赵兴奎

(云南保山苏帕河水电开发有限公司，云南 保山 678000)

浅谈水电工程电气节能设计中存在的问题及优化措施

赵兴奎

(云南保山苏帕河水电开发有限公司，云南 保山 678000)

对水电工程电气节能设计中存在的问题进行分析，在此基础上提出了优化建议及措施。

水电工程；电气节能设计；优化

0 引言

新世纪，人类面临着越来越严峻的能源危机。在我国，改革开放以来，经济虽然得到了飞速发展，但却是以环境的破坏和能源的消耗为代价。随着环境和能源问题的日益严峻，人们的生存状况面临着前所未有的挑战。如何通过转变发展思路，采取有效措施降低能源消耗，平衡环境与经济之间的关系，成为全国各个行业面临的重要课题。水电工程是能源创造工程，也是能源消耗较大的工程，在水电工程中树立节能环保理念，以“重需求、低消耗、新技术、促环保”为原则，不断优化电气节能设计，对于最大限度节约能源，提高利用率，实现经济与环境效益的最大化，具有非常重要的现实意义。

1 当前水电工程电气节能设计中存在的问题

电气节能设计是降低整个水电工程能源消耗的重要环节，通过对水电工程电气系统进行优化和改善，规范电气设计的相关环节，以保证系统高质量运行，减少能源消耗。然而，电气节能设计并非关闭或者限制水电工程的某部分功能，只是在系统正常运行的基础上，通过节能技术的改进，降低能源消耗和浪费。受观念和技术的影响，当前我国水电工程的节能设计存在许多问题，现总结如下：

(1) 电气节能设备落后，能源利用率低下。目前，水电工程的规模在不断扩大，但对于电气设备更新和升级的投入却没有跟上，水电工程中基本以大功率、高能耗的电气设备为主，使用时间较长，技术和型号相对落后，甚至一些被国家明令禁止的产品和设备也在普遍使用。大量灰尘和颗粒物的长时间吸附，使设备的散热性大大降低，绝缘性也变差，不仅造成了能源上的过多消耗，也带来了安全上的隐患。此外，在电气设备中存在运行负荷计算不准确、设备选型不符合实际要求等问题，导致了设备的利用率低下。

(2) 节能化设计缺乏有效的标准和依据，技术水平落后。电气节能设计的另一个关键问题是技术问题，节能技术落后，节能化设计缺乏有效的标准和依据，经济技术分析不全面，导致设计的质量难以保证，效益不明显。例如，电气设备线路出现电路迂回的问题，造成线路上能源损耗严重；谐波治理和无功补偿设备的安装点设置不合理，造成额外消耗；在综合分析变压器费用问题时，没有折算变压器的经济优化费用等。

(3) 电气系统的自动化和统一化控制管理水平较低。电气自动化控制是水电行业未来发展的趋势，它不仅能大大降低人工劳动强度，增强传输信息的及时性、准确性，也减少了发生事故的可能性，保证了设备正常运行。然而，目前我国大部分水电工程电气系统缺乏智能化、自动化设计，电气系统的统一化和系统化控制管理水平低，缺乏多系统之间的集成管理和自动化分析、调控。单纯依靠人工控制，难以处理多系统的庞大信息量，影响了设备的工作效率，造成操作效率较低，时间长，更重要的是无法从整体上对节能设计作出科学、合理、统一的规划，从而难以实现工程的整体节能效果，甚至造成系统之间的能源浪费。

2 水电工程电气节能设计优化建议及措施

水电工程的电气设计至关重要，其优劣直接影响着整个工程的质量。目前我国在电气节能设计方面有着很大的优化空间，在对电气系统进行深入分析和了解的基础上，找出电气节能设计的措施与对策，从而在设计过程中利用各种有效手段减少各种能量消耗，可以达到全面节能的目的，提高经济效益和社会效益。具体可从以下几方面着手：

(1) 合理选择电气设备和节能技术，优化配电方案。选择合适的电气设备是实施电气节能设计的基础和关键。首先，要选择环保节能型电气设备，从本质上解决问题。其次，采取相应的节能措施，如对变频器进行节能改进，在保持电动机原有工作方式和设备结构的条件下，设计出不增加配电额外负担的便捷的改造方案，使变频技术在电气设备中广泛应用；在电容器方面，在安装前进行整体规划，选择38 kW以上功率的电容器进行无功补偿，通过无功优化使功率因数接近1。再者，安装谐波治理装置，采用当前最新的谐波治理技术，有效降低变压器、电动机及电容器等电气设备的工作温度和谐波电流，明显增加设备工作时间。最后，合理选择配电系统方案，供电系统要简单可靠，防止变电级数过多而产生大量能耗，根据实际情况合理选择变压器容量与数量以及电缆横断面，还要明确标准范围，避免供电半径过大，提高供电系统损耗。

(2) 减少配电线路中的电能损耗。在电气节能设计中要重点考虑减少配电线路中的能源消耗。配电线路中的电能损耗取决于线路的阻抗和电流，其公式为ΔP=3I2R×10-3。可见，减小电能消耗一方面要选择合适的导线材料，降低线路电阻。一般的工程线路以铜芯为主，但其造价高，线损大，因此可以改成铜铝复合线，以降低线路热能消耗。另一方面，在设计过程中，重视控制配线长度，采取直线型布线形式，减少因线路过长而产生的大量能耗。线路能耗的降低，不但可以提高能源的有效利用率，也可以进一步加强线路的安全性能，降低安全事故发生率。最后，要增大导线截面积，在长距离线路输送中，在选定线截面时加大一级，这样虽然增加了线路费用，但由于节约能耗而减少了年运行费用，综合考虑是合算的。

(3) 改进照明系统的节能设计。针对照明系统的节能优化设计首先要加强对自然光的充分、合理利用，使自然光与室内人工照明有机互补，从而达到节约人工照明电能的目的。其次，要选择高效光源，所谓的高效光源即显色指数高、调光性能好、使用寿命长且便于启动的高性价比光源。

最后，根据工作场所的不同选择不同的光源及照明电器附件，如室内操控选用自镇流荧光灯并配用电子镇流器，通过加强灯管光效、减少镇流器自身功耗，达到节能目的，并且消除了屏闪和噪声，延长了灯管寿命；科研部门选择高压钠灯并配以节能型电感镇流器，在电压偏差大的场所引用高压钠灯时，宜配用恒功率镇流器，以保持光输出稳定和降低能耗；在机械车间则可选择高频无极荧光灯，同时配用电子镇流器，这里应区分T8直管形荧光灯和T5直管形荧光灯的不同，前者不配用功耗大的传统电感镇流器，以提高能效，后者应采用电子镇流器，因为电感镇流器无法带动T5灯管。

(4) 优化变配电变压器的节能设计。变压器是水电行业中的高耗能设备，因此，对变压器的节能设计势在必行。变压器的损耗主要分有功损耗和无功损耗，前者由变压器铁芯材质和内部结构决定，后者则由线圈材质和导体截面形成。对配电变压器的节能优化基本措施包括：首先应大范围推广使用S12、S11等低损耗高能效的配电变压器；然后在实际调度运行中，根据不同的系统负荷变化特性，科学、合理地选择变压器容量、数量和最佳的调度运行模式，在技术上主要通过采用动态无功补偿装置来提高配电变压器功率因数的措施来有效提高配电变压器的综合利用水平。近年来，在材料技术日新月异的推动下，加之变压器厂对变压器结构的不断改进，节能型变压器得到了快速发展，应在水电工程建设中大力推广和使用。

3 结语

随着能源危机的日益突显，水电气节能势在必行。在当前国家大力倡导节能减排的政策方针背景下，要充分意识到电气节能设计在水电工程中的重要性，及时对高能耗电气设备进行升级换代，加大对节能型电气设备的引进和改造，加大对节能技术开发的投资力度，在电气节能化设计中，尽量实现电气系统的合理化、智能化、自动化，切实有效地降低水电工程中的过度耗能问题，保证工程质量。在注重经济效益的同时，还要注重社会效益与环境效益的结合，真正促进我国水电行业的健康发展。

[1] 朱晔.试论电气设计中的节能策略运用[J].科技资讯，2012(31)

[2] 杜爱平.基于节能理念的电气设计优化研究[J].科技致富向导，2012(36)

2014-09-22

赵兴奎(1981—)，男，云南保山人，工程师，计划经营部项目主管，研究方向：工程管理。