宋 健 盛

污水处理厂运行费用中电费所占比例很大，因此在污水处理厂电气系统中如何实现节能降耗尤为重要。

１ 供配电系统的节能措施

1.1变电站的合理布置

变电站或配电室应尽量布置在负荷中心（例如，可以将变电站设在鼓风机房、进水泵房或者出水泵房等用电量大的建筑物附近或贴邻布置），这样可减少配电半径、降低供电电缆的初始投资及线路损耗，而且对供电的稳定性、安全性也有提升作用。

1.2合理选择变压器容量及台数

合理选择变压器容量及台数，可以使其运行在最佳经济负载率附近，并且可以根据用电性质合理调整变压器的运行台数，减少变压器轻载导致的电能浪费。根据变压器的有功功率损耗特性曲线可知，其最低损耗率一般发生在电力变压器负载率为0.5～0.6之间。负载率太高或太低都会使变压器有功损耗增加，因此考虑变压器的合理运行，一般根据污水厂负荷变化特性，使变压器负载率控制在0.5～0.7之间为宜。

1.3提高供配电系统的功率因数

提高供配电系统的功率因数，可以减少线路及变压器的无功功率损耗，从而实现节能。由于提高了功率因数，减少了无功功率，供给同一负荷功率所需的视在功率和负荷电流均减少，可以更合理地选择变压器容量和线路截面，既可以节能，又达到降低投资的目的。可通过以下措施提高功率因数：

①在选择设备时采用功率因数较高的用电设备。

②用电设备均为低压设备的污水厂采用低压集中补偿方式，有利于管理；但对于功率因数很低的设备应采用就地补偿装置进行合理补偿，可有效降低线路无功损耗。

③对于供电距离较远的高压电动机设备，应采用就地单独补偿装置进行无功补偿。

1.4采取抑制高次谐波的措施

随着污水处理厂变频调速装置的应用及非线性负载的增多，污水处理厂电气系统谐波含量也随之增多。谐波不仅会使系统的功率因数下降，而且在设备及线路中产生热效应，导致电能大量损失。因此， 对供配电系统存在的谐波进行监控和检测，并采取行之有效的谐波抑制措施，减少谐波对电网的影响，对污水处理厂供配电系统节能显得尤为重要。

2 电气线路的节能措施

2.1电气负荷的合理分配

尽量保证三相负荷的平衡，尤其在一些照明负荷供电、路灯负荷供电及部分通风装置、电热设备的供电回路上，必须考虑负荷的平衡及合理性，避免单相负荷过大造成的线路损耗。

2.2合理选择电缆及导线截面

按照导线及电缆的经济电流截面选择电缆。根据《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）第3.7.1条第4款的规定：10kv以下电力电缆截面选择除考虑工作电流、短路电流及电压降以外，尚宜按电缆的初始投资与使用寿命期间的运行费用综合经济的原则选择。

配电线路的电能损耗主要取决于线路的阻抗及电流，由公式P损耗＝I2R可知，线路损耗（P损耗）与线路的阻抗（R）成正比、与电流的平方成正比，再由公式R＝ρL/S截面可知，线路的阻抗（R）与导线的电阻率（ρ）和导线长度（L）成正比，与导线的截面积（S）成反比。因此，配电线路应采用高导电率的导体，并且宜增大导线或电缆的截面，降低线路损耗。

在传统的电气设计中，习惯于10kv线路按经济电流密度选择电缆及导线，低压电缆一般按计算电流及短路参数、电压降考虑截面,根据GB50217-2007规范的要求，10KV及以下电力电缆均宜按经济电流密度来选择，这样可以有效减少配电线路的电能损耗。选用电阻率小的材质作导体，铜材小于铝材，再加上敷设地多为腐蚀性环境，因此，电线、电缆宜选用铜材。

2.3尽量减少供电线路的长度

将变压器深入负荷中心，配电线路尽量走直线，减少低压配电电缆或导线的长度，不仅可以降低线路损耗，而且还可以减少线路压降，提高供电质量及可靠性。

3 合理选择电气设备

3.1选择高效节能变压器

污水处理厂设计中要选用高效节能型变压器，所谓的节能型变压器是指空载损耗、负载损耗相对比较低的变压器。如Ｓ9、Ｓ19、ＳC8等型变压器，Ｓ9系列与过去的Ｓ7系列相比空载损耗平均下降了10%，负载损耗平均下降了21%。从1991年1月开始，国家明确规定，禁止生产和销售Ｓ7系列变压器产品，推荐使用Ｓ9系列节能变压器，随着科学技术的进步和市场需求，目前又出现了Ｓ11系列变压器，Ｓ11型变压器相比Ｓ9型变压器空载损耗下降30%，空载励磁电流下降70%，噪声下降10db。Ｓ11型变压器打破了传统叠片式铁芯结构，采用高导磁冷轧硅钢片卷绕成封闭型，使空载损耗和励磁电流大幅下降，变压器采用全密封结构，运行可靠性和使用寿命大大得以提高。

变压器选型除高效节能外，还要使变压器在使用期内预留适当余量，满足变压器经济运行负荷率取值0.7内,同时又要综合考虑变压器初装费和运行费及电力部门的基本电费的收取等因素。

3.2选择高效电动机

根据国标《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》（GB18613-2006）的相关规定，从2011年7月1日起开始强制实施高效电动机的考核指标。该标准适用于690V及以下电压、功率＜315kw的异步电动机。该规范针对电动机的能效限定值考核指标是强制性要求，必须选用符合标准的产品。根据相关资料，高效电动机的节电率＞15%。

对于污水处理厂来说，节能型高效电动机尤为重要，尤其是一些大容量潜水设备，在设备选择时一定要剔除不合格产品，电机达不到节能要求的必须禁用。

 

4 合理选择控制系统

4.1选择变频调速节能设备

污水处理厂的风机、水泵类负载较多，工艺专业都是按最大需量来考虑选择设备的能力，而设备正常工作时的负载往往比设计值要小许多，在大多数时间里水泵和风机都不会满载运行，这就造成了整个污水处理过程的能源利用效率低、浪费严重。同时，由于电机长期处于高速运转状态，机械磨损大，维护费用高，使用寿命相应缩短。由流体学相似定律可知，流量与转速成比例，而功率与转速的3次方成比例，由于水泵采用调速控制，当流量减小时，所需功率近似按流量的3次方大幅下降，采用新型的智能化节电设备，运用计算机模糊控制理论和变频技术，通过对设备负荷的状态跟踪，适时调节风机的风量或水泵的流量，使其随负荷的变化而同步变化，可以最大限度地节约电耗，因此节能效果非常明显。

4.2合理选择控制系统

针对污水厂用电设备多、工艺复杂的特点，采用智能化精确控制系统，合理调节控制系统参数，使得用电设备开停及运行时间更合理，也能够最大限度地节约电耗。例如，可以精确测定进水流量、曝气池需氧量等，运用合理的控制系统模型，精确调整水泵的流量及鼓风机的风量，可降低无谓的消耗，节约运行成本。

5 照明系统节能

照明节能是在保证不降低作业面视觉要求，不降低照明质量的前提下，力求减少光能损失，并最大限度地利用太阳能和新型光源。污水处理厂的照明包括综合楼、车间的室内照明和厂区室外照明，照明设备的用量比较大，一般室外采用高杆灯、路灯和草坪灯，室内采用日光灯和节能灯，近年来，随着科学技术的发展，太阳能和ＬＥＤ光源逐步推广使用，这些新产品在满足电能和照度的要求下，最大限度地节约了电能，是值得推广和选用的新产品。

采用合理的控制方式，也是值得采用的节能措施。

公共走道、楼梯间等场所采用声光控开关，人到灯开，人走灯关。

室外照明采用光控加时控的智能控制，由照明自控装置，根据不同区域，不同时段自动控制灯具的开关。

6 结语

由于污水处理厂工艺过程复杂，线路和电器设备繁多，所以进行电气节能化设计及改造是很有必要的。污水处理厂电气节能的重点在于建立和健全节能理念，合理设计供配电系统，有效控制电气系统能耗，选用节能电气产品，实现供配系统及用电设备的经济运行。

（作者：晋城市污水处理厂）