中山公用水务有限公司 广东中山 528400
摘要：随着社会经济的高速发展，生态环境污染情况愈发严重，尤其近几年，经济发展与环境问题之间的矛盾也逐渐凸显出来，人们逐渐认识到以破坏环境和资源为代价是不可取的。在这种背景环境下，“节能减排”的理念得到了普及推广。所谓节能减排，实际上就是节约能源，然后尽可能地降低能源消耗，在生产过程中要减少污染物的排放。我国许多城市在发展过程中，都产生了不同程度的水污染问题，这就需要加强对城市生活污水的处理，以防止水污染问题的日渐严重，进而制约城市的可持续发展。
关键词：污水处理厂；电气设计；节能
引言
由于人类对自然资源的过度开发，环境污染问题逐渐地增多，如何治理环境污染，变得越来越重要。随着国家对降低污染物排放的标准越来越高，因此污水处理也变得。从长远发展的层面来看，还有很多有待改进和优化的地方。
1污水厂电气设计概述
水资源紧缺已成为全球性问题，我们国家对于污水处理回收的要求也越来越高。对于污水厂的建设，如何在技术、设计上有效的完善污水处理厂的系统功能，最大力度节约能源，实现资源的有效利用，是污水厂电气设计要关注的重点，可以保证污水厂正常运行，实现经济效益和社会效益的双赢。污水厂的电气设计主要包括变配电系统、照明系统、防雷接地保护等方面，本文以某市污水厂电气系统设计为例进行简要阐述。本工程用电负荷包括照明负荷、工业动力负荷两大类，主要动力设备为曝气鼓风机和泵类，其中鼓风机单机容量230kW、220kW和160kW，泵类单机最大容量90kW（催化氧化滤池反冲洗水泵）和75kW（进水提升泵）；本工程动力用电设备电压均为220/380V，工作设备约有446台套，包含用电照明在内的总装机容量8598W，工作容量6663kW，计算总有功功率4664kW，经低压无功补偿后视在功率4962kVA，全厂功率因数不低于0.94。
2污水处理厂电气设计与节能策略
2.1变压器设计
在污水处理项目的电气系统中，变压器是主要的耗能元件。由于其整体结构是由铁，铜，硅钢片，油箱，油枕，丙烯酸酯橡胶的密封件等组成。其损耗主要体现在两个方面：一方面是空载损耗，比如铁芯等带来的铁损耗，这与变压器的负荷无关的部分；二是变压器负荷电流影响下，铜部件造成的负荷电流损耗。一般情况下，变压器的铜损耗与负荷电流成正比。为了减少能源损耗问题，针对其电气设计的优化，往往都会选择更换高效节能变压器。在污水的项目中，为了方便维护大都选用占地面积较小的干式变压器。但干式变压器相比油浸式变压器具有造价高、空载损耗、负载损耗大、承受过载能力差等缺点。因此在选用变压器时也可以选用油浸式变压器，并根据容量的大小选择油浸风冷还是油浸自冷的冷却方式。在选择变压器时要根据变压器的空载损耗，负载损耗，空载电流，短路阻抗等进行选择。除此以外还要考虑把变压器初始安装的费用，调试的费用，运行的费用以及变压器后期维护的费用等综合因素。
2.2照明系统设计
污水厂的照明环境主要为工作间、构筑物、厂区道路。在照明的设计上要考虑不同环境对照明的需求，选择合适的光源、灯具以及配件，对灯具有防护要求的要做好防护以及设置好应急照明，保障工作人员的操作安全。
（一）工作照明
本工程主要为工作照明，配电室设置应急备用照明，厂区沿道路两侧设路灯，值班室、厂区做警卫照明。车间内选用防水防尘灯，中央控制室、配电室灯具选用正常应急两用灯、加氯间灯具选用隔爆灯。业务室、配电室灯具为双管荧光灯，其余灯具均为节能灯具，业务室标准照度为300LX，配电室标准照度为200LX，车间标准照度均为200LX，泵房动力站等标准照度为100LX。
（二）应急照明
本工程辅助用房、污泥脱水机房、鼓风机房和中水回用泵房等大空间用房、走廊、安全出口、楼梯间及其前室等公共场所设置应急照明及疏散标志灯，疏散指示装高0.5m，出口指示安装于门上0.1m。终端灯具采用24V电源供电，光源为寿命长、能迅速点亮光源的LED灯；变配电室、设备用房等的备用照明照度值按不低于正常照明照度值设置，其连续供电时间不小于180分钟；疏散指示照明的照度不能低于5LX，在安全出口、走廊、楼梯间和楼梯间前室的主要出入口都要设置相应的疏散照明。
2.3对谐波电流进行抑制，提供功率因数
在污水处理厂供配电系统中，变压器和发动机的设备以感性的设备比重较大，整个厂区的功率因数保持在0.8%左右，电气系统进行无功补偿应将因数提高到0.9，这样，不仅可以减少配电线路的截面积和变压器的容量，也能够降低供配电的无功功率损耗。污水处理厂的变频调速设备中，非线性线路负载较多，因此谐波电流的含量也随之增加。采用无功补偿的方式众多，包含有集中补偿、就地补偿等。集中补偿和就地补偿互为补充。例如在变电所地压侧设置了无功自动补偿装置，能够大大提高功率因素，紫外线消毒设备等功率因数较低的设备也应采用就地补偿方式。谐波使得电能的利用、传输和生产的效率得到降低，但是容易导致电气设备发生震动、噪声、过热等现象。在进行污水处理厂中变频调速设备的非线性负载调试的时候，随着非线性负载的增加，谐波的危害也会增大，造成使用寿命缩短，绝缘老化导致的事故等。谐波可能引起电力系统的串联谐振和局部并联谐振。烧毁电容器，引起继电保护和自动装置的误动作，扰乱电能计量，等等，因此，为了对抗谐波对通信设备和电子设备产生的严重干扰，应该采用抑制的手段，常用的方法包括：采用接线方法对变压器的相关点进行连接、采用并联电容器组补偿装置进行带消谐电抗器、使用无源滤波器或者有源滤波器。
2.4变配电系统
本工程高、低压配电采用以变电站、MCC为中心的放射式电缆配线。总变电站建设为单层建筑，作为全厂高低压供配电中心，站内设10kV配电装置、变压器、220/380V配电及控制装置（即马达控制中心）等设备。根据低压用电设备计算负荷容量以及全厂用电设备分布情况，并考虑到本工程用电负荷性质，拟在预处理工段、鼓风机房、臭氧发生间和中水回用泵房四处各建变电站一座，分别为：1#分变电站（兼MCC1）、总变电站（兼MCC2）、2#分变电站（MCC3）和3#分变电站（MCC4），各变电站变压器配置如表1所示。
表1 各变电站变压器配置参数
.png)
每个变电站中设置两台变压器，如果其中一台因故障切除，另一台变压器能够承担各工段70%以上的负荷。10kV配电系统采用单母线分段结线，正常运行时两路电源同时工作，互为备用，母联断路器打开。如其中一路电源出现失电现象，与其对应的受电断路器会自动跳闸，母联断路器手动合闸，由另一路电源承担两段母线供电。两路电源受电断路器与母联断路器间加电气及机械联锁，确保三个断路器同时只有两个闭合。
结语
在城市发展过程中，污水厂发挥着阶段的作用，在减少污水排放方面以及保护城市环境质量方面起到了较大的作用，同时，还需要采用相应的节能措施，这样对于缓解社会能量需求的压力，保护社会环境方面有着较大的意义。
参考文献
[1]颜圭鹏.污水处理厂电气优化设计[J].科技与创新，2017（9）：135-138.
[2]谢向阳.浅谈污水处理厂电气优化设计[J].山东工业技术，2017（15）：94.
[3]林太和.污水处理厂电气设计中负荷计算与节能优化分析[J].城市建筑，2013（4）：183-188.
[4]韩敬学.污水处理厂电气节能措施探讨[J].资源节约与环保，2015(7):12．