趙興奎

(云南保山蘇帕河水電開發(fā)有限公司，云南 保山 678000)

淺談水電工程電氣節(jié)能設計中存在的問題及優(yōu)化措施

趙興奎

(云南保山蘇帕河水電開發(fā)有限公司，云南 保山 678000)

對水電工程電氣節(jié)能設計中存在的問題進行分析，在此基礎上提出了優(yōu)化建議及措施。

水電工程；電氣節(jié)能設計；優(yōu)化

0 引言

新世紀，人類面臨著越來越嚴峻的能源危機。在我國，改革開放以來，經(jīng)濟雖然得到了飛速發(fā)展，但卻是以環(huán)境的破壞和能源的消耗為代價。隨著環(huán)境和能源問題的日益嚴峻，人們的生存狀況面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。如何通過轉變發(fā)展思路，采取有效措施降低能源消耗，平衡環(huán)境與經(jīng)濟之間的關系，成為全國各個行業(yè)面臨的重要課題。水電工程是能源創(chuàng)造工程，也是能源消耗較大的工程，在水電工程中樹立節(jié)能環(huán)保理念，以“重需求、低消耗、新技術、促環(huán)?！睘樵瓌t，不斷優(yōu)化電氣節(jié)能設計，對于最大限度節(jié)約能源，提高利用率，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境效益的最大化，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 當前水電工程電氣節(jié)能設計中存在的問題

電氣節(jié)能設計是降低整個水電工程能源消耗的重要環(huán)節(jié)，通過對水電工程電氣系統(tǒng)進行優(yōu)化和改善，規(guī)范電氣設計的相關環(huán)節(jié)，以保證系統(tǒng)高質量運行，減少能源消耗。然而，電氣節(jié)能設計并非關閉或者限制水電工程的某部分功能，只是在系統(tǒng)正常運行的基礎上，通過節(jié)能技術的改進，降低能源消耗和浪費。受觀念和技術的影響，當前我國水電工程的節(jié)能設計存在許多問題，現(xiàn)總結如下：

(1) 電氣節(jié)能設備落后，能源利用率低下。目前，水電工程的規(guī)模在不斷擴大，但對于電氣設備更新和升級的投入?yún)s沒有跟上，水電工程中基本以大功率、高能耗的電氣設備為主，使用時間較長，技術和型號相對落后，甚至一些被國家明令禁止的產(chǎn)品和設備也在普遍使用。大量灰塵和顆粒物的長時間吸附，使設備的散熱性大大降低，絕緣性也變差，不僅造成了能源上的過多消耗，也帶來了安全上的隱患。此外，在電氣設備中存在運行負荷計算不準確、設備選型不符合實際要求等問題，導致了設備的利用率低下。

(2) 節(jié)能化設計缺乏有效的標準和依據(jù)，技術水平落后。電氣節(jié)能設計的另一個關鍵問題是技術問題，節(jié)能技術落后，節(jié)能化設計缺乏有效的標準和依據(jù)，經(jīng)濟技術分析不全面，導致設計的質量難以保證，效益不明顯。例如，電氣設備線路出現(xiàn)電路迂回的問題，造成線路上能源損耗嚴重；諧波治理和無功補償設備的安裝點設置不合理，造成額外消耗；在綜合分析變壓器費用問題時，沒有折算變壓器的經(jīng)濟優(yōu)化費用等。

(3) 電氣系統(tǒng)的自動化和統(tǒng)一化控制管理水平較低。電氣自動化控制是水電行業(yè)未來發(fā)展的趨勢，它不僅能大大降低人工勞動強度，增強傳輸信息的及時性、準確性，也減少了發(fā)生事故的可能性，保證了設備正常運行。然而，目前我國大部分水電工程電氣系統(tǒng)缺乏智能化、自動化設計，電氣系統(tǒng)的統(tǒng)一化和系統(tǒng)化控制管理水平低，缺乏多系統(tǒng)之間的集成管理和自動化分析、調控。單純依靠人工控制，難以處理多系統(tǒng)的龐大信息量，影響了設備的工作效率，造成操作效率較低，時間長，更重要的是無法從整體上對節(jié)能設計作出科學、合理、統(tǒng)一的規(guī)劃，從而難以實現(xiàn)工程的整體節(jié)能效果，甚至造成系統(tǒng)之間的能源浪費。

2 水電工程電氣節(jié)能設計優(yōu)化建議及措施

水電工程的電氣設計至關重要，其優(yōu)劣直接影響著整個工程的質量。目前我國在電氣節(jié)能設計方面有著很大的優(yōu)化空間，在對電氣系統(tǒng)進行深入分析和了解的基礎上，找出電氣節(jié)能設計的措施與對策，從而在設計過程中利用各種有效手段減少各種能量消耗，可以達到全面節(jié)能的目的，提高經(jīng)濟效益和社會效益。具體可從以下幾方面著手：

(1) 合理選擇電氣設備和節(jié)能技術，優(yōu)化配電方案。選擇合適的電氣設備是實施電氣節(jié)能設計的基礎和關鍵。首先，要選擇環(huán)保節(jié)能型電氣設備，從本質上解決問題。其次，采取相應的節(jié)能措施，如對變頻器進行節(jié)能改進，在保持電動機原有工作方式和設備結構的條件下，設計出不增加配電額外負擔的便捷的改造方案，使變頻技術在電氣設備中廣泛應用；在電容器方面，在安裝前進行整體規(guī)劃，選擇38 kW以上功率的電容器進行無功補償，通過無功優(yōu)化使功率因數(shù)接近1。再者，安裝諧波治理裝置，采用當前最新的諧波治理技術，有效降低變壓器、電動機及電容器等電氣設備的工作溫度和諧波電流，明顯增加設備工作時間。最后，合理選擇配電系統(tǒng)方案，供電系統(tǒng)要簡單可靠，防止變電級數(shù)過多而產(chǎn)生大量能耗，根據(jù)實際情況合理選擇變壓器容量與數(shù)量以及電纜橫斷面，還要明確標準范圍，避免供電半徑過大，提高供電系統(tǒng)損耗。

(2) 減少配電線路中的電能損耗。在電氣節(jié)能設計中要重點考慮減少配電線路中的能源消耗。配電線路中的電能損耗取決于線路的阻抗和電流，其公式為ΔP=3I2R×10-3。可見，減小電能消耗一方面要選擇合適的導線材料，降低線路電阻。一般的工程線路以銅芯為主，但其造價高，線損大，因此可以改成銅鋁復合線，以降低線路熱能消耗。另一方面，在設計過程中，重視控制配線長度，采取直線型布線形式，減少因線路過長而產(chǎn)生的大量能耗。線路能耗的降低，不但可以提高能源的有效利用率，也可以進一步加強線路的安全性能，降低安全事故發(fā)生率。最后，要增大導線截面積，在長距離線路輸送中，在選定線截面時加大一級，這樣雖然增加了線路費用，但由于節(jié)約能耗而減少了年運行費用，綜合考慮是合算的。

(3) 改進照明系統(tǒng)的節(jié)能設計。針對照明系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設計首先要加強對自然光的充分、合理利用，使自然光與室內(nèi)人工照明有機互補，從而達到節(jié)約人工照明電能的目的。其次，要選擇高效光源，所謂的高效光源即顯色指數(shù)高、調光性能好、使用壽命長且便于啟動的高性價比光源。

最后，根據(jù)工作場所的不同選擇不同的光源及照明電器附件，如室內(nèi)操控選用自鎮(zhèn)流熒光燈并配用電子鎮(zhèn)流器，通過加強燈管光效、減少鎮(zhèn)流器自身功耗，達到節(jié)能目的，并且消除了屏閃和噪聲，延長了燈管壽命；科研部門選擇高壓鈉燈并配以節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，在電壓偏差大的場所引用高壓鈉燈時，宜配用恒功率鎮(zhèn)流器，以保持光輸出穩(wěn)定和降低能耗；在機械車間則可選擇高頻無極熒光燈，同時配用電子鎮(zhèn)流器，這里應區(qū)分T8直管形熒光燈和T5直管形熒光燈的不同，前者不配用功耗大的傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器，以提高能效，后者應采用電子鎮(zhèn)流器，因為電感鎮(zhèn)流器無法帶動T5燈管。

(4) 優(yōu)化變配電變壓器的節(jié)能設計。變壓器是水電行業(yè)中的高耗能設備，因此，對變壓器的節(jié)能設計勢在必行。變壓器的損耗主要分有功損耗和無功損耗，前者由變壓器鐵芯材質和內(nèi)部結構決定，后者則由線圈材質和導體截面形成。對配電變壓器的節(jié)能優(yōu)化基本措施包括：首先應大范圍推廣使用S12、S11等低損耗高能效的配電變壓器；然后在實際調度運行中，根據(jù)不同的系統(tǒng)負荷變化特性，科學、合理地選擇變壓器容量、數(shù)量和最佳的調度運行模式，在技術上主要通過采用動態(tài)無功補償裝置來提高配電變壓器功率因數(shù)的措施來有效提高配電變壓器的綜合利用水平。近年來，在材料技術日新月異的推動下，加之變壓器廠對變壓器結構的不斷改進，節(jié)能型變壓器得到了快速發(fā)展，應在水電工程建設中大力推廣和使用。

3 結語

隨著能源危機的日益突顯，水電氣節(jié)能勢在必行。在當前國家大力倡導節(jié)能減排的政策方針背景下，要充分意識到電氣節(jié)能設計在水電工程中的重要性，及時對高能耗電氣設備進行升級換代，加大對節(jié)能型電氣設備的引進和改造，加大對節(jié)能技術開發(fā)的投資力度，在電氣節(jié)能化設計中，盡量實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的合理化、智能化、自動化，切實有效地降低水電工程中的過度耗能問題，保證工程質量。在注重經(jīng)濟效益的同時，還要注重社會效益與環(huán)境效益的結合，真正促進我國水電行業(yè)的健康發(fā)展。

[1] 朱曄.試論電氣設計中的節(jié)能策略運用[J].科技資訊，2012(31)

[2] 杜愛平.基于節(jié)能理念的電氣設計優(yōu)化研究[J].科技致富向導，2012(36)

2014-09-22

趙興奎(1981—)，男，云南保山人，工程師，計劃經(jīng)營部項目主管，研究方向：工程管理。