浅析水电站工程电气设备节能技术

浅析水电站工程电气设备节能技术

林日汉

广东韶能集团股份有限公司乐昌富湾水电厂广东韶关512000

摘要：电气节能技术在水利水电工程中的应用，利于充分发挥机组优越性，大幅度降低水电工程的能源消耗，在一定程度上实现节约能源及提高电站效益的目标。本文结合工程实例，通过水电站工程对节能降耗设计及技术的阐述，为其他水电站节能降耗设计提供借鉴经验。

关键词：水电站；电气设备；节能技术

在我国，改革开放以来，经济虽然得到了飞速发展，但却是以环境的破坏和能源的消耗为代价。随着环境和能源问题的日益严峻，人们的生存状况面临着前所未有的挑战。如何通过转变发展思路，采取有效措施降低能源消耗，使得环境保护与经济发展之间得到平衡至关重要。当中，我国大量的水电站普遍存在着一系列的问题，制约着水电站的发电效果，资源的消耗与产出不成正比，越来越不能适应推行节能减排、可持续发展战略新形势的需要，如何根据水电站的实际，做好节能设计，成为摆在水电站全体员工面前的艰巨的历史使命。

1概况

某水电站共安装3台单机容量4.4MW灯泡贯流卧式水轮发电机组，总装机容量13.2MW，多年平均发电量为4625万kW·h，年利用小时数为3084h。根据水电站工程特点、电气设备使用基本条件及使用目的，通过节能降耗、技术经济综合分析后，确定电气主接线及厂用电接线的设计方案和主要电气设备的选型、技术参数，同时选用能耗低、高效率的电气设备，以及照明的节能方案达到整体节能的目的。

2采取的具体节能技术

2.1电气主接线

根据水电站发电机组规模、运行方式等因素，按满足供电可靠、接线简单、操作灵活、维修方便、便于实现自动化、节省投资等要求，确定本电站主接线方式。选用两台主变压器，配合机组运行方式，两台主变压器高压侧为单母线接线方式，机端6.3kV侧采用单母线分段、开关柜联络的接线方式，经两台主变压器升压至110kV后经输电线路送出。

此接线方案简单、可靠，可根据调水情况，较好地满足各种运行方式，能提高电站的整体效益。

2.2电气设备的节能降耗

电气设备主要包括主变压器、厂用电变压器、照明灯具、高低压开关柜、直流电源装置及控制盘柜等。电气设备主要能耗为照明等设备用电及电气设备发热、电磁损耗。电磁损耗又主要集中在变压器、高低压开关柜及控制盘柜等设备。节能设计主要包括合理选择电气设备型式和参数，采用先进的节能技术，优化运行方式。

依据“满足功能、经济合理、技术先进”的原则，从以下几个方面采取措施，将节能技术合理应用到实际工程中：

2.2.1主变压器选用

根据本电站所选的机组型式、容量和台数，在选择厂用变压器时，应综合考虑现有规程规范的要求及最新产品的性能参数，在满足负荷供电需要和可靠性要求的前提下，合理选择厂用变压器容量，并尽可能地选择低损耗、符合国家变压器能效限值及节能评价值要求的新型变压器，以降低厂用变压器的运行损耗。

主变压器作为配电系统的基本设备，其损耗大约占总耗量的6%，优先选用国家推荐的低损耗系列电力变压器产品，降低长期运行电能损耗，并根据负荷运行工况，合理选用变压器容量；随着变压器生产制造工艺和水平的不断提高，变压器的性能已有了非常大的提高，选择低损耗的变压器会带来更多的能源效益。根据主接线方案、年利用小时数及功率因数等条件，确定主变压器空载和负载年损耗小时数。在选择变压器的容量和台数时，首先根据负荷运行的时间性变化，相应的选择变压器的运行参数与台数，尽量减少不必要的损耗。力求使变压器的实际负荷接近设计的最佳负荷，提高变压器的技术经济效益，减少变压器损耗。

2.2.2提高系统的功率因数

根据负载情况对变电站0.4kV侧采取集中无功补偿，功率因数提高后，可减少送、变和配电设备中的电流，从而降低电能损耗，达到节能的目地。

2.2.3合理选择输电线路材料和截面

负荷线路尽量短，以降低线路损耗，通过优化电气设备布置，降低动力电缆的输电损耗。110kV升压站应尽量与电站电气副厂房毗邻，变压器及配电设备尽可能设于负荷中心，尽量减小供电路径，以节省线材，降低线路损耗，主变及厂用变压器节能措施效果见表1。

表1主变及厂用变压器节能措施效果表

2.3照明的节能降耗

照明节能设计就是在保证不降低照明质量的前提下，尽量减少照明电路中能量的损失，从而达到能量利用的最大化。

2.3.1充分利用自然光

根据《水力发电厂照明设计规范》中规定，主厂房、副厂房尽量采用自然采光，因此照明系统的总耗电量较小，各主要场所的照度标准值及照明功率密度设计值见表2。

表2照度标准值及照明功率密度值一览表

充分利用自然光，这是节省照明能耗的重要方式之一，在设计中用电尽量考虑到自然光与人工照明的充分结合，从而节省照明电能。照明方式根据工作地点需要采用一般照明、局部照明或混合照明。

2.3.2合理选择光源和灯具

高效照明灯具应与光源合理配套使用，所选用灯具的效率符合下列规定：荧光灯灯具，开启式不低于75%；透明保护罩式不低于65%；磨砂、棱镜保护罩式不低于55%；隔栅式不低于60%；高强度其它放电灯灯具，开启式不低于75%；隔栅或透明罩式不低于60%。应采用光效高、光色好、启动性好、寿命长的光源。在满足显色性、启动时间等要求下，选用的照明光源应根据灯具及镇流器等的效率、寿命和价格，经能耗、经济技术综合比较后确定。尽量避免采用白炽灯作为照明光源。除在电站内颜色识别、视觉效果要求高的场所采用白炽灯外，通常采用荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯等高效气体放电光源，大功率气体放电灯的功率因数应补偿到0.8以上，以降低无功电流带来的电能损失。或采用节能灯、LED灯，以降低光源耗电量。

2.3.3合理布置灯具

灯具布置应充分利用自然光，在不降低照度的前提下，减少照明灯具的密度，照明设备谐波含量限值应符合要求，三相照明线路各相负荷的分配，应保持平衡，在配电箱内最大和最小相负荷不宜超过30%。

根据房间用途和分类，合理选择智能节电控制装置。如主要照明场所（如主机间等）应做到灯具分组控制，室外照明灯具根据功能和要求，选用和配置感光和时间控制器。

3结论

综上所述，实现水电站节能降耗在新时期具有重要的现实意义。本设计依据合理利用能源、提高能源利用效率的原则，遵循节能设计规范，积极执行国家和行业关于节能方面的法律、法规和规范，从设计理念、工程布置、设备选择、施工组织设计等方面已采用节能技术，选用了符合国家政策的节能机电设备和施工设备，合理安排了施工总进度，符合国家固定资产投资项目节能设计要求，可供类似工程的节能设计提供有益的经验借鉴。

参考文献：

[1]李响.试论水利水电工程电气节能设计措施[J].大科技，2015（10）

[2]陈铭.水利水电工程电气节能设计探微[J].工程技术：引文版，2016（39）：00214-00214

[3]赵兴奎.浅谈水电工程电气节能设计中存在的问题及优化措施[J].现代制造，2014（30）：125-125