格便宜，维护方便。一般高于300kW电机选择6～10kV高压电机，小于300kW电机选择0.38kV低压电机。

根据水泵压力-流量曲线，实现变速变流量控制，是节电的有效方法。流量与转速成比例，功率与流量的三次方成比例。

图1 水泵H-Q、效率-Q曲线

如图所示，A点是运行高效点。例如水厂泵站如果选择6级水泵和4级水泵，运行效率相差15%，则年耗电量可能会相差18万kWh左右。

具体设计需根据厂家给定的效率曲线图，最终选定节能型电动机。

5 配电线路节能

电缆形式和截面的选择，直接影响工程投资和电能损耗。铝芯电缆造价约为铜芯电缆造价的一半，但输电节能能力不如铜芯电缆。对于低压电缆，YJV-0.6/1kV-电缆优于VV-0.6/1kV-电缆，为现阶段低压电缆的首选电缆，更为经济环保。

电缆截面不仅考虑载流量、热稳定，在节能方面也需要按照经济电流密度进行选择。根据50217-2018《电力工程电缆设计标准》规定，电缆截面面积=导体最大负荷电流/经济电流密度值。对于备用水泵回路电缆，宜根据其运行情况对运行小时数进行折算后选择电缆截面。对一下长期不使用的回路（例：消防回路等），就不宜按照经济密度选择截面。

6 照明

近年来，对于配电设计节能方面，对照明节能设计要求越来越严格。在规定必须满足房间照度的情况下，需要严格执行标准规定的LPD（照明功率密度限制值），根据建筑照明设计标准》GB50034-2013的规定，功率密度限制值一般不超过如下规定：泵房LPD≤4W/m2、配电室LPD≤7W/m2、控制室LPD≤9W/m2、办公室LPD≤7W/m2。因此，选择优质、高效的照明器材，扩大LED照明的应用，选择高效能镇流器，合理利用天然光是照明节能的主要手段。