試論泵站設計中電氣節能設備的選擇

車玉鋒

摘 要：本文以某地區泵站工程為例，基于技術特性、節能效果以及初始費用等方面入手，對電氣節能設備的經濟合理性進行客觀對比分析，保證電氣節能設備選擇的合理性，全面提高泵站設計整體效果，確保泵站功能在社會生產生活中的實際功能得到最大程度的發揮。

關鍵詞：泵站設計；電氣節能設備；選擇

排灌泵站在防汛排澇以及抗旱工作中發揮著重要的作用，顯現出比較顯著的工程效益。但受到當時經濟條件、施工技術以及建筑材料等多種因素的影響和局限，使得泵站設計標準較低，給施工質量產生極為嚴重的影響，為保證泵站的穩定運行，促進泵站的防汛排澇等功能的有效發揮，如何做好泵站設計中電氣節能設備的選擇，是當前泵站設計人員所面臨的一項重要任務。

1 工程概況

本文以某某地區始建于20世紀60年代的灌排泵站工程為例，分析泵站設計中電氣節能設備的選擇。該泵站工程中普遍存在設計標準低、施工質量差等問題，由于建筑物投入使用時間較長，年久失修，泵站結構穩定性不足，甚至存在金屬結構設備等問題，嚴重影響泵站的實際功能的發揮。在此種情況下，依照水利部門所編制的灌溉排水泵站更新改造規劃相關內容，將該泵站更新改造工程列入到規劃工作中。該泵站內裝機36臺，總裝機容量為4650kW，共架設變壓器15臺，總容量為7235kV°A，廠房面積為3014.25m2。為確保在泵站更新改造工程中項目資金得到合理化運用，應當盡可能選用大量新型設備與節能型設備，提高泵站設計的合理性，確保泵站防汛排澇以及抗旱等功能的有效發揮。

2 變壓器的選擇

2.1 變壓器的損耗

變壓器在實際運行過程中往往存在嚴重的損耗問題，基于變壓器的負載率和變壓器空載損耗等作為主要因素，能夠對變壓器的有功損耗進行準確計算。變壓器空載損耗主要由鐵芯的渦流損耗以及漏磁損耗組成，具有一定固定性，空載損耗的大小與矽鋼片的實際性能以及鐵心制造工藝之間存在密切的聯系。因此在泵站設計中，應當對S11型油浸變壓器以及SBH15非晶合金變壓器進行對比優選，明確空載損耗，二者空載損耗對比情況如表1所示。通過對表1進行觀察和對比分析可知，SBH15非晶合金變壓器空載損耗與S11型油浸變壓器相比，明顯下降60%以上。

2.2 變壓器的成本費用核算

為確保泵站設計中變壓器選擇的合理性，應當對變壓器的總擁有費用進行準確計算，計算公式如下：

TOCEFC=CI+A·Po+B·Pk

其中，以變壓器初始費用、空載損耗與負載損耗及其相關等效初始費用作為基本要素，對變壓器的總擁有費用進行準確計算，其中單位空載損耗及負載損耗的等效初始費用主要基于單位容量電費、單位電量電費以及年負載等效系數作為基本要素進行計算。通過研究分析可知，單位空載損耗與單位負載損耗的等效初始費用與單價、負荷特征等多種因素之間存在密切的聯系，實際計算難度較大，當前我國在這一方面的計算參考依據為：A=48.7元/W；B=20.5元/W。若變壓器的容量與負荷相同，則A、B與P的值相同，計算公式為：

△TOCEFC=△CI+A·Po

也就是說，基于兩種變壓器的初始費用差一級兩種變壓器的空載損耗差，能夠準確計算出兩種變壓器的總擁有費用差。

2.3 變壓器的選擇

通過研究分析可知，S11型變壓器的總擁有費用較低，實際經濟效益較高，而SBH15非晶合金變壓器與S11型變壓器相比，空載損耗較小，初始費用較高。由于該崩掌在實際應用中年利用小時數較少，使得經濟效益明顯低于S11型變壓器，因此在泵站設計中對變壓器進行選取時，應當合理控制SBH15非晶合金變壓器的成本，以保證變壓器選擇的科學性和有效性。通過以上研究可知，在泵站設計中應當以S11型變壓器作為優先選用的變壓器。

3 電動機啟動設備的選擇

3.1 電動機的啟動設備

鼠籠型異步電機由于結構簡單、操作方便、效率高等優點而被廣泛應用于灌排泵站中。在實際使用中，電動機在起動或停止過程中還存在著一系列問題。全壓起動時會產生較大的沖擊電流。電動機容量越大，起動時沖擊電流對電網及其負載沖擊就越大，特別是大容量電機直接起動會對電網及其他負載造成干擾，甚至危害電網的安全運行。在停機時，如果拖動系統突然失去轉矩，單靠系統的摩擦轉矩克服系統的慣性滑行停車，也給拖動系統帶來諸多問題。

解決辦法有兩個：一是增大配電容量；二是采用起動設備。從經濟角度來說，增大配電容量顯然不可取。通常是采用起動設備，常用的有Y/△起動，自藕降壓起動等。這些方法靠接觸器切換電壓實施降壓啟動，可以達到降低電流的目的，但沒有從根本上解決起動瞬時電流沖擊問題。嚴重時會燒毀開關、電動機，影響電網其它設備正常運行。軟啟動器作為一種新型電動機起動裝置可以克服以上缺點，它是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節能和多功能保護于一體的電動機控制裝置。

3.2 軟啟動器的節能技術

軟啟動器設備是按啟動時間逐步調節可控硅的導通角，以控制電壓的變化。由于電壓可連續調節，因此啟動平穩。啟動完畢，則全壓投入運行。此設備可以采用測速反饋、電壓負反饋或電流正反饋，利用反饋信息控制可控硅導通角，以達到速度隨負載的變化而平穩變化的目的。軟啟動器在電流反饋的作用下，自動降低電動機電壓，減少了電動機電流的勵磁分量，從而提高了電動機的功率因數。此方案是為有多臺電動機的用戶提供的，可節約設備投入，也充分利用了現有的軟起動器功能，但不能實現節能。

3.3 電動機啟動設備的選擇

電機功率在180kW以內，軟啟動器與自耦降壓啟動器相比，購置費高出約在15%以內。盡管如此，軟啟動器的節能效果是毋庸置疑的，其最大的優點是能實現電機的軟啟動、軟停車、體積小和集多種保護功能于一體。能避免電機啟動時的電壓沖擊，減少電動機的故障率，延長了電機的使用壽命，這是自耦降壓啟動器無法比擬的。因此，泵站優先選用軟啟動器。

4 照明節能設備的選擇

在泵站設計中對電氣節能設備進行選擇時，應當在保證照明質量的基礎上，改善視覺效果，降低單位面積照明消耗功率。由于該工程中泵站個數較多，并且主副廠房面積較大，由此可知其具有較大的節能潛力。因此在泵站設計中應當嚴格按照泵站工程設計規范開展相關設計工作，明確照度標準以及照明功率密度等具體條件，對高效節能新光源進行合理利用，可以以電子節能燈、高壓鈉燈以及金屬鹵化物等作為照明節能設備。與此同時，可以對電子鎮流器、節能型電感鎮流器等用作燈用電器附件，也可以通過聲控、光控、感控裝置等作為泵站設計中照明節能燈具的控制方式，保證泵站設計中電氣節能設備選擇的合理性。

結束語

總而言之，為確保泵站設計中電氣節能設備選擇的合理性，相關工作人員應當對泵站工程的具體情況加以全面統籌分析，提高電氣設備選擇的合理性和有效性，保證泵站各項設備的安全、經濟、高效運行，將技術與經濟進行有機融合，確保泵站工程在社會生產生活中的實際應用價值得到最大程度的發揮，從整體上推進社會經濟的穩定健康發展。

參考文獻

[1]孫桂蓮，王風軍，王軍.淺析泵站設計中電氣節能設備的選擇[J].河北工程技術高等?？茖W校學報，2010（2）：40-43.

[2]肖秀健.小規模泵站設計中的電氣節能策略分析[J].華東科技：學術版，2012（7）：146-146.