摘要：当前，全球资源短缺、浪费严重，是人类必须面对的一个严峻问题，这就使得节能减排成为全国乃至全球可持续发展的重要举措，是我国经济发展的硬约束。电力系统作为国民经济的支柱产业，其占用资源、利用资源的比例非常大，因此，必须在电力系统各个可能环节进行节能减排，而对其进行节能设计，对整个社会经济发展具有重要价值。变电站作为构建电力系统的重要环节，是社会中覆盖面积最大、使用最为普遍的重要基础工程之一，对其进行节能设计关系到整个电力系统的节能降耗。但是，就目前所掌握的220KV变电站设计情况来看，节能一直未引起足够重视，只是停留在口号上，在设计中并没有详尽体现。虽然规范要求推进“环境友好型、资源节约型”设计理念，但节能部分也只是简单几行文字的设计原则描述而已，并没有具体的设计标准，以致于节能设计至今还停留在泛泛而谈阶段，并没有严格的执行。因此，为了在变电站实施中真正落实节能减排，为社会经济可持续发展多做贡献，笔者根据多年工作实践经验，对220KV变电站设计中能够采取的节能措施进行了一些探索和实践，以期能与同行共同探讨。
关键词：220kV；变电站；电气节能技术；应用
1变电站建筑设计概述
1.1变电站建筑节能设计原则
变电站建筑节能设计要遵守国家相应规定，节能设计规范是国家与一些相关部门建立制定，变电站建筑节能设计规范涵盖了国家政策和对电气设计要求，在变电站建筑节能设计的过程中，既要满足现代功能需求，也要保证电气设备能安全运行，并为人们提供方便快捷，因为变电站建筑节能电气设计是一项重要工作，在对其进行设计过程中要考虑其综合因素，设计时考虑多方面，例如：变配电方案的选择、设计与后期维护成本的控制、与智能化技术的结合、建筑设备节能的管理与控制等方面，使建筑物可以在其生命周期内按较高的性价比来使用。
1.2变电站建筑基本构成
电力系统一般由发电厂、变电厂输电线及一些输电线设备构成，而变电站是将输出电压进行变化，并按照分配来控制电力，它起到各个电路连接的作用。而变电站主要监测、控制保护线路正常运行，满足用电设施。对变电站建筑的整体操作、控制与管理需要完善的电气及自动化技术，电气及自动化设计有着强大的处理与管理功能，通过该设计可以实现简单化操作，保证变电站建筑的配电系统、照明系统、动力系统以及对诸多耗能设备的实时控制管理全部按照预计的程序进行，在变电站建筑节能设计过程中既需要硬件设计也需要软件设计，此外变电站建筑中电气系统涉及科学范围较多，导致出现选择方案也会很多，这时需增加更广泛的知识和技术。
2变电站能源消耗
变电站能源消耗主要分为两种，分别为广义能源消耗与狭义能源消耗。广义能源消耗为施工消耗、生产消耗、负能耗几种，施工消耗指的是在变电站施工时对于材料、设备安装过程中的损耗。而生产性能损耗为该建筑生产过程中进行加工、搬运、管理所消耗的。狭义能源消耗为水、电气、通风、照明等设备损耗，这些损耗往往存在于我们生活当中，而且损耗较为巨大。通过上述两种损耗可以看出变电站建筑能源损耗较为巨大，所以要针对变电站建筑进行节能设计，本次通过变电站建筑进行研究，分析探讨节能设计。
3220kV变电站节能设计的措施
3.1220kV变电站平面设计
该项目所处的位置由于环境条件比较恶劣，生态环境破坏较为严重，时常伴有雨雪天气。因此将变电站的主要设备设计在室内，这样就节约了户外设计的占地面积，室内设计能够有效降低30%的土地资源，节约1/3的资金投入。变电站平面设计图见图1
3.2220kV变电站电气节能设计
3.2.1变压器节能设计。变电站最重要的元件就是变压器，变压器的节能设计能在较大程度上提升变电站的节能水平。通常变压器的能源耗费主要表现在冷却风机的损耗，铁耗和铜耗。因此，变压器的节能设计主要通过降低变压器的三个损耗。某工程在设计220kV变电站时，将节能设计的重心放在了变压器上，变压器的容量为180MVA，通过控制冷却风机损耗，铁耗，以及铜耗，总损耗偏差+10%，铁耗不超过+15%，铜耗不超过+15%，总损耗不超过+10%，在设计时努力化解投资成本与节能减排的矛盾关系，具体做法如下：
3.2.2选择适宜的变压器，控制运行成本
该工程适应的主要是130MVA左右的电负荷，主变控制在180MVA，使其负载率接近70%。
3.2.3该工程严格执行政府发布的《关于加强节能工作的意见》中的相关规定，使用S12以上型号的变压器，对于变压器的冷却条件也有相关要求，根据不同的冷却要求选择相应的变压器制造厂，将风机启动修改为负载量的80%以上，这样才能有效降低投资成本。
3.2.4控制变压器的铜铁消耗。变压器之所以会产生铜耗主要是因为其线圈的直流电阻受到损耗，通过降低直流电阻可以减少铜耗。铁耗的产生主要是涡流损耗，改善铁消耗就必须使用高质量的硅钢片，这样能够有效降低铁消耗，但是相应地会提升制造和运行成本。因此在采购变压器时，需要与使用单位交流沟通，以变压器的电费损耗与制造成本相抵消。
为了达到以上要求，该项目采用的是低损耗系列的变压器，这样就延长了变压器的运行寿命，在运行时将负载率控制在70%左右，这样可以达到变压器节能的目的。
3.2.5导体节能设计。变电站的联络神经在于导体，它也是变电站耗能的主要因素，因此，进行导管的节能设计是十分必要的。应该按照标准建设规格采用高质量的导体，不能为了达到节能的目的，就随意进行导体的修改，在导体选择时，需考虑降低其电能损耗的因素。降低电能损耗。选择界面越小的导体，一定单位长度的电阻就会越大，不能仅按照允许载流量来选择导体，也应考虑全年负荷的时长以及传输容量，导体截面要按照经济电流密度来选择。
3.2.6功率因数补偿。节能措施的另一表现形式为无功补偿，此种方式可以提高电压质量，减少电能损耗。SVC具备电压支撑、阻尼振蔼功能，可实现无功功率的动态连续快速补偿，HAPF能够在一定程度上治理SVC产生的谐波；以实现无谐波的动态连续无功补偿，同时还可治理电网负载产生的谐波。某项目在设计变电站是，严格按照国家电网的相关规定，将变压器的侧功率因数设置在0.95以上，适用于变压器承载负荷达到顶峰时；当变压器处于低谷负荷时，将其设定在0.92~0.95之间。
3.2.7照明的节能设计。在某项目中，贯彻落实“节能照明”的设计理念，按照南方电网的智能化设计理念，综合考虑所有技术条件以及投资成本，照明的设计理念如下：
①设定照明标准，根据变电站的实际情况设定相应的照明。电缆层的照明标准是21勒克斯，220kV地理信息系统的照明标准是210勒克斯，其他设备室的照明标准不能低于200勒克斯。②灯具的选择。在选择灯具时，应当按照照明效率高，能量损失低的灯具。避免使用传统的白炽灯作为照明灯具，这样不仅消耗大量的能源，也提升了电力成本。因此应当使用LED灯，这样能够有效减少50%左右的能量消耗。
3.3220kV变电站构筑物的节能设计
建筑设计不仅要满足功能要求，也要突出功能定位，制定合理的设计方案。尽量避免使用较多的建筑面积，节约土地资源，在设计变电站配电室时，要注意满足消防要求，尽量使用自然照明，减少人工照明的能源消耗，具体设计见图2。
3.4暖通空调节能
由于变电站的相关设备在运行时会释放热能量，所以要合理控制室内温度，以免设备造成热损坏。在进行暖通空调节能设计时，可以采用百叶窗进行室内通风，室内排风口可以带走多余的热量，采用智能化的通风系统，当室内温度达到一定时，可以自动开启通风系统，降低室内温度，直到恢复到设定温度。并且在每个配电室安装远程监控系统，工作人员就能实时监测配电室的情况，可以在第一时间进行紧急处理。
结束语
节能是全球发展的大趋势，而变电站的节能是一个跨行业、跨学科、综合性强的系统工程，在变电站工程中采取必要的节能措施对我国建设资源节约型、环境友好型社会具有很好的推动作用，它不但有利于改善居民生活、工作环境，促进国民经济持续健康稳定发展，而且可以缓解地球资源危机。综上所述，变电站节能势在必行，而节能措施亦是多多益善，不仅在设计中可以找到很多途径，而且在变电站建成后及正常运行中也可以找到一些有效的节能措施，如：调节运行电压、尽早更换高损耗破旧设备、建立合理的运行规程等，由于篇幅关系，不再展开论述。可见，只要我们重视节约能源，总能找到节能途径。希望在以后的设计中，能够引起各方对节能设计的重视，并为以后的设计提供帮助，使节能设计成为一种常态。
参考文献：
[1]殷勇.解析变电站电力工程设计中的节能措施.城市建设理论研究（电子版），2014，（35）.
[2]李蔚，吴婧华，冯涛.电气节能技术在工程设计中的应用[J].智能建筑电气技术，2010，（01）.
论文作者:马文章
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签：变电站论文; 节能论文; 变压器论文; 导体论文; 消耗论文; 电气论文; 成本论文; 《电力设备》2018年第8期论文;