水利工程节能设计要点分析

肖鹏

摘要：水利工程建设作为一项关乎国计民生的重要工程，在现代水利工程建设过程中，需要运用节能设计理念，通过节能设计来确保水利工程运行的经济性，确保其实现最大化的经济效益和社会效益。

关键词：水利工程；节能设计；选址；功能节能；电气节能

近年来我国水利工程建设项目增多，在水利工程建设过程中，水利工程设计是最为重要的阶段，其设计质量直接关系到水利工程建设的效果及在具体应用时效益的发挥。因此在当前水利工程设计工作中，需要与节约型社会的构建目标相符，运用节能设计理念，基于社会发展的新需求，应用节能设计方法，确保水利工程能够发挥出最大化的经济效益和社会效益。

1选址设计优化

在水利工程修建时，具体设计过程中需要对库址进行综合考虑，在不考虑地质条件的基础上，需要确保区域内具备能够储水的盆地或是洼地，即地形的等高线呈口袋型，腹地较为宽阔，库容量较大。在等高线近于闭合地段或是峡谷最窄处设置大坝，这样可以有效的减少工程量，实现投资的节约，保证大坝的安全。另外，水利工程地势要保证处于最高处，这样可以减少闸门的应用，便于修建工程排水系统。

2水利工程功能的节能

2.1 最大限度提高水利工程的自排能力

通过科学布置水系，充分的利用水闸和河道的结构特征来提高水利工程的自排能力。在具体防洪排涝体系结建设过程中，通过优化布置水系，确保选择适宜的水闸孔宽和河道断面，这样可以少建泵站，可以利用闸前后的水位差来启闭闸门，利用水利工程自排能力来实现排涝和调水。

2.2 泵闸结合的布置

水利工程单纯依靠自排骨无法满足排涝要求时，则需要修建泵站，在具体设计通常会通过布置具体的泵闸相结合，水闸通常会设置在泵站附近或是泵站下部修建口，水闸以自排为主，在水位差较大及灾害天气下才进行强排，这样可以有效的降低强排时间，实现能源的节约。

2.3 合理规划，综合考虑区域排水模式

在具体进行区域排水水系设计时，可以将排水系统分为一级排水和二级排水。即可以将区域进行划分，通过将每一块排出的水集中到一级泵站，对一级泵站的水泵进行启动，将水排至二级排水河道内，再由河道内的出口泵闸将水排出。在设计排水系统时，需要对水系布置进行优化，并合理选择二级排水水位，充分的利用地面和河道水位的高差，这样一级排水能够就近排入到二级排水河道中，这样可以减少一级排水泵站，虽然二级排水泵站动力和运行时间增加，但其消耗的动力远小于一级排水泵站的动力消耗，因此达到较好的节能效果。

2.4 利用景观绿化和人工水面，增加河道蓄洪能力

以往在设计水利工程中的防汛墙时，为了减少占地面积，一般都采用直立式结构所示。随着时代的进步，人们对环境的要求越来越高，河道的修建和改造，都要求在河道的两侧布置一定宽度的绿化带。这样布置既增加了河道的蓄洪能力，减少强排时间，又满足了生态景观的要求，据初步计算这种布置方式约可减少能源消耗16%。

2.5 應用信息技术，进行合理科学地调度

在当前大量的水利工程中，通过运用住处技术可以根据气象和地理条件来对水系内的水利工程进行有效调度，全面提高防汛能力和调水能力，达到节能的目的。在当前水利工程信息化调度控制中枢，通过建立防汛和水资源管理实时监控系统，运用集散控制和网络技术可以实时控制和统一调度全部水利设施，实现运行结构的优化，降低运行成本。

3 电气节能技术

3.1供电方案的节能

在供电方案节能设计时，宜优先选用 10kV 主水泵电动机直接联网运行的供电方案。通常情况下水利泵站的主水泵电动机容量都比较大，从经济和技术综合考虑，容量大于250kW 电动机应选用高压电动机。为满足大型电动机启动时的压降的要求，降压变压器的容量都大于电动机的容量之和。由于 10kV 电动机直接联网运行时，电机启动对电力系统的冲击比较大，供电部门对 10kV 电动机直接联网运行持非常慎重的态度。在取得了供电部门的支持后，在泵站设计中，对 350kW～630kW 电动机，优先选用 10kV 电动机直接联网运行的供电方案，既节约了供电贴费、降压变压器、高压配电设备等大量工程费用，又简化了运行管理，避免了降压变压器的能源损耗。

3.2采用就地补偿新技术

由于受制于地理环境的影响，通常情况下都会选择低扬程和大流量的水泵，并采用低转速大型异步电动机与其配套，但这种电动机功率因素不高，按供电公司要求需要进行无功功率补偿，以此来提高功率因数。一般情况下会采用集中补偿，在高压侧补偿则采有人工投切的方法。由于泵站中大部分水泵电动机都需要进行无功补偿，因此设计泵站时宜采用就地补偿新技术，可以对每台电动机就地并联一台就地补偿电容柜，选择防爆型电容器，串联一组电抗器，这样可以对合闸时的电流冲击起到一定的限制作用。

3.3选择电压等级

电压等级的合理配置同样能够起到较好的节能效果，一方面是处理好高压和低压配电的电压等级选择，另一方面就是在进行供电电压的确定时，需要综合性的考虑多方面的影响因素来进行，包括用电设备的性质、设计的前景规划、电网的发展计划以及供电回路的数量等。

3.4供配电系统的设计

一是尽可能的减少配电的级别，这样能够有效的提高供配电系统的稳定性和可靠性；二是要要结合实际的用电状况来对供配电的状况进行确定，尽可能的保证变压器处于负荷的中心位置，这样就能够最大程度的降低供电半径，从而实现电力节能，提高供电的质量。

3.5提高自然功率因数

自然功率因数就是在没有配备无功补偿装置的供配电系统中有功功率与无功功率的比值。用电设备根据其性质可以分为直流、电感和电容三大类，而在实际的应用中通常这三种性质的电器都会同时存在，这时候系统中就会因为感性和容性电器的存在而产生一部分无功功率，我们所需要做的就是通过系统自身超前的无功引入将其抵消掉。从这样一种状况中我们就可以看到，提高功率因数的好处就在于能够在保证负荷有功功率不发生任何变化的情况下降低无功功率来实现线损降低的目的。在实际的设计过程中，实现功率因数降低的方式有两种：一是直接采用功率因数较高的同步电动机，二是采用电容器来实现补偿。

3.6照明节能

通过照明节能也能够实现电气节能。通常情况下照明节能设计时采用的方式有两种，即利用高效光源和利用自然光，因此在扩大构筑物的门窗，建筑物或是构筑物要选择一个较好的朝向，以此来实现对自然光的充分运用。

4结束语

在水利工程设计中，节能设计作为一个全新的话题，在实际设计时，需要与水利工程的特点相结合，并严格按照国家相关的技术标准和规范进行设计，积极采取有效的节能措施，确保达到良好的节能效果，实现水利工程的经济、稳定运行。

参考文献：

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[3]邹礼兵，傅心铎，殷振东.水利工程设计节能的应用[J].科技资讯，2012（03）.