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1供配電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

1.1合理選擇變壓器變壓器是電壓變換設(shè)備，據(jù)統(tǒng)計：中國的配電網(wǎng)中，變壓器的電能損耗約占配電網(wǎng)電能損耗的70％左右，因此節(jié)能潛力巨大。在設(shè)計中應(yīng)選擇高效、低損耗的節(jié)能型變壓器，合理選擇變壓器的容量，使其經(jīng)常處于經(jīng)濟運行狀態(tài)，以達到節(jié)能的目的。本工程兩個變電所共設(shè)置4臺變壓器，選用SCB11型變壓器，其負荷計算及配置情況如表1所示。

1.2合理選擇無功補償容量污水處理廠的無功補償主要采用集中補償與分散補償相結(jié)合的方式，集中補償主要位于變電所內(nèi)，分散補償位于大功率電機附近，合理的補償可以使得功率因素得到提高，減少線路損耗，減小變壓器的容量，降低變壓器的銅耗，但是要注意并聯(lián)電容器的耐壓水平的計算以及有效輸出補償容量與電容器額定容量的差別，并要考慮諧波對無功補償?shù)挠绊憽１竟こ淘谧冸娝?．4kV側(cè)設(shè)置無功率補償自動補償裝置進行集中補償，總變電所無功補償額定容量為425kVar＝6×50kVar＋5×25kVar，根據(jù)上述計算結(jié)果，考慮抑制5次諧波，其有效輸出容量約為350kVar，補償前功率因數(shù)為79％，補償之后功率因數(shù)達到96％；分變電所無功補償額定容量為200kVar＝3×50kVar＋2×25kVar，根據(jù)上述計算結(jié)果，考慮抑制5次諧波，其有效輸出容量約為150kVar，補償前功率因數(shù)為80％，補償之后功率達到95％。

1.3正確認識熱效應(yīng)、及時抑制高次諧波正確認識高效應(yīng)，及時抑制高次諧波，是污水處理廠供配電系統(tǒng)節(jié)能措施的有效途徑。諧波不僅會使系統(tǒng)的功率因數(shù)下降，而且在設(shè)備及線路中產(chǎn)生熱效應(yīng)，導(dǎo)致電能大量損失，設(shè)備絕緣被破壞。隨著污水處理廠非線性負載的增多，污水處理廠電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的高次諧波的危害也隨之增多，正確認識熱效應(yīng)，及時抑制高次諧波，對污水處理廠供配電系統(tǒng)節(jié)能顯得尤為重要。在污水處理廠供配電系統(tǒng)中，可以通過諧波的測量和計算，合理選擇交流濾波裝置的諧振點，減少諧波對電網(wǎng)的影響，有效地抑制和治理諧波。

2配電線路優(yōu)化設(shè)計

選擇線路不僅僅考慮初投資，還要考慮線路損耗，隨著目前電纜線路的大量應(yīng)用，電纜的投資在整個污水處理廠電氣設(shè)計中的比例愈來愈高，因此合理的選擇電纜截面也是電氣設(shè)計中的重中之重。選擇電纜截面所要考慮的因素很多，目前國內(nèi)一般工程設(shè)計的方法中，電纜截面按計算電流，并考慮電纜載流量的各種校正系數(shù)來選取，然后通過短路熱穩(wěn)定和電壓降來校驗。這種方法僅僅考慮初投資，并未考慮線路的運行費用［3］。本工程中，采用經(jīng)濟電流密度法來選取主要電纜截面。變電所出線電纜均采用放射式供電，電纜經(jīng)室外電纜溝，局部直埋、穿管或橋架保護敷設(shè)至各用電設(shè)備。通過比較傳統(tǒng)電纜截面選擇方法和經(jīng)濟電流密度法，經(jīng)濟電流密度法的優(yōu)勢所在如表2所示。（1）大部分回路按照經(jīng)濟電流選擇電纜截面基本都需要放大兩級，對于大容量的回路按照經(jīng)濟電流選擇電纜截面大都僅需放大一級，有的甚至無需放大。（2）對于小截面線路，且回路電流很小，距離也很短，如本工程的儀表電源回路、變電所照明回路、直流屏電源回路等，按照經(jīng)濟電流密度選擇優(yōu)勢很小，故可沿用傳統(tǒng)的方法選擇電纜截面。對于大容量回路，長度越長，工作時間越長，計算電流越大，就越能體現(xiàn)經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面的優(yōu)勢所在。（3）采用經(jīng)濟電流密度選擇干線電纜截面，其初始投資要比傳統(tǒng)方法多56．3萬元，但是每年電能損耗節(jié)約18．2萬kW•h，折合電費10．92萬元，約3．1a后可收回多余的初始投資。（4）根據(jù)國家改革2008年公布的換算方法，相當(dāng)于每年減少二氧化碳排放約171t，減少二氧化硫排放5．46t，若電纜經(jīng)濟壽命按照30a計算，那么壽命期內(nèi)不考慮折舊費用總共可節(jié)約電耗546萬kW•h，折合電費327．6萬元。由此可見，采用經(jīng)濟電流密度法選擇電纜截面具有較好的經(jīng)濟和社會效益。

3結(jié)合工藝工序的負荷計算優(yōu)化

常規(guī)的負荷計算式采用需用系數(shù)法，需用系數(shù)選自《城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電氣與自動化工程技術(shù)規(guī)程》，然后計算各單體的總功率，這樣計算導(dǎo)致計算負荷大，造成巨大的浪費。因此，對于負荷計算，不能簡單地考慮采用需用系數(shù)法，需要與工藝充分結(jié)合，工序的不同，在不同時刻產(chǎn)生的功率也不同，不能簡單地把功率相加，在計算成套控制箱的電源時，必須與設(shè)備商緊密聯(lián)系，充分了解工藝后，再計算得出功率，否則造成計算功率偏大，導(dǎo)致選擇的電纜也偏大，選擇開關(guān)也偏大，造成不必要的投資浪費。本文以污泥脫水機房的負荷計算為例，污泥脫水機房板框壓濾機成套設(shè)備控制柜包括1臺11kW板框壓濾機，1臺22kW污泥進料泵，1臺18．5kW保壓螺桿泵，1臺22kW擠壓螺桿泵。根據(jù)板框脫水機成套設(shè)備的運行特點，進料泵、螺桿泵和擠壓螺桿泵只可能同時運行1臺，如果沒有考慮到板框脫水機成套設(shè)備的運行特點，該成套設(shè)備控制柜的總功率為58．5kW。如果充分考慮到板框脫水機成套設(shè)備的運行特點，對其進行優(yōu)化，那么該成套設(shè)備控制柜的總功率可降低到26．4kW。優(yōu)化前后污泥脫水機房的供配電設(shè)計對比如表3所示。由表3可見，在優(yōu)化前，該成套設(shè)備的電源電纜應(yīng)選取50mm2，選用殼架電流為160A開關(guān)。而優(yōu)化后，電纜僅需選取25mm2，選用殼架電流為100A的開關(guān)即可。因此，這樣可以節(jié)省許多不必要的投資，避免造成投資浪費。

4照明系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

（1）需滿足《建筑照明設(shè)計規(guī)范》（GB50034－2013）的功率密度要求。（2）合理采用高效光源［7］。燈具懸掛比較高的場所，如高大廠房、露天工作場所、一般照明及道路照明，應(yīng)采用高壓鈉燈或金屬鹵化物燈。燈具懸掛比較低的場所，宜采用熒光燈或小功率高壓鈉燈。辦公室、值班室、配電室燈場所采用三基色T5、T8型細管徑熒光燈、緊湊型熒光燈或小功率金屬鹵化物燈等。（3）合理采用節(jié)能型光源的用電附件［7］。氣體放電燈鎮(zhèn)流器種類多、質(zhì)量參差不齊，應(yīng)盡量淘汰普通電感型鎮(zhèn)流器，建議使用低損耗的鎮(zhèn)流器（如電子鎮(zhèn)流器、低損耗節(jié)能電感鎮(zhèn)流器等），可減少線路損失，提高供電質(zhì)量。選用的氣體放電燈應(yīng)在燈具內(nèi)設(shè)就地補償電容，提高功率因數(shù)、降低線路損耗。（4）合理選擇燈具控制方式［7］。道路照明應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)的經(jīng)緯度和季節(jié)變化合理確定開關(guān)燈時間，并應(yīng)根據(jù)天空亮度變化進行必要修正，宜采用光控和時控相結(jié)合的智能控制方式。景觀照明應(yīng)具備平日、一般節(jié)日、重大節(jié)日開燈控制模式。辦公室、值班室燈房間內(nèi)燈具采用一燈一控的方式，大型車間采用多區(qū)域控制，對燈具進行控制，這樣既節(jié)能、又能滿足照明需要。公共走道、樓梯間燈等人員短暫停留的公共場所采用聲光控開關(guān)，人到燈開，人走燈關(guān)。靠近窗戶的燈具應(yīng)與其他燈具分開控制，做到充分合理地利用自然光，從而節(jié)約人工照明電能。

5總結(jié)

由于污水處理廠的電能消耗巨大，因此污水處理廠電氣的優(yōu)化設(shè)計對于電氣節(jié)能具有很大的影響，應(yīng)從供配電系統(tǒng)的優(yōu)化、電氣線路的優(yōu)化、電氣設(shè)備的優(yōu)化，與工藝相結(jié)合的負荷計算優(yōu)化，照明設(shè)計優(yōu)化等多方面開展優(yōu)化設(shè)計，進而有效地減少污水廠的電能損耗，降低污水廠的運行成本。

作者：黃旭峰單位：上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公