摘 要］为深入贯彻科学发展观，落实节约资源基本国策，指导电气设计人员进行水利水电工程电气节约能设计，本文就供配电系统、变压器节能、照明节能、机电设备节能及减少无谓的能材消耗等几个方面进行了论述。

［关键词］电气 节能 水利水电工程

随着我国经济飞速发展，能源的供需矛盾日益突出，可持续发展和绿色经济概念将成为我国工业经济发展的主导方向。以往的掠夺式开发、粗放型经营、高能耗的工业将退出历史舞台。2007年1月水利部颁发的《转发国家发展改革委关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》水规计［2007］10号文要求：水利项目在勘察设计中，应当考虑节能要求，采用节能技术，执行节能标准，降低能源消耗，合理有效地利用能源。在项目建议书、可行性研究报告中必须包括节能分析篇（章）；初步设计报告必须包括节能设计篇（章）。

作为现代能源的主导，水利水电行业也需要及时转变观念，在节能降耗上加大投入，加快新技术的开发及应用。而水利水电工程电气专业由于总体能耗相对比重不是很大，以往重视程度也不够，有较大的潜力可挖。电气节能设计，应从以下几个方面着手。

1 供配电系统节能设计

根据用电负荷容量及其分布、用电设备特点及负荷等级，合理设计供配电系 统，使系统在最佳状态下运行，使供配电系统在运行中的损耗减至最低，实现供配电系统的经济运行，达到节能的目的。供配电系统节能设计主要应考虑：

（1）供配电系统应简单可靠，尽量减少电压等级过多产生的电能损耗。如：水电站厂用电系统负荷数量较多，分布区域较集中时，厂用电供电系统的节能设计除选择节能型的厂用电变配电装置外，根据负荷分布较集中的特点，可采用0.4kV一级电压供电，避免多级供电的变电设备损耗。

（2）合理选择供电电压。同等情况下，电压越高，损耗越小，对于一些负荷功率大的设备，当技术经济比较合理时应选择高压供电方案。

（3）变配电所应靠近负荷中心，合理分布供电网络，使低压供电半径控制在合理的范围以内，供电线路的电压损失应满足规范的允许值，减少线路电压损失，提高供电网络的供电质量及网络运行的经济效益。

（4）根据负荷情况合理选择变压器容量、台数，变压器负载率宜为0.7～0.85，其接线应能适应负荷变化，按经济运行原则灵活投切变压器，使变压器在最佳状态下运行，从而减少损耗。

（5）合理选择电缆、导线截面。尽量选择电阻率较小的导体，在满足允许载流量、运行电压损失等技术指标的前提下，应按经济电流密度合理选择导线截面，并应从降低电能损耗、减少投资和节约有色金属等方面综合衡量。

（6）合理提高供配电系统的功率因数。在受电端安装无功补偿装置，可减少负荷的无功功率损耗，提高功率因数，提高电气设备的有功出力，从而达到节能的目的。在供配电设计中某些用电设备（如电动机、变压器、灯具的镇流器）具有电感性，会产生无功电流，增大线路损耗。因此，在用电设备选型及调速控制方案一定的情况下，若自然功率因数达不到接入电网要求时，应进行无功功率的补偿，提高功率因数，减少线路损耗。

2 变压器节能设计

变压器是输变电行业中的耗能大户，我国变压器的总损耗占系统总发电量的10%左右，如损耗每降低1%，每年可节约上百亿度电，变压器的节能降耗已是势在必行。2006年中国国家标准化管理委员会颁布了《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》（GB120052－2006）标准，这是为配合《中华人民共和国节约能源法》的实施，提高配电变压器的能源利用效率、降低损耗，提高配电变压器产品在国际市场竞争力而制订的。变压器损耗分空载损耗和负载损耗，空载损耗主要取决于变压器铁心的材质及变压器内部结构，负载损耗主要取决于线圈的材质和导体截面。由于材料技术的不断发展和变压器厂对结构的不断改进 ,节能型变压器发展很快，如非晶合金铁芯变压器空载损耗仅为常规产品的五分之一。

S11系列是目前推广应用的低损耗变压器，空载损耗较S9系列低75％左右，其负载损耗与S9系列变压器相等。最近某企业推出三维立体D形卷铁心干式变压器，该变压器三相磁路短、磁阻涡损小，空载损耗和空载电流分别低于国标40%和80%以上，节能省电降损效益更加显著。因此，应在水利水电工程建设中推广使用低损耗变压器。

3 照明节能设计

照明节能设计就是在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能，节能措施主要有以下几种：

3.1 充分利用自然光

充分利用自然光是节能的重要途径之一，设计中电气专业应与土建专业密切配合，充分合理地利用自然光，使之与室内人工照明有机地结合，从而节约人工照明电能。

3.2 照明设计应选择高效光源

光源的节能主要取决于它的发光效率。照明光源的选择，除根据使用场所的需求外，还应根据电光源的显色指数、使用寿命、调光性能、点燃特性等综合考虑。原则是根据不同需求情况积极选用新一代的节能光源，如用电子节能灯替换白炽灯，用高压钠灯、金卤灯替换高压汞灯。

3.3 采用高效节能的照明灯具

采用高效、光通维持率高的灯具。灯具是对光源发出的光进行再分配的装置。衡量灯具的节能指标是光输出比（LOR）（灯具效率）。选用优质高效、光通维持率高的灯具对照明节能具有重要的意义。

3.4 采用高效节能的照明电器附件

（1）自镇流荧光灯应配用电子镇流器；采用电子镇流器，使灯管在高频条件下工作，可提高灯管光效和降低镇流器的自身功耗，有利于节能，并且发光稳定，消除了频闪和噪声，有利于提高灯管的寿命，目前我国的自镇流荧光灯大部分采用电子镇流器。

（2）直管形荧光灯应配用电子镇流器或节能型电感镇流器；T8直管形荧光灯应配用电子镇流器或节能电感镇流器，不应配用功耗大的传统电感镇流器，以提高能效；T5直管形荧光灯（＞14W）应采用电子镇流器，因电感镇流器不能可靠起动T5灯管。

（3）高压钠灯、金属卤化物灯应配用节能型电感镇流器；在电压偏差大的场所，采用高压钠灯和金属卤化物灯时，为了节能和保持光输出稳定，延长光源寿命，宜配用恒功率镇流器。

3.5 改进灯具控制方式

采用各种节能型开关或装置也是行之有效的节能方式，根据照明使用特点采取分区控制灯光或适当增加照明开关数量，公共场所及室外照明可采用程序控制或光电、声控开关，走道、楼梯等人员短暂停留的公共场所可采用节能自熄开关。

4 机电设备节能

4.1 优化机电设备布置

从机电设备布置而言，尽量将需要散热的设备放在通风良好的场所，以最大限度地减少机械通风，降低建筑物内的能耗；变压器室等产生大量热量的设备房间与需要配置空调的设备房间的隔墙采取隔热措施。

4.2 选用环保节能型电力设备

电力设备在节能中主要可以分为：发电环节的节能电力设备（包括清洁高效发电设备、脱硫设备、清洁能源发电设备等）和输变电环节的节能电力设备（包括低损耗变压器、变频调速装置、无功补偿装置以及智能节能设备等）。对于诸如发电机空气冷却器、主变压器冷却器等辅助设备，应尽量采用换热效率高的产品，从而降低冷却水量的要求，降低供水泵、滤水器、空气冷却器等辅助设备的容量，降低厂用电负荷。其他辅机设备的电动机选择应选用高效率电动机，提高电动机功率因素，降低无功损耗。对功率较大的电动机可以采用变频调速器，可提高电机在轻载时的效率，达到节能的目的，但这种设备的价格偏高，因此在应用中受到一定的限制。另一种节能方式是采用软启动器，它启动平稳，从启动到运行，其电流变化不超过3倍，可保证电网电压的波动在所要求的范围内，同样达到节能的目的。

4.3 院水力发电机组励磁系统

机组励磁系统设备主要由励磁调节器、励磁功率单元和励磁变压器组成。励磁调节器选用可靠性高，能耗低的微机型励磁调节器；励磁功率单元设备选用高电压大功率晶闸管。高电压大功率晶闸管已在工业上广泛应用，其可靠性和散热性优于高电压小功率晶闸管多管串联方式，由于高电压大功率晶闸管自身散热功能的提高，降低了外部冷却系统风机的容量，为电站运行期降低了能耗；励磁变压器选用低能耗励磁变压器。

4.4 辅助设备控制系统

辅助设备控制系统指：通风空调控制系统、机组辅助系统和公用设备控制系统、闸门启闭机控制系统。该系统的控制对象主要是电动机，电动机是直接的大容量耗能设备，为了使电动处于节能降耗的运行方式，必须优化控制系统设计和设备选型。根据电动机运行工况选择合适的启动方式：在通风和供水泵系统设计中采用变频器或软启动器启动；在闸门启闭机系统中采用频敏变阻器启动或软启动器启动，在机组辅助系统和公用系统设计中采用软启动器启动等，既有利于改善电动机的启动特性，又较大的降低了电动机的启动电流，满足了电站节能降耗的运行要求。

5 减少无谓的能材消耗

设计人员在工程设计时应根据每个工程项目的特点及要求，正确理解规范条文，设计时不能千篇一律地采用高标准，取规范的上限值，应重视经济指标，避免设备材料选型过大，减少无谓的能材消耗。