对供配电设计中的节能方法和措施的研究

摘要：在供配电设计中，正确合理地运用节能方法和措施有助于改善我国能源紧张的局面，也有助于促进我国国民经济的持续稳定健康发展。可见，注重能源节约问题具有重要意义，并且已经成为了全球关注的热点问题。本文主要结合笔者多年工作经验，论述了供配电设计中的节能方法和措施。

关键字：供配电设计 节能方法措施

中图分类号：TU2文献标识码： A

引言

随着经济的发展和科技的进步，能源的消耗在世界范围内持续增长，能源问题日益突出，并已成为全球共同关注的问题。据资料显示：我国电网产生的总损耗占发电量的5.32%，在这样的形势和背景下，节能作为我国可持续发展的一项长远发展战略和基本国策被提到重要的位置上。供配电设计应该充分认识到节能的重要性，并在供配电设计中，从全局的角度出发，通过节能方法和措施的合理运用，达到节能降耗的目的。

一、污水处理厂工作机理分析

当前国内各污水处理厂所采用的处理工艺样式繁多，但总的工作流程却大同小异，本文以目前应用较广泛的微曝氧化沟为例介绍污水处理厂的工作机理，其主要工艺包括：收集污水（工厂排放水管道、雨水管道、污水管道等）、细格栅拦截、旋流沉砂池、微曝氧化沟（好氧池、缺氧池、厌氧池等）、消毒出水池、二次沉淀池以及排水管道等。污水处理厂所需要的电气系统主要有：照明设备、电机及相关工艺设备、厂区内部的电缆、低压配电控制系统、10kV/0.4kV变压器以及10kV配电系统等，而污水处理厂所消耗的电能也是由以上电气设备产生的。为此，污水处理厂的电气节能也主要从减少照明系统损耗、电机配置及控制的优化、减少电缆的损耗、低压配电系统无功补偿优化、变压器配置、变配电房的选址等方面入手。

二、污水厂供配电系统的节能措施

2.1变配电房的选址

变配电房的选址应尽量布置分布在负荷中心，可以将变配电房合理分布设在进水泵房、出水泵房或者鼓风机房等电量大的建筑物附近，这样可以减少配电半径，降低供电电缆的投资以及线路的损耗。供电的稳定性安全性也都起到提升作用。

2.2 优化供电系统的无功补偿

对于供电系统的无功补偿来说，主要有分散补偿和集中补偿两种。分散补偿的无功补偿具备以下特点：（1）操作容易；采用分散补偿的方式，只需要将一台专用电容器并联到用电设备上即可，而不必要再单独设置保护装置；（2）分散补偿可以使功率因素得到提升，进而减少线路损耗；（3）经济效果好；（4）有利于末端电压波动的平缓，并能够提升污水处理厂低压线路的功率因素。采用分散补偿的方式对于配电线路效果良好，但是却不能有效降低变压器的铜损。采用集中补偿的无功补偿，可以根据污水处理厂实际的负荷状况进行无功量的调整，它能够有效降低变压器的铜损，但却不会对配电线路产生有效作用。对于污水处理厂来说，其日常负荷较为集中，负荷中心位置应当采用低压配电集中补偿。

2.3照明节能措施

污水处理厂的厂区室外、车间的室内、综合楼等照明也会消耗较大的电能。在进行照明灯具选择时，应当尽量选用控光性能合理、直射光通比例高的灯具，所用照明附件应当具备性能稳定、功率损耗低的特点。目前，社会对于照明选择的标准是在满足照明需求的基础上，达到良好的经济效益，实际使用中应当选用节能型、环保型、绿色型照明。为此，应将智能控制系统用于室外照明上，对不同时段、不同区域的照明开关进行智能控制；相邻的灯具所采用的控制回路和开关应有所区别，以便厂区操作人员能够根据实际需要有选择的使用，这样就能有效降低照明电能损耗。

2.4变压器配置

变压器耗能由空载损耗和负载损耗两部分构成。所谓空载损耗是指电路中其他设备没有运转时变压器自身的耗能，空载损耗至于变压器自身的性质有关，与电路中的电负荷无关。而负载损耗，顾名思义即为电路中的负荷引起的电能的损耗，它主要与变压器制作工艺有关。

通常情况下变压器的实际负载率只有50%，为了节能的考虑，可以将变压器的负荷率提升到70%~80%的水平。污水处理厂中随着其投入使用的时间的延长其处理的污水会增多，直至达到污水处理厂的负荷值。所以应该在污水处理厂中设计两台或三台不同型号大小的变压器，对于不同时期根据不同的污水量，选择适宜的变压器或者组合。这样当污水量较小时，可以选用较小的变压器，防止使用大变压器时负荷率小而造成浪费；当污水量较大时，可以选用较大的变压器或者一大一小搭配使用，这样既满足了污水处理的能量供应又减少了能量的浪费现象。

三、电气线路的节能措施

3.1电气负荷的合理分配

尽量保证三相负荷的平衡，尤其在一些照明负荷供电、路灯负荷供电及部分通风装置、电热设备的供电回路上，必须考虑负荷的平衡及合理性，避免单相负荷过大造成的线路损耗。

3.2合理选择电缆及导线截面

按照导线及电缆的经济电流截面选择电缆。根据《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）第3.7.1条第4款的规定：10kV及以下电力电缆截面选择除考虑工作电流、短路电流及电压降以外，尚宜按电缆的初始投资与使用寿命期间的运行费用综合经济的原则选择。

配电线路的电能损耗主要取决于线路的阻抗及电流，由公式P损耗＝I2R可知，线路损耗与线路的阻抗成正比，再由公式R＝pL/S截面可知，线路的阻抗与导线的导电率和长度成正比，与导线的截面积成反比。因此，配电线路应采用高导电率的导体，并且宜增大导线或电缆的截面，降低线路损耗。

在传统的电气设计中，习惯于10kV或6kV线中按经济电流密度选择电缆及导线，低压电缆一般按计算电流及短路参数、电压降考虑截面，根据GB50217-2007规范的要妹 ，10kV及以下电缆均宜按经济电流密度来选择，这样可以有效减少配电线路中的电能损耗。

3.3尽量减少供电线路的长度

将变压器深入负荷中心，配电线路尽量走直线，减少低压配电电缆或导线的长度，不仅可以降低线路损耗，而且还可以减少线路压降，提高供电质量及可靠性。

四、电气设备的节能措施

4.1选择和使用节能型变压器

型号不同的变压器，因为其材料以及工艺原理等不同，在进行电能传递时的效率就不同。在进行变压器的使用和选择时，应该尽可能的使用节能型变压器。根据不同变压器节能和价格差的回收年限计算，绝大部分低损耗节能型变压器资金(比普通变压器投资高出部分)的回收年限为2~5年，因此应优先选用高效、低损耗、节能型变压器。本工程选用SCB10真空浇铸干式变压器，该产品具有过载性能强、绝缘性能好等特点。同时总损耗比同容量油浸变压器少20%~30%，具有节约能源的特点。

4.2选择和使用高效能电动机

在配合工艺专业进行电动机的选择和使用时，应该尽可能的采用高效能的电动机。由于污水处理厂对于电动机的能耗具有特别的要求，因此在进行电动机的选择时一定要注重节能型和高效性两方面因素。对于污水厂来说，节能型高效电动机尤为重要，尤其是一些大容量潜水设备，在设备选择时一定要剔除不合格产品，电机达不到节能要求的必须禁用。在本项目上要求电动机效率必须大于90%，尽量减小电机功率，减少电动机的自身损耗和电能消耗。

结束语

城市建设发展日益快速发展污水处理厂也随之增加，污水处理厂的电气工艺设备也应运而生，电气能源需求量日趋上升。电气的节能的措施应用在污水处理厂的应用优化设计改造也是很有必要的。污水处理厂的出现也是应环保的概念的产物，而电气节能也是透着环保的理念，污水处理厂电气节能的重点在合理设计供配电系统，有效控制电气系统能耗，对节能产品的筛选。实现经济发展的成长趋势下节能和环保并存的时代。

参考文献：

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