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(shè)計(jì)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(duì)水電工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出了優(yōu)化建議及措施。

水電工程；電氣節(jié)能設(shè)計(jì)；優(yōu)化

0 引言

新世紀(jì)，人類面臨著越來越嚴(yán)峻的能源危機(jī)。在我國，改革開放以來，經(jīng)濟(jì)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(jià)。隨著環(huán)境和能源問題的日益嚴(yán)峻，人們的生存狀況面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。如何通過轉(zhuǎn)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(jì)之間的關(guān)系，成為全國各個(gè)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(shù)、促環(huán)?！睘樵瓌t，不斷優(yōu)化電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)于最大限度節(jié)約能源，提高利用率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益的最大化，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 當(dāng)前水電工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中存在的問題

電氣節(jié)能設(shè)計(jì)是降低整個(gè)水電工程能源消耗的重要環(huán)節(jié)，通過對(duì)水電工程電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改善，規(guī)范電氣設(shè)計(jì)的相關(guān)環(huán)節(jié)，以保證系統(tǒng)高質(zhì)量運(yùn)行，減少能源消耗。然而，電氣節(jié)能設(shè)計(jì)并非關(guān)閉或者限制水電工程的某部分功能，只是在系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過節(jié)能技術(shù)的改進(jìn)，降低能源消耗和浪費(fèi)。受觀念和技術(shù)的影響，當(dāng)前我國水電工程的節(jié)能設(shè)計(jì)存在許多問題，現(xiàn)總結(jié)如下：

(1) 電氣節(jié)能設(shè)備落后，能源利用率低下。目前，水電工程的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，但對(duì)于電氣設(shè)備更新和升級(jí)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(shè)備為主，使用時(shí)間較長(zhǎng)，技術(shù)和型號(hào)相對(duì)落后，甚至一些被國家明令禁止的產(chǎn)品和設(shè)備也在普遍使用。大量灰塵和顆粒物的長(zhǎng)時(shí)間吸附，使設(shè)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(shè)備中存在運(yùn)行負(fù)荷計(jì)算不準(zhǔn)確、設(shè)備選型不符合實(shí)際要求等問題，導(dǎo)致了設(shè)備的利用率低下。

(2) 節(jié)能化設(shè)計(jì)缺乏有效的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，技術(shù)水平落后。電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的另一個(gè)關(guān)鍵問題是技術(shù)問題，節(jié)能技術(shù)落后，節(jié)能化設(shè)計(jì)缺乏有效的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析不全面，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的質(zhì)量難以保證，效益不明顯。例如，電氣設(shè)備線路出現(xiàn)電路迂回的問題，造成線路上能源損耗嚴(yán)重；諧波治理和無功補(bǔ)償設(shè)備的安裝點(diǎn)設(shè)置不合理，造成額外消耗；在綜合分析變壓器費(fèi)用問題時(shí)，沒有折算變壓器的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化費(fèi)用等。

(3) 電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化和統(tǒng)一化控制管理水平較低。電氣自動(dòng)化控制是水電行業(yè)未來發(fā)展的趨勢(shì)，它不僅能大大降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)傳輸信息的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，也減少了發(fā)生事故的可能性，保證了設(shè)備正常運(yùn)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(dòng)化設(shè)計(jì)，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(dòng)化分析、調(diào)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(shè)備的工作效率，造成操作效率較低，時(shí)間長(zhǎng)，更重要的是無法從整體上對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)作出科學(xué)、合理、統(tǒng)一的規(guī)劃，從而難以實(shí)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(fèi)。

2 水電工程電氣節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化建議及措施

水電工程的電氣設(shè)計(jì)至關(guān)重要，其優(yōu)劣直接影響著整個(gè)工程的質(zhì)量。目前我國在電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方面有著很大的優(yōu)化空間，在對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行深入分析和了解的基礎(chǔ)上，找出電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的措施與對(duì)策，從而在設(shè)計(jì)過程中利用各種有效手段減少各種能量消耗，可以達(dá)到全面節(jié)能的目的，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。具體可從以下幾方面著手：

(1) 合理選擇電氣設(shè)備和節(jié)能技術(shù)，優(yōu)化配電方案。選擇合適的電氣設(shè)備是實(shí)施電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。首先，要選擇環(huán)保節(jié)能型電氣設(shè)備，從本質(zhì)上解決問題。其次，采取相應(yīng)的節(jié)能措施，如對(duì)變頻器進(jìn)行節(jié)能改進(jìn)，在保持電動(dòng)機(jī)原有工作方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)的條件下，設(shè)計(jì)出不增加配電額外負(fù)擔(dān)的便捷的改造方案，使變頻技術(shù)在電氣設(shè)備中廣泛應(yīng)用；在電容器方面，在安裝前進(jìn)行整體規(guī)劃，選擇38 kW以上功率的電容器進(jìn)行無功補(bǔ)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(dāng)前最新的諧波治理技術(shù)，有效降低變壓器、電動(dòng)機(jī)及電容器等電氣設(shè)備的工作溫度和諧波電流，明顯增加設(shè)備工作時(shí)間。最后，合理選擇配電系統(tǒng)方案，供電系統(tǒng)要簡(jiǎn)單可靠，防止變電級(jí)數(shù)過多而產(chǎn)生大量能耗，根據(jù)實(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)中要重點(diǎn)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?？梢?，減小電能消耗一方面要選擇合適的導(dǎo)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(jià)高，線損大，因此可以改成銅鋁復(fù)合線，以降低線路熱能消耗。另一方面，在設(shè)計(jì)過程中，重視控制配線長(zhǎng)度，采取直線型布線形式，減少因線路過長(zhǎng)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(jìn)一步加強(qiáng)線路的安全性能，降低安全事故發(fā)生率。最后，要增大導(dǎo)線截面積，在長(zhǎng)距離線路輸送中，在選定線截面時(shí)加大一級(jí)，這樣雖然增加了線路費(fèi)用，但由于節(jié)約能耗而減少了年運(yùn)行費(fèi)用，綜合考慮是合算的。

(3) 改進(jìn)照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)。針對(duì)照明系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)首先要加強(qiáng)對(duì)自然光的充分、合理利用，使自然光與室內(nèi)人工照明有機(jī)互補(bǔ)，從而達(dá)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(diào)光性能好、使用壽命長(zhǎng)且便于啟動(dòng)的高性價(jià)比光源。

最后，根據(jù)工作場(chǎng)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(qiáng)燈管光效、減少鎮(zhèn)流器自身功耗，達(dá)到節(jié)能目的，并且消除了屏閃和噪聲，延長(zhǎng)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(chǎng)所引用高壓鈉燈時(shí)，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(jī)械車間則可選擇高頻無極熒光燈，同時(shí)配用電子鎮(zhèn)流器，這里應(yīng)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(yīng)采用電子鎮(zhèn)流器，因?yàn)殡姼墟?zhèn)流器無法帶動(dòng)T5燈管。

(4) 優(yōu)化變配電變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)。變壓器是水電行業(yè)中的高耗能設(shè)備，因此，對(duì)變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)勢(shì)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(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，后者則由線圈材質(zhì)和導(dǎo)體截面形成。對(duì)配電變壓器的節(jié)能優(yōu)化基本措施包括：首先應(yīng)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(shí)際調(diào)度運(yùn)行中，根據(jù)不同的系統(tǒng)負(fù)荷變化特性，科學(xué)、合理地選擇變壓器容量、數(shù)量和最佳的調(diào)度運(yùn)行模式，在技術(shù)上主要通過采用動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)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(shù)日新月異的推動(dòng)下，加之變壓器廠對(duì)變壓器結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，節(jié)能型變壓器得到了快速發(fā)展，應(yīng)在水電工程建設(shè)中大力推廣和使用。

3 結(jié)語

隨著能源危機(jī)的日益突顯，水電氣節(jié)能勢(shì)在必行。在當(dāng)前國家大力倡導(dǎo)節(jié)能減排的政策方針背景下，要充分意識(shí)到電氣節(jié)能設(shè)計(jì)在水電工程中的重要性，及時(shí)對(duì)高能耗電氣設(shè)備進(jìn)行升級(jí)換代，加大對(duì)節(jié)能型電氣設(shè)備的引進(jìn)和改造，加大對(duì)節(jié)能技術(shù)開發(fā)的投資力度，在電氣節(jié)能化設(shè)計(jì)中，盡量實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的合理化、智能化、自動(dòng)化，切實(shí)有效地降低水電工程中的過度耗能問題，保證工程質(zhì)量。在注重經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還要注重社會(huì)效益與環(huán)境效益的結(jié)合，真正促進(jìn)我國水電行業(yè)的健康發(fā)展。

[1] 朱曄.試論電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能策略運(yùn)用[J].科技資訊，2012(31)

[2] 杜愛平.基于節(jié)能理念的電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化研究[J].科技致富向?qū)В?012(36)

2014-09-22

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