邢衛(wèi)東

摘 要：文章對城市的配套工程——生活污水處理廠的電氣設計中如何做到節(jié)能增效展開分析。由于污水處理廠是能耗密集型的項目，然后在環(huán)境的污染治理和減少方面，進行生活污水的處理又是必須要做的事業(yè)，做好節(jié)能減排工作是事業(yè)發(fā)展的需要。污水處理廠的電氣設計，需要從布局、電氣的設計、運行管理控制等多方面加以考慮。具體說來，包括供、配電的布局、變壓器功率因數的提高，諧波電流、電氣照明的管控等等。

關鍵詞：城市生活污水處理；電氣系統(tǒng)；節(jié)能減排

中圖分類號：U664.9+2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）33-0089-02

資源環(huán)境和經濟發(fā)展的矛盾，讓環(huán)境污染問題逐漸地增多，引發(fā)人們的關注。關于節(jié)約能源，降低能耗的呼聲越來越強烈，污水處理廠雖然為環(huán)境保護做了很多貢獻，但其自身的節(jié)能減排、降耗技術也一直是眾多研究項目的首要內容。

1 污水處理廠電氣設計節(jié)能減排技術內涵

污水處理廠的電氣設計中，節(jié)能減排工作是從兩個技術領域加以闡釋的。一個是節(jié)能技術，一個是減排技術。二者有聯(lián)系，也有區(qū)別。節(jié)能減排相互之間是相輔相成的。要進行減排，就要以節(jié)能技術作為鋪墊，要達到節(jié)能的目的，減排是必然要做的工作。如果只注重節(jié)能而忽略減排，則會導致能耗激增，帶來巨大的經濟損失。只有對節(jié)能和減排技術都加以均衡發(fā)展，才能得到社會效益和環(huán)境效益的均衡發(fā)展。隨著國內城鎮(zhèn)化的提高，城市生活污水處理廠的發(fā)展高速前行，因此污水處理廠的節(jié)能減排工作意義重大[1]。

進行污水處理節(jié)能和減排技術的設計，首要的是對電氣系統(tǒng)的節(jié)能減排技術進行規(guī)劃和布局。主要集中在變壓器的損耗、無功及諧波電流損耗、照明損耗、設置不當帶來的空載損耗等問題上。

2 合理布局、減少線損、綜合考慮

污水處理廠中有不同類型的單體，少則幾臺，多達幾十上百臺的用電設備的運行，都需要配電線路的設計等規(guī)劃工作的完善，以減少線損。每個污水處理廠，用電設備眾多，每個設備都要有配電線路，總的線路的數量可以達到數萬米之多。而且配電線路還含有電阻。電流通過的時候，會發(fā)生功率損耗。泵站的線路損耗，經過數據的統(tǒng)計，可以達到年用電量的1%。而污水處理廠的線路損耗的總數量更加驚人[2]。

進行三相輸電線路的功率損耗，可以采用線路相電阻和電流進行計算，經過計算的結果顯示，要達到配電線路損耗的減少，可以使用減少配電線路電阻的方法，電阻的計算公式是使用電阻率和線路長度的積除以線路的截面積。這一公式的計算充分說明，電阻率和線路長度與電阻是有著直接的關系，而線路截面積則與電阻呈反比。因此，要達到電阻的減少，方法可以將配電線路材質加以選擇。例如銅電纜和鋁電纜，前者的電阻率低于鋁，后者的性能不如銅電纜。因此，銅電纜目前是配電線路的材質首選。

在對配電線路材質進行決定之后，保證電流I不變的前提下，增加線路的截面積，就會減少電阻R。截面積的截流量取決于線路。增加截面積，電阻將降低，但是投資也會相應增大。因此，為了減少電壓，在供電距離較長或者小功率設備電流較弱的情況下，增加一級截面積是比較好的方法。

減少電阻的方式，還有減少配電線路的長度，最為主要的且有效的方法，在污水處理廠的線路設置的過程中，考慮到負荷相對集中的情況，可以將變電所放置在負荷中心的位置，采用放射式和樹干式結合的方法進行配電，在配電中，盡量將線路進行直線配置，少繞彎路，同時不走回頭路，減少配電線路的長度。

減少線路損耗的方法，還有在提供給設備功率不變的情況下，減少電流I，提高電壓等級。通常污水處理廠使用到的電壓等級包括380和220V，減少電流I的方式適合用在220KW以上的大功率電動機上。根據污水處理廠的多個負荷中心的情況，設置多個變電所[3]。

3 對變壓器損耗進行降低，采用靈活配置的方法，對負載進行核算

3.1 變壓器的損耗包括空載和額定負載傳輸損耗兩種類型

前者被稱為鐵損，是由鐵芯渦流損耗和漏磁損耗組成，制造工藝與鐵芯材料有很大關系，與負荷大小沒有關系。后者被稱為變壓器線損，由變壓器繞組的電阻以及流過繞組電流的大小成正比，在變壓器負載率達到50%的時候，這個時候變壓器的線損較小，變壓器的能耗最小，但是不會減少變壓器的鐵損，而且變壓器的負載率過低，空載的損耗較大，功率因數也較低，容易導致電力系統(tǒng)的出裝費用增大，損耗也增大。因此，要達到變壓器的經濟節(jié)能運行，應該將初裝費、高低壓柜、土建投資以及運行費用等綜合加以考慮，為了保證變壓器的余量的使用和運行的穩(wěn)定而進行變壓器負載率的控制。

3.2 對污水處理廠的負荷采用系數法進行計算

在進行負荷計算的時候，除了對設備使用的常規(guī)情況加以考慮，還要對需用系數的取值進行核算，得到設備的使用情況的具體數值。例如某污水處理廠，在進行改造工程的設計中，由于該廠的尾水的排放，位于河涌中，而且出水的水位比河涌的常規(guī)水位要高。因此，需要建設退稅泵房。在洪水位的位置將尾水排放出去。根據資料記載，河涌每年的洪水位超出的情況不下10次，每次不超過1天。退稅泵房在設計的時候，要對這一加載進行考慮，在變壓器總負載高于用電負荷的前提下，充分考慮工程負荷，使得用電負荷滿足變壓器總負載的60%。這樣就能保證經濟區(qū)間內負荷運行的合理性。三相配電變壓器的能效限定值以及能效等級在變壓器的選型過程中，就在空載損耗值和負載損耗值等方面做了嚴格的規(guī)定。例如干式變壓器如果不能滿足要求，可以配備節(jié)能型變壓器予以補充[4]。

4 對諧波電流進行抑制，提供功率因數

在污水處理廠供配電系統(tǒng)中，變壓器和發(fā)動機的設備以感性的設備比重較大，整個廠區(qū)的功率因數保持在0.8%左右，電氣系統(tǒng)進行無功補償應將因數提高到0.9，這樣，不僅可以減少配電線路的截面積和變壓器的容量，也能夠降低供配電的無功功率損耗。endprint

污水處理廠的變頻調速設備中，非線性線路負載較多，因此諧波電流的含量也隨之增加。采用無功補償的方式眾多，包含有集中補償、就地補償等。集中補償和就地補償互為補充。例如在變電所地壓側設置了無功自動補償裝置，能夠大大提高功率因素，紫外線消毒設備等功率因數較低的設備也應采用就地補償方式。

諧波使得電能的利用、傳輸和生產的效率得到降低，但是容易導致電氣設備發(fā)生震動、噪聲、過熱等現象。在進行污水處理廠中變頻調速設備的非線性負載調試的時候，隨著非線性負載的增加，諧波的危害也會增大，造成使用壽命縮短，絕緣老化導致的事故等。諧波可能引起電力系統(tǒng)的串聯(lián)諧振和局部并聯(lián)諧振。燒毀電容器，引起繼電保護和自動裝置的誤動作，擾亂電能計量，等等，因此，為了對抗諧波對通信設備和電子設備產生的嚴重干擾，應該采用抑制的手段，常用的方法包括：采用接線方法對變壓器的相關點進行連接、采用并聯(lián)電容器組補償裝置進行帶消諧電抗器、使用無源濾波器或者有源濾波器。

5 合理布置等級，減少照明損耗

污水處理廠的照明區(qū)域十分廣泛，分布在單體內外部以及廠區(qū)道路上。道路照明分為人工、光控、聲控等多種控制方法，這樣不僅能夠及時在天黑開燈，也適合防止人為損害的控制方式。

單體外部的照明設施的布設，是為了給工作人員夜間巡查提供方便。單體內部的照明，采用的是多區(qū)域控制。照明燈的燈具，包含了熒光燈（T5、T8）、緊湊型熒光燈、LED燈、金屬鹵化物、高壓鈉燈等，燈具的附件采用的都是帶有節(jié)能功能的裝備。

6 強化自動化控制，實現精細管理

污水處理廠的運行，如果實際工藝設定達不到最大負載的要求，則運行時間段和用水量需要加以控制。例如進水泵采用組合的方法，進水量是線性變化，進水泵的功率是固定的，調整自動化運行系統(tǒng)的速率，就能夠最大幅度地節(jié)約能耗，達到明顯的節(jié)能效果。

7 結束語

污水處理廠在減少污水排放，保護生態(tài)環(huán)境方面，發(fā)揮的作用巨大。在保護環(huán)境的同時，通過節(jié)能措施的的采取，降低水處理損耗值。對于保護環(huán)境，緩解社會壓力，促進設備平穩(wěn)發(fā)展，具有重要的意義。

參考文獻：

[1]褚曉輝.減排亦要節(jié)能——城市生活污水處理廠電氣設計中的節(jié)能分析[J].低碳世界，2014（9）：250-251.

[2]鄭恒軍，曹政柳.關于城市生活污水處理廠電氣設計的研究思考[J].科技創(chuàng)新與應用，2015（30）：157.

[3]顏圭鵬.污水處理廠電氣優(yōu)化設計[J].科技與創(chuàng)新，2017（9）：

135，138.

[4]謝向陽.淺談污水處理廠電氣優(yōu)化設計[J].山東工業(yè)技術，2017

（15）：94.

[5]劉波.我國電廠節(jié)能減排的問題與對策[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（29）：208.endprint