泵站工程中電氣設計的節能措施探究

邵 茜

泵站是水利工程中的主要組成內容，在電氣設計階段需實施節能優化，不僅有助于水利工程項目在運營中提高經濟效益，還能充分展現其在社會效益層面的作用。本文針對泵站工程中對應的電氣設計情況進行分析，探討其中存在的節能措施，具體從電動機、供電系統、線路等幾個方面出發，表述泵站工程項目在電氣設計中所需運用的技能對策，以期為類似泵站工程設計和建設提供幫助。

一、針對泵站工程中電動機的節能措施分析

減少泵站使用過程中的能耗，關鍵在于減少電動機運行中的能源消耗。結合項目運行實踐情況可以發現，泵站電動機的損耗量占整個泵站工程的能耗量的一半以上，因此需要電氣設計人員關注如何提高電動機節能性，綜合參照理論知識和實踐經驗。

（1）在泵站工程項目電氣設計中，需選定具有節能特征的專用電機設備，整體設計方案需滿足該工程項目的運行需要，從成本投入、性價比等角度出發，考慮選擇是同步電機或異步電機。通常若電機容量高于800kW，則一般需配置電網適應水平較強、同步功率因素較高的電機。目前不少水利工程項目在設計和運行中仍選擇異步電機，如單機容量高于1600kW 的太浦河泵站。在電機選用時，需根據泵站使用環境差異完成電機選擇，如選擇異步電機，需盡可能選用鼠籠型，但若計算發展鼠籠型無法滿足實際需要，則需選用繞線型。

（2）電機設備在使用過程中需注重分析能耗比優勢，從而提升泵站工程項目整體作業效率。如在設計時需對異步電機性能作出研究，若有功損耗中出現不變損耗和可變損耗一致時，異步電機具備最為出色的能耗比，而該情況所獲的結果往往并不處于電機功率額定范圍中。通常電機額定功率處于75%～100%時，電機能夠具備最高運行效率。在實際項目電機額定容量設計時，需將電機負荷有效控制于80%～90%之間，以減少能耗比數值。如果電機在長時間處于能耗比過低的狀態，不光會導致工程運行成本提升，也會降低電機使用壽命。

（3）優先選定直接啟動方式。在泵站工程設計中，應優先考慮配置直接啟動功能的電機，若直接啟動難以滿足電機端電壓需求，則可運用減壓啟動的途徑。實踐表明，常規的電機啟動模式具有不少劣勢，如在啟動階段形成的電流會高于額定電流5 倍多，這不僅導致電機在啟動時產生繞組所處的溫度環境出現劇烈變化，也會引起絕緣老化；電網電壓突然猛烈下降，或電壓未超過0.85Un 額定電壓，則會對電機運行造成干擾，且在啟動階段會引發能量大量損耗，致使電能出現浪費，尤其是在電機需要頻繁啟動時該現象更為顯著。因此進入新世紀后，大多數新建水利項目泵站電機選用軟啟動或減壓啟動的途徑完成啟動，這一方面可以避免大電流對絕緣造成的沖擊，也可以減少電機維護檢修頻率，從而延長電機壽命。在選定泵站電動機時，可從多個渠道作出考量，電氣設計人員需結合泵站運行環境和項目實際需要，選定匹配度最高的電機類型，這不僅可以顯著提升電機使用效率，也可以達成節能效果。

二、針對泵站工程中供配電系統的節能措施分析

在泵站工程設計中，需根據泵站中容量對應的負荷范圍、供電距離、分布情況，對供電系統作出科學設計，確保供配電過程中安全、穩定、便捷，各項電力供應能耗比出色，從而在滿足供配電系統有效運行的同時實現節能。

（1）需明確供配電系統對應的負載標準，為后續環節設計提供基礎參數，通常可基于最佳負債系數法計算獲得變壓器容量，并結合投資規模、運行壽命等考慮，為泵站選定合適的配供電環境。因此設計人員需選定質量穩定、操作便捷、配套設施完善的配供電系統。

（2）在同電源電壓的環境下，電壓所需能耗與電壓之間存在負相關關系，即電壓提升、能耗下降。國內小型泵站配置的電機功率往往低于200kW，因此可配置380 伏低壓電機；大中型泵站配置的電機功率往往高于280 kW，因此可配置10千伏高壓電機。如果電機功率處于持在200～200kV 范圍，則需結合理論知識和技術分析計算出預期經濟效益，并以此為基礎選定合適電源電壓。

（3）泵站在進行電力線設計時，應盡可能簡潔、穩定，通常可運用單母線途徑或母線分段的途徑完成對接，電力供應、系統電壓對應的分布序列應滿足二級以內標準，以此減少能耗損失。

（4）需根據電容器實際布置情況進行無功補償設備配置，從而減少線路運行環節導致的損耗，這不僅有助于對電壓損失作出一定補償，也可以顯著提高由于完善配電線路系統所形成的經濟層面效益。

三、針對泵站工程中線路的節能措施分析

水利工程運行所涉及的內容較多，相應的線路自身能源損耗也不可直接忽略，因此在電氣設計環節，設計工作人員需對線路布局后引發的線路能耗作出分析，并落實節能對策。

（1）選用電阻率相對較低的線纜。相比其他常見材料，銅芯線纜具有成本合適、電阻率較低的特點，因此能夠滿足泵站項目使用需要。但相對而言，銅芯電纜仍具有成本較高的不足，通常目前一般運用在關鍵性較高的泵站項目中，以在確保項目運行的前提下節省成本費用。

（2）泵站工程項目在設計過程中，需考慮線路長短，在確保項目正常運行的基礎上盡量減少線纜總規模。因此電氣設計人員需結合泵站結果、運行需要、使用壽命等內容，在線纜分布、種類選定時需關注如何減少電纜長度，并科學布置變壓器位置，所得在運輸途中的電能損耗得到有效控制，這也有助于提升泵站經濟效益。

（3）選擇合適的電纜截面和導線截面。在泵站項目涉及時，設計工作人員需考慮電纜、導線對應的截面，以切實降低能源損耗。在設計過程中，需結合泵站工程運行需要，明確電纜運行標準，并以此為基礎結合經濟效益、電流密度等指標確定截面數值。

（4）按規范運用各項設備。泵站項目通常需滿足較長的使用壽命需要，在補償柜上配置自動補償設備能夠有效減少能耗支出，設計人員需提升配電系統對應的功率因素，如果自然功率難以滿足電網接入需要，則可在設計環節配置專項補償設備，從而提升電網功率因素，依托此途徑可以顯著減少線路損耗量以及變壓器端出現的能源損耗。這些專用補償設備具有無功功率特征，在泵站項目運行中，可根據電力系統實際情況，電子設備會由于負荷非線性高次諧波的存在，使得電力系統對應的無功能耗顯著提升。由此可見，設計人員需根據諧波產生的具體區域，在設計環節加入濾波設備以及諧波測定設備，以盡可能降低諧波帶來的能耗損耗，從而達成節能目的。

四、結語

總體而言，泵站是水利工程項目節能降耗的主體，減少泵站能耗能夠大幅降低水利工程整體能源損耗，這就需要泵站項目電氣設計人員充分發揮主觀能動性，從多個角度出發作出分析，結合數據對比和實踐論證，逐步優化設計方案，盡可能減少泵站能耗，從而為水利工程運行提供電力保障，在展現工程經濟效益的同時，更好實現社會效益