王春峰

湖北水總水利水電建設(shè)股份有限公司 湖北武漢 430070

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動下，社會對能源的需求不斷增加，能源供需矛盾日益突出。在此背景下，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展已開始由注重速度向可持續(xù)發(fā)展和綠色經(jīng)濟(jì)水平轉(zhuǎn)變。節(jié)能降耗已成為全球性問題。在水利水電工程中，電氣節(jié)能設(shè)計可以有效降低電氣設(shè)備運(yùn)行中的能耗，為促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展提供良好的保障。

1 水利水電工程中電氣節(jié)能設(shè)計的意義

我國具備豐富的水利資源，為發(fā)展水利水電工程提供了優(yōu)秀的基礎(chǔ)條件，尤其是在社會對于電力需求不斷增長的背景下，作為一種清潔可再生的能源，水電得到了前所未有的發(fā)展，水利水電工程的數(shù)量也在持續(xù)增加。在新時期，節(jié)能減排是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的首要任務(wù)，而在政府部門提出的“十二五”規(guī)劃中，也明確指出，應(yīng)該大力推進(jìn)節(jié)能減排改造，將綠色環(huán)保工程作為發(fā)展的核心所在。

2 水利水電工程中節(jié)能設(shè)計存在的問題

2.1 制度不夠完善

水利水電工程中關(guān)于電器節(jié)能設(shè)計的規(guī)章制度不夠完善，尚未做出明確的規(guī)定。眾所周知，利益是企業(yè)建立和發(fā)展的根本出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，企業(yè)一切活動都是為了獲取經(jīng)濟(jì)效益而進(jìn)行的，如果沒有明確的法律條文的規(guī)定，在沒有違法的基礎(chǔ)上企業(yè)永遠(yuǎn)將利益獲取放置在第一位。因此，沒有法律嚴(yán)格的約束，不同企業(yè)的電器節(jié)能設(shè)計的水平也不盡相同。

2.2 設(shè)備落后

水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)備落后。節(jié)能設(shè)備設(shè)計和生產(chǎn)的成本較高所以價值比較昂貴，我國很多企業(yè)為了節(jié)約成本選擇采用傳統(tǒng)的節(jié)能設(shè)備，沒有研發(fā)或引進(jìn)先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備，但事實(shí)上，傳統(tǒng)的節(jié)能設(shè)備反而會增加電能的消耗，從而增加生產(chǎn)成本，而先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備雖然在研發(fā)或引進(jìn)時耗費(fèi)較多，但長期使用就會節(jié)約大量的電能，從而節(jié)省成本。

2.3 節(jié)能意識淡薄

水利水電工程電氣設(shè)計人員的節(jié)能意識比較淡薄。在設(shè)計過程中設(shè)計人員一味地追求經(jīng)濟(jì)效益，而沒有進(jìn)行綜合的考慮，前瞻能力有所欠缺，沒有考慮設(shè)計的節(jié)能設(shè)備在投入使用之后可能運(yùn)行的情況，導(dǎo)致電氣節(jié)能設(shè)備經(jīng)常在投入使用后由于不正常運(yùn)行或損壞等問題而無法繼續(xù)使用，更別提減少對能源的損耗了。

3 水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計的措施

3.1 變壓器選型

在輸變電環(huán)節(jié)，變壓器是最為核心的設(shè)備，同時也是能耗大戶。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，變壓器損耗占據(jù)了系統(tǒng)總發(fā)電量的10%，降損潛力巨大。為了更好的推動《中華人民共和國節(jié)約能源法》的實(shí)施，國家標(biāo)準(zhǔn)管理委員會于2006年頒布了《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評價值》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對變壓器選型進(jìn)行了簡要的說明，以期提升變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，降低其在運(yùn)行過程中的能源消耗。從變壓器損耗類型分析，可以分為兩種，一是空載損耗，主要由變壓器設(shè)備本身的鐵芯材質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，二是負(fù)載損耗，通常取決于導(dǎo)體的截面以及線圈的材質(zhì)。在技術(shù)發(fā)展的帶動下，變壓器的結(jié)構(gòu)越發(fā)合理，使用的材料也在不斷改進(jìn)，節(jié)能型變壓器逐漸在市場中嶄露頭角，能夠非常有效的降低變壓器的運(yùn)行能耗，以非晶合金鐵芯變壓器為例，其空載損耗僅為常規(guī)變壓器的1/5。就目前而言，應(yīng)用最為廣泛的節(jié)能變壓器是S11系列變壓器，與之前的S9系列相比，負(fù)載損耗基本相同，但是空載損耗降低了75%以上，與常規(guī)變壓器相比，具有自重小、噪音低、效率高、抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)，節(jié)能效果顯著。因此，在水利水電工程電氣節(jié)能設(shè)計中，應(yīng)該優(yōu)先選擇節(jié)能型變壓器。

3.2 系統(tǒng)方案設(shè)計

在對供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，需要考慮用電負(fù)荷的分布狀況及負(fù)荷等級，以確保系統(tǒng)能夠保證最佳的運(yùn)行狀態(tài)，盡可能減少運(yùn)行環(huán)節(jié)的能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的預(yù)期目標(biāo)。在對供配電方案進(jìn)行設(shè)計時，需要關(guān)注幾個方面的問題：一是必須保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，同一電壓等級供電系統(tǒng)的變配電級數(shù)以一級或者兩級為最佳，避免變配電級數(shù)過多導(dǎo)致電能損耗增大的問題；二是必須確保供電電壓合理，在其他條件相同的情況下，電壓越高則損耗越小，考慮到水利水電工程的裝機(jī)容量較大，應(yīng)該優(yōu)先選擇高壓電機(jī)來減少啟動電流對于電網(wǎng)的沖擊；三是應(yīng)該將變電所設(shè)置在負(fù)荷中心附近，對配網(wǎng)進(jìn)行合理布局，確保低壓供電的半徑不超過200m，減少線損，提升供電質(zhì)量；四是應(yīng)該從負(fù)荷情況出發(fā)，對變壓器的容量和數(shù)量進(jìn)行明確，保證變壓器的接線可以滿足負(fù)荷變化的要求，在進(jìn)行變壓器投切時，不僅需要滿足基本的性能需求，還應(yīng)該關(guān)注其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，減少不必要的損耗；五是應(yīng)該適當(dāng)提高系統(tǒng)功率因數(shù)，在必要的情況下，可以進(jìn)行無功補(bǔ)償，以此來減少變壓器和線路引發(fā)的損耗。

3.3 設(shè)計合理的輔助設(shè)備控制系統(tǒng)

輔助設(shè)備控制系統(tǒng)有：公用控制系統(tǒng)、閘門啟閉機(jī)控制系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)控制系統(tǒng)以及機(jī)組輔助系統(tǒng)等。水利水電工程中的電動機(jī)是輔助設(shè)備控制系統(tǒng)的直接控制對象，而電動機(jī)同時又是工程中對能源損耗最多的設(shè)備之一。因此，為了減少電動機(jī)對能源的損耗，必須設(shè)計合理的輔助設(shè)備控制系統(tǒng)，而將變頻器啟動或軟啟動應(yīng)用在輔助設(shè)備控制系統(tǒng)中是一個優(yōu)質(zhì)的選擇，它們有利于降低電動機(jī)的啟動電流，減小啟動電流對電網(wǎng)的沖擊力度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源的目標(biāo)。

4 結(jié)束語

在水利水電工程中，電氣節(jié)能設(shè)計非常重要，關(guān)系著節(jié)能降耗的順利實(shí)現(xiàn)。對于設(shè)計人員而言，應(yīng)該從工程的實(shí)際情況出發(fā)，做好電氣設(shè)計方案的選擇，從可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性以及節(jié)能性等方面進(jìn)行綜合考慮，盡可能減少不必要的電能損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的預(yù)期目標(biāo)，推動水利水電工程的穩(wěn)定健康發(fā)展。