摘要：本文環(huán)境科學(xué)論文根據(jù)泵站電氣設(shè)計的相關(guān)規(guī)范規(guī)程，結(jié)合實踐施工經(jīng)驗，提出在排水泵站電氣設(shè)計的各個環(huán)節(jié)中需考慮節(jié)能降耗，并對不同的方案進行經(jīng)濟技術(shù)比較，分析節(jié)能降耗及降低成本所要考慮的因素，對電氣設(shè)計方案確定及設(shè)備的選擇進行綜合分析。
　　關(guān)鍵詞：排水泵站，節(jié)能降耗，經(jīng)濟性
　　隨著天津城市建設(shè)的發(fā)展，市政泵站的數(shù)量、型式、規(guī)模一直在不斷擴大。目前天津市內(nèi)的泵站已有一百九十多座，正是這些泵站夜以繼日的工作，為城市污水的順利排放，雨季安全渡汛提供了可靠的保障。但由于排水泵站是耗能大戶，所以節(jié)約泵站的電能對于響應(yīng)政府節(jié)能降耗的號召，緩解城市用電緊張有著十分重要的意義。
　　1電壓等級的確定
　　隨著城市電網(wǎng)改造的完成。我市供電電壓等級主要有有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，宜優(yōu)先選用。
　　2主要設(shè)備的選擇
　　(1)變壓器的選擇。
　　在設(shè)計中選擇變壓器時．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)濟運行．不僅能節(jié)電，同時也能提高功率因數(shù)。理論上當(dāng)變壓器在運行中的空載損耗等于負(fù)載損耗時，效率最高，這在實際運行時很難做到．實踐中可主要考慮使變壓器運行在經(jīng)濟運行曲線或最佳經(jīng)濟運行曲線中，而這與變壓器的臺數(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；價格與S9系列相差不大；購置S10、S11系列變壓器一般只需運行25年，就能通過節(jié)能回報補償價差。因此，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B=0.5~0.6左右時，有功功率損失最小；當(dāng)變壓器的負(fù)荷率B=0.75~0.8左右時，功率因數(shù)最大；當(dāng)變壓器的負(fù)載率B=0.45~0.75時效率較高，各個方面比較經(jīng)濟；因此．設(shè)計中應(yīng)盡量使變壓器的負(fù)荷率B=0.45~0.8左右。
　　(2)電機的選擇。
　　減少電機的電能損耗的主要途徑是提高電動機的效率和功率因數(shù)。因此，設(shè)計中首先應(yīng)選用Y系列高效率電動機：其次，電機電壓等級一般根據(jù)單機容量及技術(shù)經(jīng)濟比較確定，當(dāng)單機容量低于200kW時選擇低壓電機，高于300kW時選擇高壓電機，單機容量(200～300)kW時選擇低壓還是高壓電機則經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定；最后，合理選擇電動機的容量。使其負(fù)荷接近額定負(fù)荷并留有適當(dāng)裕量，這時電機接近最佳工況點。運行效率和功率因數(shù)最高。
　　選擇何種結(jié)構(gòu)的電機也是設(shè)計中應(yīng)重點比較的：鼠籠式電機結(jié)構(gòu)簡單、耐用、可靠、易維護、價格低，而繞線式電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護較麻煩、價格高，但繞線式電機轉(zhuǎn)子繞組可通過接價格平實、易維護的頻敏變阻器改善起動性能，使電機平滑起動，起動力矩也較大，因此，許多中小型泵站都采用繞線式電機來提高起動性能。但繞線式電機價格較鼠籠式電機價格貴不少，而且采用頻敏變阻器起動時功率因數(shù)低。隨著軟啟動技術(shù)的成熟，價格下降．泵站如果采用鼠籠式電機結(jié)合軟起動的方式，反而可能降低造價，提高起動性能，并可節(jié)約能耗。因此，在設(shè)計選用中低壓異步電機時宜優(yōu)先采用鼠籠式電機(直接或軟起動)；對于大容量的高壓電機，在水泵轉(zhuǎn)速低時宜優(yōu)先選用同步電機，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到一個最優(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)濟型等因素選擇銅或鋁；在絕緣材料的選擇上，對于低壓電纜，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以上等級。在電流較大時選用YJV系列電纜可能比選用VV系列電纜更為經(jīng)濟，同時也更為環(huán)保。
　　(4)開關(guān)設(shè)備的選擇。
　　開關(guān)設(shè)備的節(jié)能潛力相對不大，因此泵站在設(shè)計選擇開關(guān)設(shè)備時主要從經(jīng)濟可靠及環(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)濟上較優(yōu)：對于容量在400kVA以內(nèi)的變壓器，設(shè)計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)置重瓦斯跳閘保護或泵站有遠方操作控制要求，設(shè)計采用組合電器時應(yīng)配置分勵脫扣器以實現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)的自動快速分閘，同時可供過載等保護跳閘用。這樣重瓦斯及過載時將通過繼電保護的方式使負(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)濟意義。
　　泵站低壓斷路器宜按經(jīng)濟可靠原則根據(jù)保護對象的不同來選擇：對于電動機宜選擇經(jīng)濟可靠的Dwl5系列電動機保護型萬能式斷路器：對于變壓器低壓配電干線的主保護，宜選擇分段能力高的配電保護型萬能式斷路器，如ME、AE等；對于小容量的電動機以及其他小負(fù)荷則可選用塑殼斷路器。由于泵站為一級配電，一般選擇更為經(jīng)濟的熱磁式就能滿足正常的運行要求，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，選用抽屜式可以取消刀開關(guān)，所以經(jīng)濟性并不差。
　　3配電形式的確定
　　高壓配電設(shè)備在實踐中，主要根據(jù)變電站用地范圍及主、副廠房空間的限制，考慮經(jīng)濟性來確定。無論采用何種形式，都必須考慮使配電設(shè)備盡量接近負(fù)荷中心，以縮短配電線路，降低線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬的消耗量。
　　4起動方式的確定
　　直接起動設(shè)備簡單，起動速度快，但是危害很大：造成對電網(wǎng)沖擊，給設(shè)備的安全可靠運行帶來威脅，縮短其使用壽命；同時過大的起動電流會使電機繞組發(fā)熱，從而加速絕緣老化，影響電機壽命，并造成巨大的起動能量損耗．尤其當(dāng)頻繁起停時更是如此。
　　相對于傳統(tǒng)減壓起動方式，軟起動器以體積小，轉(zhuǎn)矩可以調(diào)節(jié)、起動平穩(wěn)、沖擊小并具有軟停機功能等優(yōu)點得到了越來越多的應(yīng)用。由于無沖擊電流，可自由地?zé)o級調(diào)整至最佳的起動電流，因此非常適用各種泵類負(fù)載。
　　三相晶閘管調(diào)壓軟啟動器是新型電子軟起動器，相對于磁控式和自動液體電阻式軟起動器有較優(yōu)越的性能．相對于變頻器有較低的價格，具有起動電流小(且可根據(jù)需要設(shè)定起動電流倍數(shù))，電壓可連續(xù)平滑調(diào)節(jié)的優(yōu)點。當(dāng)設(shè)計采用軟起動時應(yīng)優(yōu)先考慮選擇功能簡單、價格較低、操作方便、有多種運行狀態(tài)的晶閘管調(diào)壓軟起動器采用斜坡電壓起動．除能實現(xiàn)軟起動外，在泵站變負(fù)載工況、電動機處于輕載運行時，還具有輕載節(jié)能的效果(不帶旁路接觸器)，在接觸器旁路工作模式還可用一臺軟起動器去起動多臺電動機，從而大大減少一次性投入。
　　同時，三相晶閘管調(diào)壓軟起動器還具有許多保護功能：過載保護功能，缺相保護功能，過熱保護功能及其它功能，可以省去熱繼電器等設(shè)備；可讀取電機的運行參數(shù)，從而可減少傳感器及儀表，這也在很大程度上降低了成本。
　　綜上所述，對于鼠籠式異步電機，當(dāng)機組容量較低，滿足直接起動要求時，可采用全電壓直接起動，當(dāng)不滿足直接起動要求時．優(yōu)先采用三相晶閘管調(diào)壓軟起動器軟起動。
　　5無功補償及其它
　　提高功率因素對降低電能損耗、提高供電質(zhì)量具有重要意義。一般情況下應(yīng)通過合理選擇設(shè)備，提高自然功率因素來實現(xiàn)，在不能滿足要求時或者代價太高時，必須通過進行無功補償，提高負(fù)載和系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少設(shè)備容量和功率損耗，穩(wěn)定電壓，提高供電質(zhì)量。
　　另外，由于轉(zhuǎn)速與流量成正比，功率與流量的三次方成正比，當(dāng)水泵流量減少時，功率按流量的三次方大幅下降，采用電機的軟起動方式與調(diào)速方式相結(jié)合可以進一步降低能耗：在泵站照明方式及設(shè)備選擇上，采用一般照明與加強照明相結(jié)合的方式，選用成熟平價的高光效、長壽命、顯色性好的光源、燈具和鎮(zhèn)流器(采用緊湊型熒光燈或T5、T8熒光燈，寬大場所使用金屬鹵化物燈和高壓鈉燈)，也可以在節(jié)能與經(jīng)濟性上達到平衡。
　　同時．合理選擇控制保護及其他設(shè)備，采用交流操作電源(帶UPS)，在滿足泵站性能要求的同時，可以節(jié)約成本，使得在選用環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品上有更大的余地。
　　6論文結(jié)語
　　在市政排水泵站的設(shè)計與運行過程中，有很多與節(jié)能降耗和經(jīng)濟性有關(guān)的環(huán)節(jié)，可能遠遠不止以上談到的幾點。關(guān)鍵是看我們泵站設(shè)計人員與工程技術(shù)人員能否積累經(jīng)驗，采取切實有效的措施來加以解決，以保證排水泵站的經(jīng)濟、環(huán)保、安全的運行，從而在市政建設(shè)中發(fā)揮最大的效益。