泵站配電設計中節能措施探討

許卓

許昌方圓勘測設計有限公司 河南 許昌 461000

隨著現代人們環保意識的提升以及政府提倡建設節能環保型社會，節約能源成為我國的基本國策。電力系統作為我國生活生產的重要基礎設施，供配電中的電能損耗引起了社會的關注[1]。配電設計不僅需要考慮安全性、經濟性，還需考慮節能環保，達到降低工程運行時損耗，實現可持續發展，以下根據設計相關手冊規范以及筆者多年實例設計經驗，簡單探討泵站配電設計中的節能措施運用。

1 電壓選擇

就泵站設計而言，大部分深入負荷中心，面對的電網電壓等級通常為10kV，35kV和0.4kV。設計時候盡量使變配電選址位置接近負荷中心，減少變壓的級數，并達到縮短供電半徑的目的、提高供電電壓等級，可以提高送電的功率，降低電能損耗，提高供電質量。在供電電壓正常范圍內，可以通過提高電壓等級達到節能的效果，但是由于需要增加投入資金，因此需要比較不同方案的經濟效益，盡可能選擇更加合適的設計方案。

2 變壓器的經濟運行

變壓器經濟運行主要為降低空載損耗和負載損耗兩大類。其中空載損耗約占總損耗的20%左右。作為設備選擇，應選擇節能型變壓器，現階段油浸式變壓器主選S13-M-型，有廠家資料表明，S13系列變壓器的空載損耗較S11系列變壓器的空載損耗降低30%左右。負載損耗需要考慮變壓器的經濟運行負載率。根據鋼鐵企業電力設計手冊，變壓器的經濟運行負載率在0.5～0.6左右[2]。

3 提高功率因數

提高功率因數可減少線路的損耗、減少變壓器的銅損，減少線路及變壓器的電壓損失，增加發配電設備的供電能力，是非常重要的節能手段。

電容補償初步設計一般按照變壓器容量的30%選取。高壓電機（6～10kV）因電機本身功率因數偏大，電容補償通常按照15%左右進行選取。

對于大型大功率泵站，經常選擇就地補償形式。對電動機經常采用單獨補償，補償電容器的額定電流不可超過電動機勵磁電流的0.9倍。對于n用一備的泵站形式，可采用集中補償根據運行自動投切，根據電機負荷計算出需補償容量，自動切入。對于農用分散小泵站，經常采用集中補償形式，電容器設置在變壓器總出線柜內。根據《全國供電規則》要求的補償后最低功率因數限值，大中型電力排灌站cosφ為0.85，農業用電cosφ為0.8。其他電力用戶cosφ一般情況需達到0.9以上[2]。

4 電動機選擇

對于設計中一般選型Y型異步交流電動機，其結構簡單，價格便宜，維護方便。一般高于300kW電機選擇6～10kV高壓電機，小于300kW電機選擇0.38kV低壓電機。

根據水泵壓力-流量曲線，實現變速變流量控制，是節電的有效方法。流量與轉速成比例，功率與流量的三次方成比例。

圖1 水泵H-Q、效率-Q曲線

如圖所示，A點是運行高效點。例如水廠泵站如果選擇6級水泵和4級水泵，運行效率相差15%，則年耗電量可能會相差18萬kWh左右。

具體設計需根據廠家給定的效率曲線圖，最終選定節能型電動機。

5 配電線路節能

電纜形式和截面的選擇，直接影響工程投資和電能損耗。鋁芯電纜造價約為銅芯電纜造價的一半，但輸電節能能力不如銅芯電纜。對于低壓電纜，YJV-0.6/1kV-電纜優于VV-0.6/1kV-電纜，為現階段低壓電纜的首選電纜，更為經濟環保。

電纜截面不僅考慮載流量、熱穩定，在節能方面也需要按照經濟電流密度進行選擇。根據50217-2018《電力工程電纜設計標準》規定，電纜截面面積=導體最大負荷電流/經濟電流密度值。對于備用水泵回路電纜，宜根據其運行情況對運行小時數進行折算后選擇電纜截面。對一下長期不使用的回路（例：消防回路等），就不宜按照經濟密度選擇截面。

6 照明

近年來，對于配電設計節能方面，對照明節能設計要求越來越嚴格。在規定必須滿足房間照度的情況下，需要嚴格執行標準規定的LPD（照明功率密度限制值），根據建筑照明設計標準》GB50034-2013的規定，功率密度限制值一般不超過如下規定：泵房LPD≤4W/m2、配電室LPD≤7W/m2、控制室LPD≤9W/m2、辦公室LPD≤7W/m2。因此，選擇優質、高效的照明器材，擴大LED照明的應用，選擇高效能鎮流器，合理利用天然光是照明節能的主要手段。

7 結束語

隨著我國社會的不斷發展，能源消耗量不斷增加。筆者以泵站設計為例，從六個方面簡述供配電設計中節能措施，對設計者具有一點參考作用。