【論文摘要】文章根據(jù)泵站電氣設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范規(guī)程，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出在中小型泵站電氣設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中要考慮環(huán)保節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性之間的平衡，對(duì)不同的方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，分析節(jié)能降耗及降低成本所要考慮的因素，對(duì)電氣設(shè)計(jì)方案確定及設(shè)備的選擇進(jìn)行綜合分析。

　　【論文關(guān)鍵詞】中小型泵站 環(huán)保節(jié)能　經(jīng)濟(jì)性 平衡

　　隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的不斷提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)越來越依靠水利設(shè)施的運(yùn)用，對(duì)于洞庭湖區(qū)來說，電力排灌泵站的作用尤其重要。

　　中小型泵站有以下特點(diǎn)：靠近排灌區(qū)，排灌靈活：工程簡(jiǎn)易，投資省、見效快；以低壓機(jī)組為主，單機(jī)容量不大；裝機(jī)臺(tái)數(shù)不一，少到1臺(tái)，多到十幾臺(tái)；建設(shè)資金主要以國投為主，地方自籌為輔。

　　由于地方自籌資金到位的程度無法保證，中小型泵站的建設(shè)資金往往捉襟見肘，同時(shí)。為提高泵站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效率。在泵站建設(shè)中必須考慮環(huán)保節(jié)能，而這往往與經(jīng)濟(jì)性相矛盾。因此，在設(shè)計(jì)中需要認(rèn)真考慮平衡環(huán)保節(jié)能和經(jīng)濟(jì)適用．使設(shè)計(jì)在滿足經(jīng)濟(jì)性要求的同時(shí)盡量采用環(huán)保節(jié)能設(shè)備及措施。以下根據(jù)自己多年泵站設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。談?wù)勗陔姎庠O(shè)計(jì)中的幾個(gè)方面平衡環(huán)保節(jié)能及降低成本所要考慮的因素。

　　1電壓等級(jí)的確定

　　隨著農(nóng)網(wǎng)改造的完成，現(xiàn)在農(nóng)用電供電半徑一般都不大。供電電壓等級(jí)主要有有35kV、10kV及0．4kV。其中0．4kV供電因電流大，線路損耗和用銅量顯著增大，而10kV電壓供電能顯著降低損耗，又較35kV供電經(jīng)濟(jì)，宜優(yōu)先選用。一般來說，為節(jié)約投資，當(dāng)泵站附近有10kV或35kV線路經(jīng)過時(shí)。宜通過T接的方式由系統(tǒng)取得電源，當(dāng)附近沒有線路或無法滿足要求確需架設(shè)專線時(shí)，才考慮從附近變電站架設(shè)10kV專用線路。

　　2主接線的確定

　　中小型泵站主接線主要根據(jù)泵站的負(fù)荷性質(zhì)及運(yùn)行特點(diǎn)決定。因中小型泵站負(fù)荷性質(zhì)均為三級(jí)負(fù)荷且容量較小，高壓電源側(cè)一般采用簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的線路——變壓器組接線：當(dāng)采用兩臺(tái)以上變壓器運(yùn)行時(shí)，也可采用單母線結(jié)線，選用的變壓器的變比、阻抗電壓和接線組別應(yīng)相同并且容量相同或相近(其容量比不應(yīng)超過3：1)，同時(shí)，為避免變壓器問因環(huán)流帶來的損耗和負(fù)荷分配的不平衡對(duì)變壓器造成的影響，盡量不要將多臺(tái)變壓器并列運(yùn)行。
　　電動(dòng)機(jī)電壓側(cè)可采用單母線或單母線分段形式。當(dāng)裝機(jī)臺(tái)數(shù)較多，考慮到運(yùn)行的靈活性，電動(dòng)機(jī)電壓母線可采用單母線分段接線分別接多臺(tái)電動(dòng)機(jī)和其它受電設(shè)備。

　　3主要設(shè)備的選擇

　　(1)配電變壓器的選擇。
　　在設(shè)計(jì)中選擇配電變壓器時(shí)．除要充分考慮其性能參數(shù)外，應(yīng)根據(jù)用電負(fù)荷，合理選擇變壓器的容量，使變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行．不僅能節(jié)電，同時(shí)也能提高功率因數(shù)。理論上當(dāng)變壓器在運(yùn)行中的空載損耗等于負(fù)載損耗時(shí)，效率最高，這在實(shí)際運(yùn)行時(shí)很難做到．實(shí)踐中可主要考慮使變壓器運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行曲線或最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行曲線中，而這與變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和性能參數(shù)密切相關(guān)。

　　國家已明文規(guī)定淘汰高能耗變壓器。推廣S9系列、SIO、S11系列節(jié)能變壓器。SIO、S11系列變壓器與S9系列相比較：損耗更低(尤其空載損耗)、噪聲更低；價(jià)格與S9系列相差不大；購置S10、S11系列變壓器一般只需運(yùn)行25年，就能通過節(jié)能回報(bào)補(bǔ)償價(jià)差。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先選用S10系列或S11系列配電變壓器。

　　變壓器的容量選擇要恰當(dāng)，既不能過大(增加一次性投資，加大損耗)，也不能過小(無法滿足用電要求，損耗也往往偏高)。一般來說，適當(dāng)選擇變壓器的容量，使變壓器的負(fù)荷率31=o．5～0．6左右時(shí)，有功功率損失最小；當(dāng)變壓器的負(fù)荷率13=0．75～0．8左右時(shí)，功率因數(shù)最大；當(dāng)變壓器的負(fù)載率13-o．45加．75時(shí)效率較高，各個(gè)方面比較經(jīng)濟(jì)；因此．設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使變壓器的負(fù)荷率31-_o．45加．8左右。

　　合理的確定變壓器的臺(tái)數(shù)。可以兼顧靈活性和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面。當(dāng)泵站裝機(jī)臺(tái)數(shù)較多(一般多于5臺(tái))，負(fù)荷波動(dòng)大且間隔的時(shí)間長(zhǎng)。或低壓為0．4kV的主變壓器容量大于1250kVA時(shí)(GB50053-94規(guī)定，主變壓器單臺(tái)容量一般不宜大于1250kVA)，可考慮選擇多臺(tái)變壓器，以提高運(yùn)行的靈活性，減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量；在泵站單機(jī)容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，亦可選用較大容量的單臺(tái)變壓器；在泵站裝機(jī)容量小。負(fù)荷波動(dòng)大的情況還可以通過選用調(diào)容變壓器來減少電能損耗。

　　如果資金有限，只能選擇1臺(tái)變壓器時(shí)，宜根據(jù)不同負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間的不同，按最大負(fù)荷并考慮在最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間下的負(fù)荷使變壓器處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)的原則選擇變壓器的容量，在增加的成本較高時(shí)．則只按最大負(fù)荷來確定變壓器的容量，通過在運(yùn)行中合理的調(diào)度來實(shí)現(xiàn)變壓器最大化的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

　　實(shí)踐中常選擇兩臺(tái)變壓器，兩套設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，這時(shí)每臺(tái)變壓器容量宜按計(jì)算負(fù)荷的60％-70％來選擇，兩臺(tái)變壓器互為暗備用。假定泵站為8臺(tái)同型號(hào)機(jī)組，8臺(tái)機(jī)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)，變壓器在正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載率B分別
　　13=(40／70)％～(40／60)％一57．1％～66．7％
　　31=(10o／140)％～(10o，120)％71．4％～83-3％
　　基本上滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求．一次增加的投資也不大．而且．在一臺(tái)變壓器故障的情況下，在不考慮變壓器的過負(fù)荷能力的情況下就能擔(dān)負(fù)起對(duì)大部分負(fù)荷供電的任務(wù)。

　　(2)電機(jī)的選擇。
　　減少電機(jī)的電能損耗的主要途徑是提高電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)。因此，設(shè)計(jì)中首先應(yīng)選用Y系列高效率電動(dòng)機(jī)：其次，電機(jī)電壓等級(jí)一般根據(jù)單機(jī)容量及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，當(dāng)單機(jī)容量低于200kW時(shí)選擇低壓電機(jī)，高于300kW時(shí)選擇高壓電機(jī)，單機(jī)容量(200～300)kW時(shí)選擇低壓還是高壓電機(jī)則經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定；最后，合理選擇電動(dòng)機(jī)的容量。使其負(fù)荷接近額定負(fù)荷并留有適當(dāng)裕量，這時(shí)電機(jī)接近最佳工況點(diǎn)。運(yùn)行效率和功率因數(shù)最高。

　　選擇何種結(jié)構(gòu)的電機(jī)也是設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)比較的：鼠籠式電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用、可靠、易維護(hù)、價(jià)格低，而繞線式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)較麻煩、價(jià)格高，但繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組可通過接價(jià)格平實(shí)、易維護(hù)的頻敏變阻器改善起動(dòng)性能，使電機(jī)平滑起動(dòng)，起動(dòng)力矩也較大，因此，許多中小型泵站都采用繞線式電機(jī)來提高起動(dòng)性能。但繞線式電機(jī)價(jià)格較鼠籠式電機(jī)價(jià)格貴不少，而且采用頻敏變阻器起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)低。隨著軟啟動(dòng)技術(shù)的成熟，價(jià)格下降．泵站如果采用鼠籠式電機(jī)結(jié)合軟起動(dòng)的方式，反而可能降低造價(jià)，提高起動(dòng)性能，并可節(jié)約能耗。因此，在設(shè)計(jì)選用中低壓異步電機(jī)時(shí)宜優(yōu)先采用鼠籠式電機(jī)(直接或軟起動(dòng))；對(duì)于大容量的高壓電機(jī)，在水泵轉(zhuǎn)速低時(shí)宜優(yōu)先選用同步電機(jī)，以提高功率因數(shù)。

　　(3)導(dǎo)體和電纜的選擇。
　　導(dǎo)體和電纜截面的大小，直接影響投資及電能損耗的大小：截面選得小一些，可節(jié)約有色金屬和減少投資，但電能損耗增大；反之，電能損耗雖能減少，但有色金屬耗用量和投資都隨之增大。因此導(dǎo)體、電纜的截面除了滿足規(guī)范要求外．應(yīng)在投資、有色金屬消耗與電能損耗之間達(dá)到一個(gè)最優(yōu)選擇。

　　導(dǎo)體材料一般按負(fù)荷性質(zhì)、環(huán)境條件并綜合考慮損耗及經(jīng)濟(jì)型等因素選擇銅或鋁；在絕緣材料的選擇上，對(duì)于低壓電纜，由于相同截面的YJV系列電纜一般較VV系列電纜載流量大一個(gè)以上等級(jí)。在電流較大時(shí)選用YJV系列電纜可能比選用VV系列電纜更為經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也更為環(huán)保。

      (4)開關(guān)設(shè)備的選擇。
　　開關(guān)設(shè)備的節(jié)能潛力相對(duì)不大，因此泵站在設(shè)計(jì)選擇開關(guān)設(shè)備時(shí)主要從經(jīng)濟(jì)可靠及環(huán)保角度上考慮。

　　高壓開關(guān)設(shè)備可采用跌落式熔斷器、斷路器或組合電器。一般來說，按以下原則選擇經(jīng)濟(jì)上較優(yōu)：對(duì)于容量在400kVA以內(nèi)的變壓器，設(shè)計(jì)中選用跌落式熔斷器。容量在(400—800)kVA以內(nèi)的變壓器。選用一般型負(fù)荷開關(guān)——熔斷器組合電器，容量在(800～1250)kVA以內(nèi)的變壓器。選用真空斷路器或頻繁型負(fù)荷開關(guān)——熔斷器組合電器。容量大于1250kVA的變壓器則選用真空斷路器。

　　當(dāng)戶外變壓器容量在800kVA及以上須設(shè)置重瓦斯跳閘保護(hù)或泵站有遠(yuǎn)方操作控制要求，設(shè)計(jì)采用組合電器時(shí)應(yīng)配置分勵(lì)脫扣器以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)的自動(dòng)快速分閘，同時(shí)可供過載等保護(hù)跳閘用。這樣重瓦斯及過載時(shí)將通過繼電保護(hù)的方式使負(fù)荷開關(guān)跳閘而無須燒毀熔斷器，具有一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。

　　泵站低壓斷路器宜按經(jīng)濟(jì)可靠原則根據(jù)保護(hù)對(duì)象的不同來選擇：對(duì)于電動(dòng)機(jī)宜選擇經(jīng)濟(jì)可靠的Dwl5系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)型萬能式斷路器：對(duì)于變壓器低壓配電干線的主保護(hù)，宜選擇分段能力高的配電保護(hù)型萬能式斷路器，如ME、AE等；對(duì)于小容量的電動(dòng)機(jī)以及其他小負(fù)荷則可選用塑殼斷路器。由于泵站為一級(jí)配電，一般選擇更為經(jīng)濟(jì)的熱磁式就能滿足正常的運(yùn)行要求，因此不建議選擇電子式。萬能式斷路器安裝方式可選擇固定式或抽屜式，選用抽屜式因可以取消刀開關(guān)，所以經(jīng)濟(jì)性并不差。