水利工程电气节能设计要点

摘要：水利工程是我国能源消耗比较大的几个工程之一，据统计我国水利工程每年要消耗大约 4000 亿千瓦时的电能，降低水利工程的能耗加快推进工程中电气节能的设计进程，是我国当前需要解决的主要问题。本文首先分析了水利工程电气节能设计中所存在的问题，然后说明了水利工程电气节能设计的基本原则，最后详细阐述了水利工程电气节能设计的要点。

关键词：水利工程；电气节能；供配电；电力设备；供电方案

中图分类号：TV文献标识码： A

一、水利工程电气节能设计中所存在的问题

水利工程的节能设计是非常重要的，而其中尤为关键的一大环节就是电气节能设计，电气节能设计对整个水利工程的节能效果有着直接影响，但是在电气节能设计中却存在着以下问题。

（一）节能产品滞后

就我国当前的基本情况而言，在水利工程的施工建设当中，往往需要投入较大的资金，由于资金投入及管理不到位致使在实际采购及安装过程中队员产品降低了标准，这些产品不但无法实现节能的目的，并且还可能比一般的节能材料所消耗的电能更大。

（二）相关制度规章有待健全

在水利工程的电气节能设计过程当中，通常会出现规范性不足、统一性差的文件，与之相配套的制度规章也缺乏必要的完善性。

（三）设计人员认识不够到位

相当一部分的水利工程设计人员，在设计工程的过程当中，仅仅重视和关注的是施工的需要与利益，而并非注意其他周围因素对电气节能的迫切需求，使得所建成的水利工程周围的农田、人员、企业等电力使用不便。

二、水利工程电气节能设计的基本原则

（一）节能设计需满足特定的功能

设计人员进行节能设计时，应该注意设计方案能否满足工程基本功能。例如，设计人员在选择电动机功率时，不仅要保证电机能够节能，同时还要求电机能够满足工程的基本功能，如果电机连正常工作的能力都没有就更谈不上节能了。所以设计人员在考虑节能的时候一定要先考虑电机能否满足工程的基本要求。

（二）节能技术考虑绿色环保

电气工程中的节能设计不仅要保证电气设备的节能环保，还要依靠技术的节能。设计人员应该先考虑工程中是哪个部分在耗能，再针对这个耗能部分选择合理的节能技术去解决实际问题，不能盲目选择节能设备和节能技术，这样不仅达不到节能反而会增加设备的能耗。

（三）节能设计要保持经济上的合理

节能的根本目的就是要减少经济投资成本，所以节能的设计环节一定要保证科学、合理。节能设计人员要制定出切实有效的方案来节能，不能只是为了节能而节能，最终设计的节能设备或者工程不达标，导致经济上的更大花销。例如，1 台高质量节能变压器，在业内有着良好的工作口碑，但是由于工程的局限性，引入该变压器并不能让工程达到节能的水平，最后的结果也是工程设计不能达到节能水平。

三、水利工程电气节能设计的要点

（一）供配电系统方面

在水利工程供配电系统的节能设计过程中，应当按照用电负荷分布特点、用电负荷容量、负荷等级和用电设备的性能，对供配电系统进行合理科学的设计，在运行中使供配电系统能够将损耗降低至最小，保证在最理想的状态下供配电系统的运行，以此保证供配电系统的高效经济运行，从而实现节能降耗的最终目的。所以，在设计供配电系统节能中，应当对以下因素予以充分考虑：

其一，按照用电负荷状况，科学的选择变压器容量、台数，按照经济运行原则来对变压器进行接线；

其二，供配电系统必须可靠简单，尽可能将因过多电压等级所出现的电能损耗减少，按照较为集中的负荷分布特点，择取节能型的变配电装置，最大限度的防止多级供电的设备损耗；

其三，应当尽可能使变配电所的位置与负荷中心相接近，对供电网络合理的进行分布，在合理的范围内控制低压供电半径，以此将线路电压损失减少到最小，确保供电线路所产生的电压损失与规范的允许值相满足，促进供电网络运行效率和供电质量的提高。

（二）合理选择和布置电力设备

选择合理的电力设备是保证节能工作得以实现的关键因素，而目前对节能电力设备的选择原则主要有：

1、选择环保节能型电力设备，从根本上解决节能问题

在水利工程电气节能设计中，最需要合理选择的是机电设备包括变压器与电动机。在输电环节中，选择正确的变压器是一种很好的节能方法。传统的变压器具有效率低、损耗高、重量大、抗冲击力低等缺点，在电能传输上会浪费大量的电力能源。因此，选用节能变压器尤为重要。节能变压器不仅能够节约能源，还能减少CO2等温室气体的排放，同时与传统变压器相比，其在空载消耗、噪音等方面都有所改善，

对于电动机这一类设备，需要采用高效电动机，以降低用电负荷和无功消耗，起到节能作用。除此之外，合理选择电动机的启动方式也很重要。功率大的电动机应采用变频调速器，提高空载效率，达到节能目的；或采用平稳启动方式，确保从启动到运行电流波动不超过3倍，从而降低启动时大电流带来的冲击，使电压波动控制在规定的范围内，以起到节能的作用。

2、合理布置电力设备，尽可能在不影响节能质量的前提下，简化其布置步骤。良好的位置摆放也可以有效减少电力设备能耗，布置时将需要散热的电力设备放在通风良好的位置，或者在房间中安装空调、隔热墙等，可减少设备发热带来的能量损耗。

（三）照明节能设计

1、照明设计应选择高效光源

照明光源应选择发光效率高、显色性好、使用寿命长、启动可靠方便快捷、

性能价格比高的高效光源。按不同的工作场所，选择相适应的高效光源．可以降低电能消耗．节约能源。根据《建筑照明设计标准))(GB50034―2004)．建议按以下几个方面选择光源：

（1）灯具安装高度较低的场所选用荧光灯

荧光灯包括直管荧光灯和紧凑型荧光灯，它们都具有光效高、寿命长、显色性较好等优点。但前者比后者光效更高、寿命更长、光通维持效率高、性价比更优。因此，除有装饰性要求的场所外，一般情况下，都应选用直管荧光灯，并推荐采用T5细管。

（2）灯具安装高度较高的场所宜用金卤灯，也可用中显色高压钠灯。对于显色性要求高的场所，可以采用用陶瓷金卤灯；对于没有显色性要求的工业场所，可以用光效更高、寿命更长的高压钠灯。

（3）安装高度高且不易维护的场所，如高大厅堂等，宜选用高频无极荧光灯。其重要特点是使用寿命长(达5~6万小时)。同时，光效高(60～701m／W)，显色性好(Ra达80)，起点快捷、可靠。

（4）不应选用荧光高压汞灯。金卤灯是在汞灯的基础上发展起来的，其高效比汞灯约提高60％(400W 为例)，显色指数高，寿命更长。

（5）限制热辐射光源(普通照明用白炽灯、卤钨灯)的应用，其优点是显色性好、起点快速、便于调光。但由于其光效低、寿命不长，所以最好限制使用。除要求调光、开关频繁和短暂工作以及特殊装饰要求等情况外，不应使用。

2、照明节能设计应提倡绿色照明

绿色照明并不只是照明节能，更有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，在保护身心健康的基础上达到节约能源、保护环境的目的。为此，在水利工程照明设计时，应最大程度地满足建筑工程的功能，水利工程照明不能只注重光的物理特性，不仅要考虑照度水平、灯具布置，还需考虑视觉环境及照明效果。所以，照明设汁应满足建筑物不同场所、部位对照明照度、色温、显色指数的不同要求。

（四）合理选择供电方案

水利工程中的节能设计除了要选择合理的设备之外，还要选择合理的供电方案。合理的供电方案可以让电气设备以最佳的运行模式运行，这也是节能设计中的重要一环。那么合理的供电方案应该满足什么基本原则呢？

1、系统需要简单可靠，以防止变电级数过多而产生大量的能源消耗。

2、根据实际情况合理选择变压器容量与台数，调整变压器负载频率，使接线能够适应负荷变化，按节能原则合理切换变压器，从而减少消耗。在满足技术指标安全要求的前提下，按照经济原则、节能原则，选择合理的电缆横截面，从而降低损耗。

3、要根据实际情况，明确标准范围，避免供电半径选择过大，造成不必要的能源浪费。

4、采用就地补偿

因地理条件的限制，水利工程多选用低扬程、大流量的水泵和低转速大型

异步电动机。由于这种电动机的功率较低，这与供电单位的要求存在一定的差距，这就需要进行功率补偿，而我们经常的做法就是集中补偿。水利工程设计中一般采用就地补偿技术，也就死电动机就地并联补偿电容柜，选用防爆电容器并串联电抗器以缓解电流冲击。

5、合理选择电缆、导线

在满足允许载流量、运行电压损失等各种技术指标的前提下．应按经济电流密度合理选择导线截面，并应从降低电能损耗、减少投资和节约有色金属等方面综合衡量。

6、提高供电系统功率，在设备调速一定的情况下，若自然状态达不到接入

要求，就必须进行功率补偿，以减少线路损耗。另外，在制定节能方案的过程中，还需按照其他综合要求来不断调整优化整个实施方案，不可只侧重于某一点，必须要遵循“全面调整，整体节能”的设计大纲。对于节能设计的有效性和可行性，需要不断的结合实际需要来反复优化和完善，这样就会大大提高节能效率。

结语

综上，水利工程中的节能设计是潜能无限的，节能设计可以贯穿整个项目的科研、设计、施工、建设、后期维护、使用等阶段。在节能设计中应该注意的是，电气设计人员应该改变现有的工作原则，先以电气节能为主要工作重心，并时时牢记自己的责任，在节能设计中不断优化自己的方案，从设计的安全性、可靠性、经济性等原则进行综合考虑，选择既能满足工程要求又能最大限度节省能源的方案。

参考文献

[1]曹楚生. 水利水电可持续发展的新理念[J].水利水电技术，2009(08)

[2]简永明. 从运行方式谈乌江梯级水电站节能降耗工作[J].贵州水力发电，2009(01)

[3]张金凤. 刍议水利工程电气节能设计[J].科技信息(科学教研)，2007(35)