泵站工程中电气设计节能措施的分析

向槟 付兴旺

摘 要：“节能降耗，保护环境”是一项基本国策，是实施可持续发展战略、保障国家经济安全、改善环境的重要措施之一。泵站是水利工程的重要组成部分，承担着区域性的防洪、灌溉、排涝、调水和供水的重任，泵站工程的节能效果将会直接对水利工程的能耗造成影响。因此，在水利工程项目建设过程中，需要在保障泵站功能完善良好的前提下，在泵站工程电气设计中的各个环节进行节能优化，这样才能让水利工程项目产生最大的经济效益和社会效益，这也是相关行业从业人员所必须要重点关注的话题。基于此，本文就对泵站工程中电气设计节能措施的相关内容展开分析，希望能够给有关人士提供一定的参考价值，进而促进泵站工程有关节能工作的顺利开展。

关键词：泵站工程;电气设计;节能;措施

1泵站的有关概述

泵站指的是通过其内部的相关设备，提供一定压力和流量的液压动力和气压动力的装置和工程称泵和泵站工程。它的主要部件构成是油箱、电机和泵，但是内部有很多辅助设备，根据实际情况可以在其中相应的增减，如供配电设备、充水设备、通风设备等。一般说来，当前我国较为常见的泵站主要分为三大类，即：污水泵站、雨水泵站及河水泵站。泵站建筑物应该根据实际运用的情况进行合理布置，满足当地水文、地形、气象、地质及水源与能源等条件，只有这样才能最终达到安全、高效、经济的目的。

2泵站节能的意义

随着科学技术的不断发展，以至于我们的竞争压力也越来越大，所以我们必须要致力于从各个方面来提高科学技术。近年来，随着国家科技的迅猛发展，泵站作为一种重要的能源设备，在我国各行业生产中发挥着不容忽视的重要作用。泵站的广泛应用以及推广，大大促进了国家的科技自动化以及工业的发展。更为重要的是人类应该了解如何有效的提高泵站的工作效率，让其能够在作业过程中始终保持着最佳的工作状态，有效提高泵站在工业生产中的利用率，对于工业生产和社会工业发展而言，才是真正符合可持续发展的新理念。尤其是处于现在极力提倡环保低碳的生活理念下，对泵站采取必要的节能措施是必要的，只有掌握了泵站运行效率及节能关键技术，才能更好的实行电网设备的维护以及管理，对于电网设备的进一步应用及推广有着重要的发展意义。

3泵站工程中电动机的节能措施

如果想要降低泵站工程中的功率损失，则降低电动机的能耗便成为了其中的一项重点。由于在泵站中水泵电机的损耗所占据了所有功率损耗的很大一部分，因此电动机的节能与降低损失是电气设计人员所必须要考量的重要问题，结合工作经验，针对电动机可以采取以下节能措施。

3.1设计时应选用高效节能的电动机

应该根据泵站的特点对多种方案进行技术经济比较，确定选用同步机还是异步机或是两者相结合。对容量大于800kW的大型电动机一般选择适应电网能力强，功率因数高的同步电机，但是有的大型泵站工程也采用了异步电机。选择异步电机时应优先选择鼠笼型异步机，只有在计算后认为鼠笼型异步机无法满足启动要求时，才可选择绕线型异步电动机。

3.2提升电动机设备的能耗比

增强泵站工程中电动机设备的功率因数和工作效率。就异步电动机的性能进行分析，在该设备的有功损耗当中不变损耗与可变损耗相同时，异步电动机的能耗比最优。此时，未在电动机功率的额定范围以内。通常情况下，电动机在额定功率范围的75%～100%时，运行效率达到最大值。在针对电动机的额定容量开展设计时，需要把负荷控制在80%～90%范围以内，防止能耗比降低。若电动机在运行过程中能耗比过低，不仅会增加水利工程项目的运营成本，同时电动机的使用寿命也将会受到严重的影响。

3.3电机启动应优先采用直接启动

电机启动应优先采用直接启动，在直接启动不能满足电动机端电压要求时，可以采用降压启动方式。传统的启动方式存在许多弊端，如启动电流高达额定电流的5～7倍，造成电动机绕组过热，引起高温，从而加速绝缘老化;供电网络电压降过大，当电压小于或等于0.85Un时，影响其他设备的正常使用;启动时能量损失过大，浪费电能，尤其是在频繁启动时。所以，在最近几年当中，水利工程项目泵站工程中，其电动机通常都是使用软启动或者降压启动等方式，由此来预防大电流对电动机绝缘所带来的负面影响，同时也降低了电动机设备的后续检测维修工作量，增加电机的使用寿命。整体来讲，在泵站工程中，针对电动机的选取需要从多个方面进行考量，设计人员应充分分析该泵站工程项目功能目标，选择最为合理的电动机类型，让电动机自身功能得到最大发挥，由此实现节能降耗的最终目的。

4针对泵站工程中供配电系统的节能措施

基于泵站总容量的电力负荷、供电距离以及分布特征等信息，对供电系统进行合理设计，在保证供电系统结构简单、操作方便、电力供应正常、能耗比优秀，实现供配电系统的科学运转，达到节能目标，整体来讲，应采取如下措施。

4.1负荷等级的确定以及负荷计算

负荷等级的确定以及负荷计算是供配电系统设计的依据，利用最佳负载系数法确定变压器容量，综合考虑初始投资和年运行时间及费用，选择技术参数好的變压器和开关设备，确保系统安全、可靠，实现泵站经济运行。变压器经济节能运行的负载率宜为0.75～0.85，选取容量与电力负荷相适应的变压器，使其工作在高效低耗区内;在选择变压器时，应选用10型及以上的节能环保型、低损耗、低噪音的变压器，并选DY11的接线组别，使变压器容量在三相不平衡负荷下得以充分利用，并有利于抑制三次谐波电流。泵站的年运行时间一般较短，为使季节性负荷变化时能够灵活投切变压器，可以设置主变压器和站用变压器，在非运行期间，主变压器退出运行，投入站用变压器，以减少主变压器由于轻载或空载运行而造成的不必要电能损耗。

4.2电动机功率的确定

在电源电压相同的情况下，电压所造成的损耗会伴随着电压的上升而降低。一般情况下在我国小型泵站当中，水泵电动机的功率通常在200kW以下，一般使用380V低压电动机设备，在大中型泵站当中，电动机功率一般在280kW或以上，需要选用10kV高压电动机设备。若电动机功率在200～280kV的范围内时，则需要对电力技术以及经济效益开展分析后，选择合适的电源电压参数。

4.3在泵站中针对主要电力线设计应简单稳定

一般使用单母线或者母线分段的方式进行连接，相同的电力供应和分配系统电压水平分布序列需要控制在2级以内，由此来降低功率的损失。另外，科学针对电容器无功补偿设备的安装，能够有效降低线路在运行过程造成的损耗，对电压损失进行有效补偿，这也提升了配电线路为水利工程项目所带来的经济效益。

5针对泵站工程中线路的节能措施

在水利工程项目日常运行过程中，线路所带来的能源消耗不可忽略，所以在进行电气设计时，设计人员同样需要正确针对线路的电能损耗进行关注，并采取相关的节能措施，结合笔者经验，可采取以下方法。

5.1选取电阻率较低的铜芯线缆

同其它类型材质进行对比，铜芯线缆在成本适中的前提下，其电阻率更低，更适合在泵站工程线路当中进行使用。但是值得注意的是，因为铜芯线缆相较于其他线缆，成本仍然相对较高，因此只能在重要性较高的泵站工程中进行使用，帮助水电工程项目节约成本。

5.2尽可能减短线缆长度

在泵站工程中，副厂房一般靠近主厂房布置，变配电室通常布置在副厂房内，设备布置时尽量按照接线顺序布置变配电装置室，将高压装置室布置在终端杆侧，然后布置变压器室和低压装置室（或主机控制柜室），并将主机柜尽量靠近主电机，也可以将高压柜布置在变压器上方的楼层，这样尽可能保证变压器高、低压侧电缆线路最短，线路损耗最低。

5.3针对电缆、导线的截面进行科学选择

设计人员在针对电缆导线进行选择的过程中，截面同样是必须要考量的重要因素之一。在电缆的各项数据都符合要求的情况下，结合实际要求，需要考量到经济、电流密度一系列因素的影响。

5.4正确使用各种设备

在泵站补偿柜上的自动补偿设备的正确使用也是节能降耗的重要手段之一，设计人员需要增强配电系统的功率因数，若自然功率尚无法达到电网接入的最低要求，设计人员便需要在设计环节添加入无功功率补偿设备，以求增强整体电网功率因数，依靠这一方式来降低线路损耗和变压器端的能源损耗。值得注意的是，无功功率的主要组成是因为相位角与高次谐波，在泵站工程电力系统当中，相关电子设备等会因为负荷非线性高次谐波而让电力系统自身的无功损耗大幅度增加。因此，在泵站电力系统的设计环节，设计人员应针对出现谐波的区域，在设计中添加滤波设备和谐波检测设备，由此来最大限度减少谐波所造成的损耗，实现节能降耗的最终目的。

6自动化控制措施

对于大中型泵站，应设置综合自动化控制系统，将网络多媒体技术和网络控制技术相结合，实现在同一人机界面组态平台上工业电视监视与计算机监控一体化，推动泵站设备的计算机自动化监视、测量、故障诊断、控制保护和信息管理，提高泵站设备安全运行管理自动化水平，大幅度提升泵站、闸门的运行智能化程度，降低管理和运行成本，确保设备运行的安全可靠性和持久性。泵站自动化控制系统的实现能提高泵站机电设备和水工建筑物安全运行的可靠性，有利于泵站的科学调度和经济运行，为增强防洪、除涝、灌溉、调水和供水能力打下了坚实的基础;实现了机组优化运行，节约了能源和水资源，也减少了运行管理人员，降低了运行管理成本，使泵站少人或无人值守成为可能;实现了泵站量化管理，为水资源的调度和优化配置创造了条件。

7泵站工程机电节能设计的优化运行

泵站工程机电节能设计要配合泵站工程，实现优化运行的状态。泵站工程机电节能设计的优化运行，主要是实现经济性的运行，进一步提升泵站运行的效益。例如单一泵站机电节能设计的原则是高效率、低消耗，同时，保证泵站的大流量。根据单一泵站节能设计的状态，采取优化运行的方式，确保泵站运行的效率和消耗。泵站管理人员在单一泵站节能设计中，结合泵站机电的具体情况，实施合理的优化运行，深入研究当地雨量、水位情况等因素，实行控制性的电能消耗，在保障泵站工程机电安全运行的基础上，最大化的降低单一泵站的能源损失。又如多个泵站同时运行的工程适用于大型引水、供水工程内，利用多个泵站联合运行的方式，实现水流量的平衡与降耗，通过稳定泵站的运行落实机电节能设计。注意工况的控制，严谨规范流量配置，配合泵站工程机电的节能设计，确保多个泵站的统一化运行，防止泵站工程中出现高消耗的情况，因而达到节能降耗的目的，体现多个泵站联合运行的节能效益。

8其他相关的措施

8.1及时更新水泵

对于泵站运行效率来说，水泵的效率具有非常重要的影响，而且在运行的过程中涉及的内容较多，因此，往往一个位置出现问题就会影响整体的泵站效率。另外，水泵在运行的过程中存在着很大程度上的磨损和损耗，其中叶轮长时间受到叶轮的汽蚀，导致其转动受到影响，另外，水流的冲刷作用还会对水泵的密封效果进行削弱，为此，需要及时对泵站进行水泵的更换，提高水泵的工作效率。另外，还需要对水泵进行维修和保养，超过使用年限的水泵必须进行及时的更换，保证泵站的工作效率，减少能源的消耗。

8.2规范泵站管理，提高管理水平

在泵站日常的运行过程中，需要不断提高其管理水平，通过高效率的管理模式来提高泵站的运行效率。此外，根据相关规定，泵站在运行的过程中还可以采用鉴定方法来对其工作状况进行准确的鉴定，出现问题后及时查找原因，为今后的问题解决提供有效的数据依据。此外，对于泵站的日常运行情况需要做好全面的信息记录，建立泵站运行档案，对于泵站运行过程中出现的问题需要做好对应的记录，在后期对泵站进行改造时能够提供有效的改善意见，提高泵站的改造效果。

8.3提高管理人员的素质水平

泵站的运行需要较多的人员对其进行管理，而且其中涉及到的技术内容较多，为此，泵站的负责人需要加强日常技术人员的培训;作，通过新技术的培训;不断提高技术人员的工作能力。另外，还能通过培训工作使管理人员熟悉泵站日常运行中存在的问题，在工作的过程中对这些方面进行更加细致的管理，预防问题的出现。而技术人员自身工作能力的提高则能够减少泵站运行过程中设备的运行问题的出现，且通过熟练的技术操作能够更好的调整泵站的运行效率，减少泵站的能源消耗，对设备的磨损也能在一定程度上得到减少。此外，泵站为了不断提高自身的竞争力，需要不断引进高端技术人才，通过高端技术人才提高自身的技术水平，而技术人员在上岗就业之前，企业需要对其进行严格的審核，只有满足企业的要求才能上岗就业，保证招收的技术人员能够满足企业发展的需要。

8.4管路节能设备

的使用对于泵站节能改善，需要从日常工作中的每一个小的细节去关注，像管路中的微阻缓闭止回阀以及液压自控蝶阀等，其在泵站水泵的日常运行中尽管只能节约很少的电能，但由于这些设备的使用是非常多的，全部设备的更换将能为泵站节约大量的电能浪费，提高企业的节能效果。

9结语

总之，整体来讲，泵站工程对于水利工程项目来讲具有非常重要的作用，而降低泵站工程的消耗对于实现水利工程项目节能降耗将带来十分深远的影响。因此，设计人员在设计时应精心考虑，反复比较设计方案，合理设计供配电系统，选择低耗节能型设备，尽量减少电能损耗，在保证泵站安全、可靠运行的前提下，真正达到节约电能、保护环境、经济运行的目的，为提高社会效益和经济效益作贡献。

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作者简介：

向槟，研究方向：电力自动化控制系统，长沙光润电气科技有限公司技术总工，从事电力行业近二十年，具体丰富、专业的技术能力，负责技术把关及技术人员的培养、培训等。