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摘要：现阶段我国对环保工作方面的要求不断趋向严格化，这也大力推进了城市污水治理项目的不断抓紧建设，然而现阶段的城市污水治理企业电耗负担过重，这也给其污水治理项目所在城市的电力容量造成了一定程度的紧张状况，故此对城市污水治理项目的电力能源节约问题拿出价值性很强的合理化方案具有无可替代的现实意义及理论研究价值。针对目前我国城市污水处理厂的实际情况，就污水处理厂电气优化设计进行了探讨，希望能对我国污水处理厂的电气优化设计提供一些有益帮助。
关键词：污水处理厂；电气；优化设计
引言
在高速发展的社会经济带动我国城市快速进步的过程中，由于盲目地扩大城市规模和经济发展的迫切需求，不可避免地加大了对于人类生存最重要的资源——水的污染问题，由此也引起了相关部门对城市污水处理的重视。目前，我国的城市污水处理系统已得到了一定的提高，然而在污水处理厂的电气设计中还存在诸多问题，从城市长远发展的层面来看，还有很多有待改进和优化的地方。
1 污水治理项目总体状况
目前时期，我们国家污水治理项目的实施工艺比较多，最实用的的常规工艺包括如下几个类型：（1）设置污水回收装置，其中涵盖雨水收集管路，污水排放管路还有工业排泄污水管路等；（2）设置相应的粗型格栅设施以拦截固体污物并且配套建造污水升压输送泵站，从而实施大粒状机械性杂质的清除工作；（3）设置相应的细型格栅结构及旋转型沉降池，从而实现对微细型固体颗粒的清除过程；（4）设置微曝型氧化深沟，以及贫氧槽、恶氧槽、喜氧槽等主体治理设施，完成针对废水的氧化过程；（5）让经过处置之后的污水再经历循环沉淀槽实施固体颗粒的沉淀过程，对系统出水槽进行净化消毒，最终让治理过的水体流向排水管路，最后放入城市水系。
2 污水处理厂的电气设计
污水处理厂系统电气控制，要根据电气控制具体要求，综合分析各主客观影响因素，制定科学化的电气控制方案，根据地域环境选择适宜的电气设备及元器件，安装结束后，还要做好试运行工作，验收达标后，才能表明污水处理系统电气控制顺利实现。在设计电气控制系统中，相关人员要结合控制系统具体要求，确定好高压系统接线方案，低压系统接线方案，选择应急电源类型，计算变压器容量，确定主回路电气元件参数，比如断路器、接触器、热继电器等电流电压参数。在此基础上，合理绘制电气控制系统图纸，比如，施工图、电气接线原理图，并且合理布置电气柜安装位置，使整个电气控制系统达到最优。
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3 污水处理厂电气优化设计
3.1 变压器节能设计
在污水处理厂的电气系统中，变压器的能源损耗占据了很大一部分比例。由于其整体结构是由铁质和铜质部件结成，其损耗也体现在2个方面：①由铁质部件，比如铁芯等带来的铁损耗，这是与变压器的负荷无关的部分；②变压器负荷电流影响下，铜部件造成的负荷电流损耗。一般情况下，变压器的铜损耗与负荷电流成正比。为了减少污水处理厂的能源损耗问题，针对其电气设计的优化，往往都会选择节能变压器。在污水处理厂的相关电气设计优化工作中，节能变压器的使用可以带来较好的系统优化效果。所谓“节能变压器”，是指空载损耗（铁损），负载损耗（铜损）都比较低的变压器。比如，用非晶合金作为铁心的非晶合金干式变压器SCBH15属新型节能变压器。根据电力行业标准DT/L985-2012《配电变压器能效技术经济评价导则》提供的配电变压器能效的技术经济分析计算方法中提出的总拥有费用法TOC的概念，能够全面、充分表达所购变压器的综合费用，它综合了变压器的初始费用和等价现值的损耗费用。以1000KVA为例，使用年限以30年，对SCBH15 型非晶合金干式变压器与SCB9 型普通干式变压器的TOC计算，发现SCBH15 型非晶合金干式变压器可节约费用4到5万元。
3.2 减少线路损耗
在污水处理厂中，大量的电缆铺设对于保证工厂的正常运行起到了重要作用。然而，由于电阻的客观存在，电缆的长度越长，电阻越大、电压损失越大，致使电缆的使用占据了大量的能源消耗比例，因此，在污水处理厂的电气设计优化工作中，减少电缆带来的损耗也是重点工作之一。一般情况下，针对这一问题的优化方案主要是优化高低压配电房选址，使配电房尽量靠近负荷中心。而在污水处理厂中，常见的大功率设备主要有鼓风机、臭氧发生器，所以，在优化设计时，可以考虑将配电房设置在鼓风机房、臭氧发生车间附近或合建。此外，也可以通过选用电阻率更小的材质作为电缆导体的原料，从而控制能源损耗。由于污水处理厂本身的工作性质，其环境一直处于碱性的腐蚀状态中，因此，电缆也最好选择耐腐蚀的铜质材料，有助于延长电缆的使用寿命。由于电缆的能源损耗与其长度有密切的关系，因此，在设计时应对电缆沟、电缆桥架走向进行优化，尽量采取“直线铺设”的原则，通过减少电缆的额外长度控制能源损耗。对于24小时运行的大功率设备，还可通过合理放大电缆截面积（即可按经济电流密度来选择电缆截面），适当减少电缆带来的额外损耗。
3.3 电气设备控制方式
污水治理项目运用的电气装备极其多，根据其功能性需求，电气设备控制应满足远程和就地控制的现场需求。（1）主变电所的操作电源宜采用直流操作系统，其余设备宜采用交流操作系统，保证主变电所的安全和供电的可靠性。（2）所有的机械设备、电气系统中主要的智能型框架式断路器，应实现DCS或PLC的远程控制，状态信号上传至DCS或PLC的上位机，供控制室工作人员实时监测控制，及时做出运行方案的调整，避免因设备长时间空转导致的能源浪费。（3）此外大于37kW以上的电动机需要监测电流信号，污泥螺杆泵需要加装干运转保护装置，水下运行的设备需安装漏水保护器和液位开关。最大限度的保护财产和人身安全。
3.4 电缆敷设
电缆敷设同样也是污水处理厂电气系统设计的关键。一般通过电缆桥架和电缆沟进行敷设，局部采用直埋的方式。室内设备采用电缆桥架敷设方式会更加便捷，室外一般采用电缆沟敷设，但在地下管道复杂的情况下也采用电缆桥架的敷设方式。电缆桥架敷设需采用防腐蚀的热镀锌桥架。电缆沟敷设主要包括室内以及室外两种。室内电缆沟可设置混凝土盖板和钢盖板，无论是安装还是检修都较为方便。室外电缆沟则主要需要考虑防盗、防水等因素，其大多与暗渠结构类似，在电缆沟上设有覆土以及盖板，由于室外电缆沟不方便开启，所以其需要提前考虑安装以及检修的操作空间问题，即要求其净宽不小于0.6m，净高不低于0.8m。除此以外，室外电缆沟还需进行检修井的设置，检修井间的间距应超过21m，这样才能做到设备最大效率的应用。此外，多雨和地下水充足的地区，电缆沟内还需做好排水措施，防止渗水。
结束语
总而言之，在水资源异常宝贵的当今时代，我们各行各业都应时刻关注城市污水的处理情况，通过优化设计污水处理厂中的电气系统，来实现污水回收工序的高效完成，达到充分节约水资源的目的，由此来造福于子孙后代。
参考文献
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论文作者:朱福会
论文发表刊物:《防护工程》2017年第9期
论文发表时间:2017/9/5
标签：污水处理论文; 电缆沟论文; 电缆论文; 变压器论文; 电气论文; 污水论文; 系统论文; 《防护工程》2017年第9期论文;