摘要：随着环境保护重视程度的提高，污水处理问题引起了全社会极大的关注。对污水处理厂而言，因为耗能巨大、运营成本过高，导致很多已建成的污水处理厂无法正常运营。因此,采取合适的电气节能措施可以节约能源费用，降低处理成本，促进污水处理厂持续平稳发展。本文进行了节能措施的初步探讨，以期为污水处理厂电气节能提供参考。
关键词：污水处理厂；电气设计；节能措施
引言
随着我国社会经济的不断发展，我国各行各业都取得了较大的发展，但是我国所取得发展在一定程度上付出了较大的环境代价，是以牺牲环境为代价而得来的。随着时代的进步与发展，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]。但是，在处理厂的电气设计中，在节能设计方面还存在一定的问题，这就与“节能减排”的理念不相符合，需要进行优化改进。本文就处理厂电气设计中的节能进行探析。
1 污水处理厂的电气设计内容
污水处理厂的电气设计主要由高压配电系统，低压配电系统、自控控制系统、照明系统、防雷接地系统等系统共同构成。特殊的项目还要考虑到防爆电气的要求。电气设计不但要满足现阶段污水处理厂的要求，还要根据以后的发展规划留出至少百分之十的余量。电气设计人员在设计时，根据污水处理项目中的多介质过滤器，活性炭过滤器，超滤，一级二级反渗透，EDI等工艺选择高效率低能耗的电气产品。对于高能耗的电气设备应进行节能降耗处理。通常电气设计的内容主要体现在变电和配电两个方面，具体包括配电室和DCS控制室的
建造地址、变压器的选型和容量、电缆桥架的走向，高低压系统的保护配置以及电气设备选型等方面。
2 污水处理厂节能新模式分析
从污水处理厂的产业特征来说，其为能源密集高耗能产业，能源消耗费用占据运营维护成本的30-80%，具有能源消耗大和运行成本高等特点，影响着污水处理厂的持续发展。其中，电耗费用占比比较大，解决电能消耗已经成为企业研究的重点。若能够减少电能消耗，对企业来说能够实现降本增效，实现节能减排目标，推动企业持续化发展。从最新的研究和实践来说，探索应用的光伏+污水处理厂模式，通过推广应用清洁电能，为污水处理厂解决电耗问题，提供了有力的支持。模式的应用优势，主要是通过建设光伏电站，利用其发电，为污水处理厂提供所需的电量，如果多余则可以利用余电上网。目前来说，该模式的应用获得了初步成效，验证了其推广应用的价值。
3 污水处理厂电气节能措施
3.1 抑制谐波电流
在供配电系统中，发动机的设备以及变压器的比重较大，在整个厂区内部，其功率因数在0.8%左右，电气系统如果要进行无功补偿，就需要将因数进行提高，提高到0.9。如此一来，一方面能够减少配电线路的截面积，另一方面也能够使供配电的无功率损耗有所降低。
在生活污水处理厂内部，变频调速设备中的非线性线路负载比较多，故此，谐波电流的含量也会有所增加。采用无功补偿的方式有以下两种：就地补偿、集中补偿，这两种方式互为补充。如，在变电所地压侧，如果设置了无功自动补偿装置，就可以提高功率因素。
谐波能够使电能的利用效率有所降低，还可以使电能的传输效率以及生产效率有所降低，但是却会使得电气设备出现以下3种现象：噪声、震动、过热。在对变频调速设备的非线性负载进行调试时，如果非线性负载不断地增加，那么谐波的危害也会不断增大，这样就会导致设备的使用寿命有所缩减，进而导致事故的发生。谐波有可能会引起电力系统的串联谐振，会烧毁电容器，继而导致自动装置的误动作，会扰乱电能计量。故此，为了应对谐波对电子设备所产生的严重干扰，就需要采用抑制的方法，例如，采用接线方法来对变压器的相关点进行连接，或者是使用无源滤波器等。
3.2 变压器节能设计
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
3.3线缆的损耗控制
污水处理厂中有很多条线缆为处理设备供电，当电流流过时由于电阻的存在会产生损耗。线缆的电能损耗占整个设备损耗的3%~5%。我们知道线缆电能损耗公式为：
△P=3I2·R10-3（1）
R=ρL/S（2）
其中：△P为线缆电能损耗，kW；I为线缆电流（A）；R为线缆电阻，Ω；ρ为电阻率；L为线缆长度；S是线缆截面积。
由公式（1）可以看出，线缆电路损耗和电流、电阻成正比，可以通过降低电流和电阻来减少能耗。我们知道污水处理设备的功率是一定的，要减小电流，就得提高电压，于是对于污水处理厂的大功率设备建议提高电压来减少能耗。还可以通过降低线缆电阻来降低能耗，由公式（2）可知，降低电阻R可以通过减小线缆电阻率和线缆长度，提高线缆截面积来实现。具体来看就是选择电阻率低的铜质线缆材料，减少线缆长度需要对污水处理设备进行合理布局，使线缆尽量少走弯路，多走直线等，线缆截面积提高会增加相应投资，于是选择合适大小截面积线缆即可。
3.4照明光源及灯具选择
第一采用T5系列直管日光灯，节能效果好，光效好，主要用于业务室、会议室等场所。第二选用U型管节能灯应用于其他的公共场所，功率因数大于0.9，照明功率密度LPD低于《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）中的现行值要求。道路两侧路灯选用100W卤钨灯，路灯高度6m。同时要注意灯具的性能，选择控光性能好、反射投射系数高、配光稳定的灯具，并对照明控制盒的管理方式做科学合理的设计。根据工作的照明需要区域进行分区分组分段控制，业务用房楼梯间、走廊采用人体感应开关控制，室外照明采用时控器控制，实现有效节能。
结束语
综上所述，可以看出污水处理厂的电气节能措施有很多，可以抑制谐波电流、变压器节能设计、线缆的损耗控制、照明光源及灯具选择等方面进行一些节能处理。污水处理厂电气节能措施除了上述提到的方法外还有很多，最重要的是在污水处理厂建设前，要根据实际情况做好顶层设计，协调好各处理部位的关系，只有这样污水处理厂才能产生经济效应，持续稳定运行。
参考文献
[1]超大型污水处理厂供配电系统研究——以武汉市北湖污水处理厂为例[J].何钦,刘志华.??建筑电气.?2020（03）
[2]污水处理厂的自控设计研究[J].党国栋.??河南科技.?2018（13）
[3]我国城镇污水处理厂建设运行现状及存在问题分析[J].季诚云,丁玉珍.??建材与装饰.?2020（07）
[4]污水处理厂光伏发电应用前景初探——以湖南某污水处理厂为例[J].吴友焕,余国保,张玲,李进,罗多,刘远禄.??太阳能.?2016（05）
[5]对污水处理厂成本控制研究[J].张燕茹.??商讯.?2019（36）
[6]污水处理厂远程监测系统的研究[J].许倩.??山西化工.?2019（06）