水利工程電氣節能設計探討

鄧大龍 趙士鵬 張丹

摘?要：社會的快速發展加大了對各類資源和能源的需求，使社會范圍內的資源和能源供給問題日益突出。快速發展的經濟和資源、能源應用的不平衡引起了廣泛的重視，社會經濟發展也逐漸從追求速度轉變到追求綠色的可持續發展。因此，要求水利水電工程在發展建設過程中需要采取一種低碳環保的電氣使用節能方式，從而確保水利水電工程更加符合可持續發展需求。

關鍵詞：水利工程;電氣節能;原則

一、 電氣節能設計的基本原則

（一）應滿足基本的功能需求

在進行電氣節能設計時，制訂與設計的方案應充分滿足工程的基本功能與需求。比如，設計人員在對電動機進行選擇時，應先考慮是否可以滿足實際的工作需求，再去考慮其是否可以節能降耗;如果它無法滿足正常的工作需求，其所具有的節能功能就缺乏相應的實際價值與意義。因此，在對工程進行設計時，必須優先考慮是否可以滿足基本的功能與需求。

（二）經濟性原則

節能的主要目的就是降低經濟方面的投入。因此，節能的設計階段必須要確保其科學性和合理性。節能設計工作者，必須保證節能編制計劃的可行性，利用項目節能設計的形式達到節能目的，不可以僅僅為了節能去節能，導致設計出的工程不符合標準，將會促使產生更大的投入成本。

二、 水利工程電氣節能設計

（一）水利工程供配電節能設計

在進行水利工程供配電設計過程當中，首先要確定項目的負荷等級，明確負荷分布及負荷容量等，根據這些內容以及用電設備特點進行供配電方案的詳細設計，保證在滿足正常功能的前提下，實現有效的能源節約，同時也降低生產過程當中能源的損耗。在設計中主要考慮以下幾點：（1）在進行供配電系統設計時，應確保簡單可靠的原則，設備的過度或者是系統的復雜，就有可能會造成電能無必要的損耗。所以設計簡單可靠的供配電系統能夠有效降低電能的損耗，比如用電設備較多的水電站，很多設備電壓等級有不同的選擇，在設計時應盡量減少不同的電壓等級，系統及設備方面得到簡化，減小系統的復雜性，避免多級供電造成的變電設備損耗以達到節能效果;（2）在進行整體系統設計時，各負荷盡量靠近供配電設備布置，合理安排電纜走向，避免由于線路過長而造成的損耗。對于供配電設計中的電纜的選擇，除了要根據載流量、壓降等技術要求選擇合理的電纜截面以外，還要考慮降損、節約有色金屬等方面;（3）根據設計的供配電系統用電設備的負荷量，科學合理地進行變壓器的選擇，對變壓器的容量及臺數等進行優化，使之能夠經濟靈活的投切運行，保證變壓器在正常工作過程當中具有良好的工作狀態。

（二）水利工程機電設備節能設計

1. 變壓器選擇

變壓器在水利水電工程輸配電耗能中占據較大的比例，總體耗能較大。為此，水利水電工程的節能設計需要科學設計和優化變壓器的參數。在變壓器生產工藝和制造水平的不斷提升下，變壓器的性能參數也得到了改善。在整個水利水電工程中，人們開始選擇應用低能耗系列變壓器，并在滿足水電站用電需求和最大負荷要求的基礎上優化變壓器的運行方式。在技術的發展支持下變壓器的結構也變得更加合理，使用的材料也不斷改善，節能變壓器成為一種流行的應用型號。現階段，應用最為廣泛的變壓器型號是S11變壓器，和之前的S9型號變壓器相比，負載荷載損耗基本相同，但是空載損耗基本上降低了75%左右。且這個型號的變壓器和以往型號的變壓器相比具備自身重量小、噪聲低、使用效率高的良好效果。

2. 電動機選擇

水利工程中通風空調控制系統、機組輔助系統、閘門啟閉機控制系統，水泵控制系統等，控制對象主要為電動機，電動機是直接的大容量耗能設備，為了使電動節能降耗，必須優化控制系統設計和設備選型。電動機選擇應提高電動機功率因素，降低無功損耗，選用高效率電動機，并且應合理選擇電動機啟動方式。對功率較大的電動機可以采用變頻調速器，可提高電機在輕載時的效率，達到節能的目的，但設備價格偏高，在應用中受到一定的限制。另一種節能方式是采用軟啟動器，它啟動平穩，啟動電流不超過3倍，可保證電網電壓的波動在規范要求的范圍內，同樣達到節能的目的。

（三）照明設計

1. 合理利用自然光

在進行水利工程設計時，需根據實際的地理、地質情況，做出最為科學、合理的水利工程方案與規劃;其中最為關鍵的一點在于，應充分、全面地對當地的地形、地質等因素進行研究與利用。而進行照明節能系統的設計也應遵循這一原則，根據實際的照明情況，充分發揮自然光的作用，借此達到降低能耗、節約資源的目的。因此，設計人員應在充分利用自然采光，并滿足照明需求的同時，最大限度控制電能照明設備的應用。

2. 選擇高效光源進行應用

選用高效的照明器材可謂電氣節能設計的基礎。根據工作場所的要求，需要選用控光性能合理，反射系數高，透射系數合理，控光性能過管的燈具。在目前的技術條件下，選擇緊湊型熒光燈逐漸取代傳統的白熾燈，可以節省電力資源達到七成以上。目前已經運用得極為廣泛。運用低耗能鎮流器，如電子鎮流器，取代傳統電感鎮流器，對于電力的節省也是非常明顯的。

三、 結語

綜上所述，作為現階段工程建設中的重要內容，水利工程的電氣節能設計是極為重要的。因此，電氣設計工作人員應做好全面、充分的準備工作，再進行電氣節能設計;同時，需從安全性、穩定性以及可靠性等方面著手，選擇低能耗的設備與設施，從而實現降低能耗的設計目標，促進經濟效益的全面提升。

參考文獻：

[1]羅利磊.淺議水利水電工程電氣節能設計[J].建材與裝飾，2017（30）.

作者簡介：鄧大龍，趙士鵬，張丹，天津市水利勘測設計院。