水利水電工程電氣節能方案與實現途徑分析

楊天煜

摘? 要：我國社會經濟的快速發展使得電力需求大幅上升，受南北地區發展差異的影響，電力供應不平衡問題日益嚴重。為了更好地滿足電力資源的有效利用，同時響應低碳環保的發展政策，文章立足于目前某水利水電工程電氣使用存在的問題，從供配電系統、變壓器、照明系統等方面具體分析水利水電工程電氣節能實現途徑。

關鍵詞：水利水電工程;電氣節能;方案設計

中圖分類號：TV222 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）21-0144-02

Abstract： The rapid development of social economy in China has led to a sharp increase in power demand. Affected by the development differences between the north and the south， the imbalance of power supply is becoming more and more serious. In order to better meet the effective utilization of power resources and respond to the development policy of low-carbon environmental protection， this paper is based on the problems existing in the electrical use of a water conservancy and hydropower project at present. The realization ways of electrical energy saving in water conservancy and hydropower projects are analyzed from the aspects of power supply and distribution system， transformer， lighting system and so on.

Keywords： water conservancy and hydropower engineering; electrical energy saving; scheme design

社會的快速發展加大了對各類資源、能源的需求，由此使得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。基于這樣的發展要求水利水電工程在發展建設的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的發展更加符合可持續發展的原則。

1 水利水電工程電氣節能設計基本原則

在水利水電工程節能設計工作中要嚴格遵循以下幾個方面的原則：第一，環保原則。水利水電工程的節能設計需要滿足環境保護的基本要求。第二， 功能要求。在進行水利水電工程節能設計的過程中還需要充分考慮整個房屋建筑的功能需求，不能因為盲目追求節能效果而影響整個水利水電工程的正常功能。第三，合理性。水利水電工程節能設計的本質目的是節省經濟成本，為此，在實際的設計操作中需要將節能環保的施工方案貫徹工程施工全過程。

2 水利水電工程電氣節能設計的基本意義分析

我國擁有豐富的水利資源，這些豐沛的水利資源為水利水電工程的發展建設創設了良好的基礎條件，特別是在社會發展對電力需求不斷增長的背景下， 水利資源作為一種清潔、可再生資源，得到了巨大的發展。隨著社會的進步發展，水利水電工程的發展建設數量也在不斷增加，在低碳環保發展的背景下節能減排成為整個社會經濟建設的重要任務。同時，在政府部門提出的十二五發展規劃中，也明確的提出在新的歷史時期需要積極推進節能減排的改造措施，將綠色環保施工理念作為整個工程發展建設的核心內容。從電氣設備的運行發展實際情況來看，如果電氣設備處于長時間的負荷運行狀態就會出現各種類型的故障問題，并相繼的引發一系列風險事故。這樣的情況下在水利水電工程發展建設過程中需要做好相應的節能降耗工作。在水利水電工程施工過程中通過使用最新的電氣節能技術形式能夠改進整個水利水電工程施工現存問題，在確保整個工程施工質量的情況下減少工程施工建設風險和施工建設能源消耗。

3 工程概述

某水利水電站工程是在灌溉渠道上建設的一個水電站，設計發電量為每秒87立方米，水頭設計長度為10.5米，裝機總容量為8MW。長期以來，該水電站的平均發電量為每小時4247萬千瓦，年用電5311小時。

4 該水利水電工程電氣節能存在的問題

4.1 電氣節能制度不完善

制度是約束和規范水利水電工程電氣節能發展的重要關鍵，也能夠為水電站電氣節能設計提供必要參考。但是從發展實際情況來看，本文所研究的水利水電工程電氣設計缺乏相關制度的規范，特別是電氣設計十分不規范，使得電力資源的使用不符合節能環保的要求。

4.2 節能產品研發落后

本文所研究的水利水電工程電氣節能研發設計產品滯后，突出表現為電氣節能產品研發人員缺乏節能意識，且產品的研發缺乏先進技術、資金和人員的支持，創新能力較差。

4.3 設計人員缺乏節能意識

電氣節能設計人員普遍缺乏節能環保意識，在進行電氣技能設計的時候將關注的重點放在水利水電工程施工效益的獲得上，沒有對電氣是否節能予以足夠的重視，最終導致電氣節能設計不充分。

5 該水利水電工程電氣節能優化設計方案

5.1 科學設計節能變壓器的參數

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。根據本文所研究水利水電工程在電網中的位置、裝機容量、裝機臺數和技術研究比較選擇在工程應用高性價比的發電機-變壓器單元接線方案和單母線接線電氣主接線方案，在電氣節能設計的過程中優先選擇國家推薦的損耗較低的電力電壓器產品，由此在整個工程電氣發展中降低了電能損耗。不僅如此，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的10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、噪音低、使用效率高的良好效果。

5.2 制定出科學合理的供配電系統計劃

在水利水電工程電氣節能設計中要盡可能的選擇簡單、安全、可靠的供配電系統，科學設定供電電壓等級和電壓損耗。同時，要盡可能在負荷中心設置變電室，在用電負荷周圍設置電壓不高的配電室，為配電室提供合理的供電網絡，嚴格控制低壓控制點的半徑，盡可能降低控制在190m以內，目的是在供配電操作的時候減少對線路電壓的損耗。另外，根據負荷的實際情況還需要進一步明確變壓設備的總體數量和總體容量，之后在遵循經濟適用原則的基礎上靈活的投切變壓設備，確保所有變壓設備都處于穩定的運行狀態。在明確變壓設備的數量之后還需要科學選擇和使用電纜、導線截面，由此降低供配電的能源損耗。

5.3 投入節能變壓器

在水利工程建設的過程中需要相關人員強化對節能變壓器的推廣，借助節能變壓器來使得整個工程發展建設達到節能減排的目標。在變壓器的實際工作中可以發現，空載損耗出現的原因是鐵損。在交變磁力的作用下，經過鐵芯的時候會產生磁帶和渦流現象， 由此引發損耗。通過使用節能變壓器，鐵芯的主要材料是非晶合金，三相五柱式兩行矩形是鐵芯的主要排列方式，周圍柱子在零序磁通的作用下不會從箱體通過，因此不會產生損耗和變形的現象。

5.4 采取措施降低照明系統的損耗

結合水利水電工程電站設置對照明的基本需求，在工程內部一般會選擇應用國家規定的新型高效節能燈具，應用這種節能燈具替代白熾光燈具。另外，根據《水力發電廠照明設計規范》的基本要求，除了需要在對視覺效果要求高、顏色識別程度較高的地區使用白熾燈之外，水利水電工程其他場所都需要盡可能地應用高效節能的照明光源產品。

水利水電工程采用高效光源的方式主要包含以下兩種：第一，充分利用自然光。自然光是一種清潔高效，可以無限供應的光源，為此，在水利水電工程發展的過程中要盡可能的提升自然光利用率。比如可以將自然光應用到水電工程電器節能設計中，借助自然光減少對原來室內照明設備的使用，節省能耗。第二，選擇效率高、照明質量較強的照明燈。水利水電工程是一項長期性、復雜性、系統性的工程，涉及各個設備控制室、生產車間。這些車間都需要使用照明設備，為了達到節能要求需要在設備控制室、燈具安裝位置較低的位置使用熒光燈;在車間、燈具維修保護不方便的場所使用高頻率無極熒光燈。

5.5 打造科學合理的輔助設備控制系統

水利水電工程中常用的輔助設備控制系統一般包含公用控制系統、閘門控制系統、通風空調控制系統等。這些電動機設備對整個工程的電氣節能設計有著十分重要的影響。為此，在使用電動機的時候需要相關人員積極思考并采取措施降低這些電動機對資源和能源的消耗，為了實現這一目標需要設計出一個科學合理輔助設備控制系統。比如可以考慮在以上輔助設備控制系統中使用變頻器啟動或者微軟啟動，由此有效改善電機啟動時的運行特點，降低電機啟動時的電流消耗，降低電機啟動對電網的沖擊。

5.6 提升水利水電工程設計人員的綜合素質

在水利水電工程電氣節能設計的過程中還需要企業采取措施強化對設計人員的培訓和管理，并根據水利水電工程發展實際情況定期對相關人員開展必要的管理培訓，通過培訓來提升水利水電工程設計人員的工作水平和工作技能。除此之外，在對水利水電工程電氣節能設計人員開展培訓的過程中還需要注重增強他們的環境保護意識，將節能環保的思想理念自覺貫徹落實到自己的實際工作中。為了能夠更好調動電氣節能設計人員的工作積極性還需要對在工作中表現積極的員工予以一定的激勵，通過恰當的激勵來不斷挖掘和強化他們的工作潛力。

6 結束語

綜上所述，電氣節能設計在整個水利水電工程發展建設中起著十分重要的作用，但是從當前水利水電工程發展實際情況來看，一些工程的電氣節能設備過程仍然存在較多的問題，比如電氣節能制度不完善、節能產品研發落后、設計人員缺乏節能意識等。針對這些問題需要相關人員積極學習、不斷總結，著重從供配電系統、變壓器、照明系統等方面具體分析水利水電工程電氣節能實現途徑，旨在能夠更好的促進我國水利水電工程電氣節能設計發展。

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