水利工程电气节能设计探讨

邓大龙 赵士鹏 张丹

摘 要：社会的快速发展加大了对各类资源和能源的需求，使社会范围内的资源和能源供给问题日益突出。快速发展的经济和资源、能源应用的不平衡引起了广泛的重视，社会经济发展也逐渐从追求速度转变到追求绿色的可持续发展。因此，要求水利水电工程在发展建设过程中需要采取一种低碳环保的电气使用节能方式，从而确保水利水电工程更加符合可持续发展需求。

关键词：水利工程;电气节能;原则

一、 电气节能设计的基本原则

（一）应满足基本的功能需求

在进行电气节能设计时，制订与设计的方案应充分满足工程的基本功能与需求。比如，设计人员在对电动机进行选择时，应先考虑是否可以满足实际的工作需求，再去考虑其是否可以节能降耗;如果它无法满足正常的工作需求，其所具有的节能功能就缺乏相应的实际价值与意义。因此，在对工程进行设计时，必须优先考虑是否可以满足基本的功能与需求。

（二）经济性原则

节能的主要目的就是降低经济方面的投入。因此，节能的设计阶段必须要确保其科学性和合理性。节能设计工作者，必须保证节能编制计划的可行性，利用项目节能设计的形式达到节能目的，不可以仅仅为了节能去节能，导致设计出的工程不符合标准，将会促使产生更大的投入成本。

二、 水利工程电气节能设计

（一）水利工程供配电节能设计

在进行水利工程供配电设计过程当中，首先要确定项目的负荷等级，明确负荷分布及负荷容量等，根据这些内容以及用电设备特点进行供配电方案的详细设计，保证在满足正常功能的前提下，实现有效的能源节约，同时也降低生产过程当中能源的损耗。在设计中主要考虑以下几点：（1）在进行供配电系统设计时，应确保简单可靠的原则，设备的过度或者是系统的复杂，就有可能会造成电能无必要的损耗。所以设计简单可靠的供配电系统能够有效降低电能的损耗，比如用电设备较多的水电站，很多设备电压等级有不同的选择，在设计时应尽量减少不同的电压等级，系统及设备方面得到简化，减小系统的复杂性，避免多级供电造成的变电设备损耗以达到节能效果;（2）在进行整体系统设计时，各负荷尽量靠近供配电设备布置，合理安排电缆走向，避免由于线路过长而造成的损耗。对于供配电设计中的电缆的选择，除了要根据载流量、压降等技术要求选择合理的电缆截面以外，还要考虑降损、节约有色金属等方面;（3）根据设计的供配电系统用电设备的负荷量，科学合理地进行变压器的选择，对变压器的容量及台数等进行优化，使之能够经济灵活的投切运行，保证变压器在正常工作过程当中具有良好的工作状态。

（二）水利工程机电设备节能设计

1. 变压器选择

变压器在水利水电工程输配电耗能中占据较大的比例，总体耗能较大。为此，水利水电工程的节能设计需要科学设计和优化变压器的参数。在变压器生产工艺和制造水平的不断提升下，变压器的性能参数也得到了改善。在整个水利水电工程中，人们开始选择应用低能耗系列变压器，并在满足水电站用电需求和最大负荷要求的基础上优化变压器的运行方式。在技术的发展支持下变压器的结构也变得更加合理，使用的材料也不断改善，节能变压器成为一种流行的应用型号。现阶段，应用最为广泛的变压器型号是S11变压器，和之前的S9型号变压器相比，负载荷载损耗基本相同，但是空载损耗基本上降低了75%左右。且这个型号的变压器和以往型号的变压器相比具备自身重量小、噪声低、使用效率高的良好效果。

2. 电动机选择

水利工程中通风空调控制系统、机组辅助系统、閘门启闭机控制系统，水泵控制系统等，控制对象主要为电动机，电动机是直接的大容量耗能设备，为了使电动节能降耗，必须优化控制系统设计和设备选型。电动机选择应提高电动机功率因素，降低无功损耗，选用高效率电动机，并且应合理选择电动机启动方式。对功率较大的电动机可以采用变频调速器，可提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的，但设备价格偏高，在应用中受到一定的限制。另一种节能方式是采用软启动器，它启动平稳，启动电流不超过3倍，可保证电网电压的波动在规范要求的范围内，同样达到节能的目的。

（三）照明设计

1. 合理利用自然光

在进行水利工程设计时，需根据实际的地理、地质情况，做出最为科学、合理的水利工程方案与规划;其中最为关键的一点在于，应充分、全面地对当地的地形、地质等因素进行研究与利用。而进行照明节能系统的设计也应遵循这一原则，根据实际的照明情况，充分发挥自然光的作用，借此达到降低能耗、节约资源的目的。因此，设计人员应在充分利用自然采光，并满足照明需求的同时，最大限度控制电能照明设备的应用。

2. 选择高效光源进行应用

选用高效的照明器材可谓电气节能设计的基础。根据工作场所的要求，需要选用控光性能合理，反射系数高，透射系数合理，控光性能过管的灯具。在目前的技术条件下，选择紧凑型荧光灯逐渐取代传统的白炽灯，可以节省电力资源达到七成以上。目前已经运用得极为广泛。运用低耗能镇流器，如电子镇流器，取代传统电感镇流器，对于电力的节省也是非常明显的。

三、 结语

综上所述，作为现阶段工程建设中的重要内容，水利工程的电气节能设计是极为重要的。因此，电气设计工作人员应做好全面、充分的准备工作，再进行电气节能设计;同时，需从安全性、稳定性以及可靠性等方面着手，选择低能耗的设备与设施，从而实现降低能耗的设计目标，促进经济效益的全面提升。

参考文献：

[1]罗利磊.浅议水利水电工程电气节能设计[J].建材与装饰，2017（30）.

作者简介：邓大龙，赵士鹏，张丹，天津市水利勘测设计院。