關于降低城市污水廠電氣能耗的對策思考

摘 要：污水處理廠在緩解城市日益嚴峻的水污染問題上發揮著巨大作用。但是目前較高的運行成本和電費使得污水處理廠未能獲得預期的效益，影響了污水處理的有效性。因此，必須通過有效的節能降耗措施來降低運行能耗。筆者結合實踐經驗，對降低污水廠電氣能耗的對策談談自己的幾點思考和認識。

關鍵詞：污水廠；供配電系統；照明系統；節能對策；損耗

中圖分類號：X70 文獻標識碼：A

目前能源緊張局面日益呈現，這就要求各污水處理廠能夠使用較少的能源獲得較大的收益。污水處理廠作為節能減排的排頭兵，同時也是能耗密集型企業，其運行費用和電費一直是居高不下，因此，如何節約能源，降低電氣能耗，提高經濟效益，是城市污水廠必須思考的問題。

1 供配電系統的節能降耗對策

1.1 變電站的合理布置

變電站應盡可能的設置在負荷中心，進而減少配電半徑、降低電纜成本及線路損耗，而且對供電的穩定性、安全性也有提升作用。

1.2 供配電級數應減少

目前多數的污水廠總用電負荷在1000～10000kW，供電電源電壓采用10、20或35kV，用電設備為0、4、6或10kV，為此，我們應盡量減少配電級數，減少電源配電環節的損耗。

1.3 合理選擇變壓器容量

合理選擇變壓器容量及臺數，可以使其運行在最佳經濟負載率附近，并且可以根據用電性質合理調整變壓器的運行臺數，減少變壓器輕載導致的電能浪費。

1.4 提高供配電系統的功率因數

提高供配電系統的功率因數，可以減少線路及變壓器的無功功率損耗，從而實現節能。由于提高了功率因數，減少了無功功率，供給同一負荷功率所需的視在功率和負荷電流均減少，可以更合理地選擇變壓器容量和線路截面，既可以節能，又達到降低投資的目的。可通過以下措施提高功率因數：

①在選擇設備時采用功率因數較高的用電設備。

②用電設備均為低壓設備的污水廠采用低壓集中補償方式，有利于管理；但對于功率因數很低的設備應采用就地補償裝置進行合理補償，例如紫外線消毒設備，由于功率因數很低，因此應在其控制設備內進行補償，可有效降低線路無功損耗。

③對于供電距離較遠的高壓電動機設備，應采用就地單獨補償裝置進行無功補償。

1.5 采取抑制高次諧波的措施

隨著污水處理廠變頻調速裝置的應用及非線性負載的增多，污水處理廠電氣系統諧波含量也隨之增多。諧波不僅會使系統的功率因數下降，而且在設備及線路中產生熱效應，導致電能大量損失。因此，對供配電系統存在的諧波進行監控和檢測，并采取行之有效的諧波抑制措施，減少諧波對電網的影響，對污水處理廠供配電系統節能顯得尤為重要。抑制和治理諧波的常用措施如下：

①低壓變壓器采用△/Y0－11點接線方式，防止3次及3n次諧波對電網系統的污染。

②采用帶消諧電抗器的并聯電容器組補償裝置，可有效防止補償電容與系統電抗造成的并聯諧振對諧波的放大及對電容器組造成的損壞。

③采用無源濾波器抑制高次諧波。如果配電系統具有相對集中的大容量非線性負載時，宜選用無源濾波器，這樣成本較低，經濟合理。

④采用有源濾波器抑制高次諧波。如果配電系統具有大容量非線性負載，且變化較大，用無源濾波器不能有效工作時，采用有源濾波器，可以有效地抑制及消除高次諧波，盡管投資較高，但從安全運行、節能降耗等多方面考慮，還是比較合理的選擇。

2 電氣線路的節能措施

2.1 電氣負荷的合理分配

盡量保證三相負荷的平衡，尤其在一些照明負荷供電、路燈負荷供電及部分通風裝置、電熱設備的供電回路上，必須考慮負荷的平衡及合理性，避免單相負荷過大造成的線路損耗。

2.2 合理選擇電纜及導線截面

按照導線及電纜的經濟電流截面選擇電纜。根據《電力工程電纜設計規范》（GB50217—2007）第3．7．1條第4款的規定：10kV及以下電力電纜截面選擇除考慮工作電流、短路電流及電壓降以外，尚宜按電纜的初始投資與使用壽命期間的運行費用綜合經濟的原則選擇。

2.3 盡量減少供電線路的長度

將變壓器深入負荷中心，配電線路盡量走直線，減少低壓配電電纜或導線的長度，不僅可以降低線路損耗，而且還可以減少線路壓降，提高供電質量及可靠性。

3 合理選擇電氣設備

3.1 選擇節能型變壓器

不同型號的變壓器由于其繞組材質、截面積不同，電能傳遞效率存在顯著差異，價格也有明顯不同，根據不同變壓器節能和價格差的回收年限計算，絕大部分低損耗節能型變壓器資金的回收年限為2～5年，因此應優選高效、低損耗、節能型變壓器。

3.2 選擇高效電動機

根據國標《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》（GB18613—2006）的相關規定，從2011年7月1日起開始強制實施高效電動機的考核指標。該標準適用于690V及以下電壓、功率＜315kW的異步電動機。該規范針對電動機的能效限定值考核指標是強制性要求，必須選用符合標準的產品。根據相關資料，高效電動機的節電率＞15%。

4 合理選擇控制系統

4.1 選擇變頻調速節能設備

污水處理廠的風機、水泵類負載較多，工藝專業都是按最大需量來考慮選擇設備的能力，而設備正常工作時的負載往往比設計值要小許多，在大多數時間里水泵和風機都不會滿載運行，這就造成了整個污水處理過程的能源利用效率低、浪費嚴重。同時，由于電機長期處于高速運轉狀態，機械磨損大，維護費用高，使用壽命相應縮短。由流體學相似定律可知，流量與轉速成比例，而功率與轉速的3次方成比例，由于水泵采用調速控制，當流量減小時，所需功率近似按流量的3次方大幅下降，采用新型的智能化節電設備，運用計算機模糊控制理論和變頻技術，通過對設備負荷的狀態跟蹤，適時調節風機的風量或水泵的流量，使其隨負荷的變化而同步變化，可以最大限度地節約電耗，因此節能效果非常明顯。

4.2 合理選擇控制系統

針對污水廠用電設備多、工藝復雜的特點，采用智能化精確控制系統，合理調節控制系統參數，使得用電設備開停及運行時間更合理，也能夠最大限度地節約電耗。例如，可以精確測定進水流量、曝氣池需氧量等，運用合理的控制系統模型，精確調整水泵的流量及鼓風機的風量，可降低無謂的消耗，節約運行成本。

5 照明系統節能

5.1 合理采用高效光源

隨著污水再生回用項目的增多，污水處理廠內大型車間越來越多，大型廠房及車間應采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈或大功率細管徑熒光燈等高效節能型光源。辦公室、值班室、配電室等場所應采用三基色細管徑熒光燈、緊湊型熒光燈或小功率金屬鹵化物燈等，盡量不采用白熾燈。

5.2 合理采用節能型光源的用電附件

氣體放電燈鎮流器種類多、質量參差不齊，應盡量淘汰普通電感型鎮流器，建議使用低損耗的鎮流器（如電子鎮流器、低損耗節能電感鎮流器等），可減小線路損失，提高供電質量。

選用的氣體放電燈應在燈具內設就地補償電容，提高功率因數，降低線路損耗。

5.3 合理改進燈具控制方式

辦公室、值班室等房間內燈具采用一燈一控的方式，對燈具進行控制。大型車間采用多區域控制，既節能，又能滿足照明需要。

公共走道、樓梯間等場所采用聲光控開關，人到燈開，人走燈關，該開關具有成本低、節電效果好的特點，應盡量采用。

廠區道路照明盡量采用光控與時控相結合的控制方式，天黑時自動開啟、天亮后自動關閉，避免由于人為原因忘記關燈，造成電能浪費。

結語

實踐證明，在保證正常運行的前提下，通過可行的供配電系統、電氣線路及照明系統節能對策，合理選擇控制系統能耗和節能電氣設備，能夠有效降低污水處理廠的運行能耗和生產成本，這對污水處理企業的發展具有重要的意義。

參考文獻

[1] 左亞波.污水處理廠的電氣節能方法[J].科技傳播，2012（01）.

[2] 陳功等，董濱.城市污水處理廠節能降耗途徑[J].水處理技術，2012（04）.