董霄 张梅 解宇晖
陕西省水利电力勘测设计研究院 陕西省西安市 710000
摘要：在水利工程项目当中，泵站是其中不可或缺的重 要组成部分，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，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。“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、除涝、灌溉、调水和供水的重任。
关键词：泵站工程；节能方法；电气设计
一、泵站工程中电动机的节能措施
若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。
1、在泵站工程电气设计环节，设计人员应选择高效节能电机设备，其设计方案必须要基于水利工程项目的特点，将技术成本和经济效益进行对比，由 此来确认选定同步或者异步电动机设备，若电动机 容量超过 800 kW，则需要选择电网适应能力较好， 同步功率因数较大的电动机设备。值得注意的是， 在很多水利工程项目当中，仍有采用异步电动机的情况，例如单机容量超过 1 600 kW 的太湖骨干太浦 河泵站。在选择使用异步电动机时，应尽量选择鼠笼 型异步电动机，若在经过计算并确认鼠笼电动机不 能满足水利工程项目中泵站系统的运行要求时，才 能选择绕线型异步电动机设备。
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。一般情况下， 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、电动机的启动方式应优先选择直接启动。若 直接启动无法达到电动机端电压的最低要求时，应使用降压启动的办法。数据显示，传统的启动方式存在有很多缺点，例如：传统启动方式在启动过程中电流将会超过电动机额定电流的 5 倍以上，使得电动 机在启动过程中出现绕组温度骤然上升的现象，这 将会加速绝缘老化；供电网络电压下降过高，若电压低于或等于 0.85 Un 额定电压时，电动机的正常使用将会受到影响，在启动过程中能量损失将会大幅度上 升，造成电能的浪费。特别是在对电动机频繁启动的 过程中，这一情况将非常明显。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。
二、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、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。
1、确认负载级别是供配电系统的开展后续设计的重要基础，最优负载系数法适用于确认变压器容量，参见投资总额、运行年限、成本，达到泵站的稳定运行需要保障供配电系统的稳定性，所以必须要选 择质量优秀的变压器以及配套设备。
2、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 200 kW以下，一般使用 380 V 低压电动机设备，在大中型泵 站当中，电动机功率一般在 280 kW 或以上，需要选用10 kV 高压电动机设备。若电动机功率在200-280 kV 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。
3、在泵站当中，针对主要的电力线设计应简单且稳定。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，这在某一程度上，也提升了配电线路为 水利工程项目所带来的经济效益。
三、泵站工程中线路的节能措施
1、在泵站工程线路设计作业当中，线路的长度 必须要进行合理控制，在保障各项功能能够有效实 现的同时，线缆的总长度应尽可能降低。这就需要电 气设计工作人员充分考量到泵站工程的结构构造、 结合泵站系统的功能，在建设线缆的过程中必须要 充分衡量变压器高低两侧的电缆线路长度，让电能 在运输过程中的损耗降至最低，提升泵站系统的运 行效率，增加泵站系统的经济效益。
2、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[3]。
3、正确使用各种设备。在泵站工程中，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。
总之，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，在泵站工程电气设计环节，设计人员需要从多 个层面进行考量，对设计方案进行不断调整，最大限 度降低泵站系统的能耗，让水利工程项目产生更大 的经济效益和社会效益，使其能够更好地造福于民。
参考文献：
[1] 张雷，陈坚.浅谈泵站工程节能设计与优化运行[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2018（1）：14.
[2] 张旭.陈志刚．浅谈中小型泵站电气设计的环保节能与经济性 [J]．水 利水电，2019(2).
[3] 梅 健.城市排水泵站改造工程电气系统设计[J].城市建设理论研究（电子版），2018（5）：13.
[4] 李永健，于国安 .泵站电气设计中的防火措施[J].水利技术监督 .2019（04）