摘要：节能减排是我国落实可持续发展战略的集中体现，为了提高水利水电工程电气节能水平，本文对水利水电工程主要耗能电气设备的节能技术应用进行了探讨。
关键词：水利水电工程；电气；节能
节能是我国的基本国策，也是我国实现绿色、低碳发展的必由之路。水电本身是一种清洁、可再生能源，发展水电是实现节能减排、可持续发展的重要举措。但水电生产也是能量转换过程，存在能量损耗，减少水电生产能耗也具有显著的节能意义[1]。在水电生产节能措施中，电气设备节能是非常重要部分[2，3]。另外，水利工程用电设备的节能也同样值得关注。因此，本文对水利水电工程电气节能技术的应用进行了探讨。
1水利水电工程耗能的主要电气设备
1.1 变压器
变压器是完成变电和配电任务的关键电气设备，电网中各级变压器容量约为发电设备容量的7～8倍，所以变压器能耗不容低估。水电站中有主变压器（升压变压器）、厂用变压器（特定要求的降压变压器）、坝区变压器、励磁变压器、和隔离变压器等，一般水利工程使用配电变压器（一般要求的降压变压器）。影响变压器能耗的因素是损耗、负载率和效率。
1.2 电动机
电动机是水利水电工程中的主要用电设备，电动机能耗占社会全部用电量的60%左右，因而电动机能耗水平影响重大。电动机的损耗包括固定损耗和可变损耗，负载率、功率因素等影响电动机用能效率。
1.3 照明设备
目前，我国照明用电量占社会总用电量的12%～20%之间，水利水电工程照明用电也不能低估。影响照明设备能耗的主要是照明方式、光源与灯具选择等。
1.4 输配电线路
输配电线路是电网中的主要元件，运行过程中肯定要损耗一些电能。2016年全国电网企业平均线损率为6.66%[4]。在电网损耗中，高压输电线路较低，低压配电线路较高，表明输配电线路也是节能工作中需考虑的对象。
2水利水电工程电气节能技术及应用
2.1 变压器节能
首先，应选用低损耗变压器。例如S11型变压器比S9型变压器的空载损耗下降20%左右，而S13型变压器又比S11型变压器空载损耗下降40%以上，所以选择变压器应该选择S13型，而不应再选择S11型甚至S9型。其次，应根据工作性质选择变压器型式。例如有明显季节特征的农用电应采用变容量变压器，这种变压器通过改变接线方式（串-并联型或Y-△型）变换容量。以Y-△型为例，农闲时半容量运行，可减少有功损耗近89%。第三，变压器并列运行时，额定一、二次电压必须对应相等，阻抗电压（短路电压）必须相等，联结组别也必须相同，容量尽量相同或接近（最大容量与最小容量比不超过3：1）。第四，尽量使变压器运行在最佳负载率附近。当负荷常年不超过变压器容量的30%时，应换用小容量变压器。第五，经常调整负荷，使变压器运行于经济区间。第六，消除谐波影响。例如加装有源滤波器来消除变压器谐波，可节能10%以上。
2.2 电动机节能
首先，应选用高效节能系列电动机，其总损耗比标准系列电动机节能20%以上。其次，采用调速节能技术。水利水电工程中有不少通风设备和水泵，这些设备上的电动机一般采用连续工作制，随流量变化进行调速，节能效果显著。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆实现交流异步电动机的转速调节，可通过改变定子极对数、电源频率、转差率三个参数中的一个来做到，但从能耗角度来看，改变转差率有转差损耗，属于低效的调速方法，所以一般情况下应调整另外两个参数。如改变定子极对数的多速电动机、改变频率的变频调速方式。当然也可以采用绕线式转子电动机进行调速。第三，容量在355kW以上应采用高压电动机。第四，对电动机进行无功补偿。如果电动机轻载甚至空载运行，负载率低，功率因素不高，以致大量消耗无功功率，这种情况下就需要采取就地无功补偿措施，以提高功率因素和节约电能。通常，100kW以上的异步电动机应当就地补偿无功功率。补偿方法是在电动机附近设置并联电容器。但补偿时，应避免自激振荡、谐波、过电压等问题出现。
2.3 照明节能
首先，合理确定照明标准。照明标准应按照照明用途来确定，要保证适宜的照度水平和良好的显色性。可根据国际照明委员会（CIE）推荐的照度标准，例如室外交通区和工作区推荐照度20～30～50lx，非连续使用的工作间推荐照度100～150～200lx，有简单视角要求的作业推荐照度200～300～500lx，有中等视角要求的作业推荐照度300～500～750lx等。需要指出的是照度确定要合理，不能为了节能而过分降低照度，那样不仅损害工作人员视力，而且会降低工作效率。其次，合理配置光源，尽量使用高效照明器或采用照明节电装置，以减少照明用电。室内工作场所应采用细管T8型荧光灯代替粗管T12型荧光灯，照度提高17.5%，节约电能10%；用紧凑型荧光灯取代白炽灯，10W紧凑型荧光灯与40W白炽灯照度相同，但电能节约75%。道路和广场照明应采用高压钠灯及高压钠灯整流器，不宜采用荧光高压汞灯。生产车间、大厅、建筑工地等场合对光色要求较高，应采用镝灯或高压钠灯、大功率细管荧光灯。与高压汞灯相比，在照度相当情况下，高压钠灯可节电37.5%。第三，合理选择照明器和灯具。灯具是指用于固定灯泡并对灯泡及控制件提供机械保护的装置，也有控制光线方向、防止眩光的作用。照明器是光源与灯具的统称。选择灯具应根据环境条件、使用特点进行确定。一般应选择有镀铝反光镜的高效灯具，并采用合适的悬挂高度，这样可以提高光通量的利用率。对于不同环境应选用相应的灯具，例如潮湿环境应选用防水灯具。选择照明器则应根据配光要求、环境特征、安全性、经济性进行，如选择投光型、散照型、密闭型、防潮型等。配光要求包括照明均匀度、合理的距离比、显色要求等。第四，加强照明设施的维护，经常清扫除尘，保持光通量和照度。第五，充分利用自然光。例如采用光控装置自动控制开灯数量。还可以采用导光管、光导纤维引入室外光，或通过反光装置将光线折向房间深处。第六，加强照明电压和功率因素管理。对照明要求比较高的场所应专设照明变压器。改善功率因素可就地安装电容器。
2.4输配电线路节能
首先，变压器及配电设备尽量配置在负荷中心，这样可以缩小供电半径，减少线路材料消耗，降低线损率。其次，通过优化电气设备布置，缩短负荷线路长度，减少导线电缆的输电损耗。例如水电站主变压器与电站副厂房毗邻，减少了发电机组与变压器之间的线路损耗。第三，导线材质尽量选择导电率高的。例如架空线选用钢芯铝绞线，比选用铝包钢绞线或铝合金线更节能。第四，采用节能降噪金具，比传统铁磁性材料金具还节能。第五，普通地线采用单点接地绝缘方式，取代普通地线分段绝缘方式，可减少地线损耗。
3 结语
水利水电工程是利用水能、水资源造福人类的工程，本身也存在电气设备和电能消耗，节能不仅有利于减少电费开支，提高工程经济效益，而且也是为了解决我国电力紧张、减少碳排放的重大课题，具有重大的社会意义和生态价值，因此水利水电工程应积极推广和应用电气节能技术，使工程更加绿色、高效。
参考文献：
[1] 王婷婷，李晓伟.常规水电站节能评估的能量转换分析与计算[J].水力发电，2016，42（6）：80-83.
[2] 陈丹燕，王勇，周宏斌.观音桥水电站主要电气设备节能降耗设计[J].小水电，2017（2）：63-64，72.
[3] 林长茂.浅谈清河水库水电站工程电气设备节能措施[J].黑龙江水利，2016，2（2）：55-56，60.
[4] 2016 年度全国电力价格情况监管通报.zfxxgk.nea.gov.cn 2017-12-28
论文作者:陈国兴
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/10
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