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摘要：随着经济发展、社会进步以及人民生活水平的不断提高，水利事业作为发展基石，重要性也可见一斑。水利工程的建设是保证着水利事业发展的基础，对能源的需求也越来越突出，节约能源是我国的基本国策，而电气节能又是节约能源中的重要一环。本文结合东庄水利枢纽施工供水工程详细介绍中小中型泵站电源及站内各机电设备的选择和应用来实现电气节能。
关键词：中小型泵站、电气、节能、措施
一、项目概况
东庄水利枢纽施工供水工程是东庄水利枢纽工程建设的一部分，主要是为保障东庄水利枢纽的顺利建设服务，工程主要目标是东庄水利枢纽施工期主体施工和辅助工厂生产用水及建设、施工人员生活用水，供水设计保证率为95%。工程施工期高峰用水规模为2930m3/h，其中生产用水高峰规模为2730m3/h，生活用水高峰规模为200m3/h。输水线路规划建设4座泵站，分别为取水泵站、泔河一级泵站、南阳村二级泵站、坡北村三级泵站，取水泵站型式为浮船泵站，其余三座泵站采用固定干式泵站型式布置。四座泵站共安装水泵电动机组12台套，总装机功率4980kW，运行电机功率3735kW，备用电机功率1245kW。
本文主要从泵站电源情况、副厂房内高低压配电系统、无功功率的补偿方案、电气设备的选择（导体、水泵配套电动机、电力变压器），对泵站电气节能进行论述。
二、配电系统设计
合理的配电系统为有效节能措施之一，在对工程进行配电系统设计时，需了解工程的整体负荷等级、负荷容量、负荷分布情况，调查周边电源，结合国家电网的供电能力，对供配电进行合理设计。
2.1、工程主要用电负荷
供水工程用电负荷的性质以施工供水为主，主要为东庄水利枢纽工程的顺利建设服务，运行时间长，供电可靠性要求高，中断供电将影响东庄水利枢纽工程的正常施工，因此工程用电按二级负荷设计，采用两回供电线路给其供电。
2.2、供电电源的选择
结合各泵站负荷性质、装机容量、地理位置和本地区电网状况，赵镇110kV变电站可满足工程对电源的需求。赵镇110kV变电站位于靠近二级泵站，将二级泵站作为整个工程的电源中心，电源由赵镇110kV变电站引出2回35kV专用架空线路供电至二级泵站（长度8.4km），再由二级站分别“π”接至泔河一级站（长度8.4km）和北村三级站（长度8.2km），给其供电。
2.3、供电线路导体选择
供电导线截面按经济电流密度选择，并按电力线路电压损失不小于5%进行校验，并考虑其中一回电源故障的情况下，另一回电源能够满足负荷需求。经计算，赵镇110kV变电站至二级泵站导线采用LGJ-150，二级泵站至一泵站和三级泵站导线均选用LGJ-95可满足供电要求。
三、电气设备的选择
在经济合理的范围内，选择适合于本工程的电气设备是泵站节能的重要手段之一。泵站可通过选用能效较高的电动机、空载和负载损耗较低的电力变压器、高效节能灯具等主要高耗能用电设备，达到节能目标。
3.1电动机的选择
电动机在转速确定的情况下，主要从以下几个方面确定电机的选型：
（1）电动机功率的选择：电动机的单机功率根据水泵的最大轴功率进行选择，其功率一般为k倍的最大轴功率。当单机容量小于55kW是，k取值1.05～1.1;当单机容量小于55kW是，k取值1.1～1.2。
（2）电动机电压的选择：电动机电压等级有0.38kV、0.66kV、10kV。对于恒定负载，当单机功率在小于200kW时，选用0.38kV电动机;当单机功率在大于200kW时，选用10kV电动机。
（3）电动机类型的选择：其主要类型有鼠笼式异步电动机、绕线式异步电动机和直流电动机。选择类型时，主要考虑電动机负载类型、调速性能、启动性能等因素。考虑电机主要为水泵负载、电网能够满足电动机直接启动，综合运行可靠、维护方便、价格合理等因素，选用鼠笼式电动机。
（4）电动机能效的选择：《高压三相笼型异步电动机能效限定值及能效等级》将电动机能效划分为3个效率等级，分别为1级、2级、3级，在设计过程中，电动机能效不低于2级。
3.2变压器的选择
各泵站内均设置有电力变压器，变压器的损耗主表现在空载损耗（铁损）、负载损耗（铜损），其介质损耗和杂伞损耗则微乎其微，可以忽略不计。变压器的空载损耗与铁芯的材料性能、磁通密度及其加工工艺等因素有关，为改善铁心性能，变压器使用优质低耗、晶粒取向冷轧硅钢片;加工时在心柱和铁轭上采用多阶斜搭接缝，装配时用均匀的压力压紧整个铁心，保证变压器铁心不会由于运输和运行的振动而松动。为降低铜损，变压器全部绕组均采用半硬铜导线、采用热改性的绝缘纸作为匝间绝缘，并对绕组漏磁通进行控制，避免在绕组、引线、油箱壁和其他金属构件中产生局部过热。器身内部应有较均匀的油流分布，铁心级间叠片也应留有适当的冷却油道，并保证油路通畅，避免绕组和铁心产生局部过热。变压器在运行过程中，其损耗受负债率的影响，负载越高，损耗越大，其负债率不超过80%为宜。
3.3无功补偿
在各级泵站10kV母线上设置动态无功补偿装置以提高工程供电系统的功率因数。功率因数的提高有如下优点：
（1）满足国家电网对工业用户的要求，其规定功率因数应大于0.9.
（2）输电线路的有功功率损耗和功率因数成反比例关系，功率因数越高，其线损越小，反之功率因数越低，线损越大。因此，提供功率因数可以减小输电线路的功率线损。
（3）各级泵站内均设置电力变压器，变压器的损耗主要由铁损和铜损组成，而提高功率因数可以明显减小电力变压器的铜损，降低变压器散热，延长变压器使用寿命。
（4）提高负荷端用电功率因数，可以减小整个供电系统的电流，从而减小线路截面、降低设备投资，电流的减小还可以降低压降，增加供电能力。
四、结论
为了降低泵站能耗，泵站在设计阶段应该配置好供电结构，选用合适的电压等级，在安全可靠的前提下确保其经济型;对泵站内的主要设备选型进行把控，确保站内主要耗电设备的能耗等级不低于2级。同时也可以考虑泵房屋顶及空地处设置太阳能发电系统作为泵站用电的补充措施，既利用了闲置空地创造价值，又可以节能减排，助力碳中和。
关键词：中小型泵站、电气、节能、措施
一、项目概况
东庄水利枢纽施工供水工程是东庄水利枢纽工程建设的一部分，主要是为保障东庄水利枢纽的顺利建设服务，工程主要目标是东庄水利枢纽施工期主体施工和辅助工厂生产用水及建设、施工人员生活用水，供水设计保证率为95%。工程施工期高峰用水规模为2930m3/h，其中生产用水高峰规模为2730m3/h，生活用水高峰规模为200m3/h。输水线路规划建设4座泵站，分别为取水泵站、泔河一级泵站、南阳村二级泵站、坡北村三级泵站，取水泵站型式为浮船泵站，其余三座泵站采用固定干式泵站型式布置。四座泵站共安装水泵电动机组12台套，总装机功率4980kW，运行电机功率3735kW，备用电机功率1245kW。
本文主要从泵站电源情况、副厂房内高低压配电系统、无功功率的补偿方案、电气设备的选择（导体、水泵配套电动机、电力变压器），对泵站电气节能进行论述。
二、配电系统设计
合理的配电系统为有效节能措施之一，在对工程进行配电系统设计时，需了解工程的整体负荷等级、负荷容量、负荷分布情况，调查周边电源，结合国家电网的供电能力，对供配电进行合理设计。
2.1、工程主要用电负荷
供水工程用电负荷的性质以施工供水为主，主要为东庄水利枢纽工程的顺利建设服务，运行时间长，供电可靠性要求高，中断供电将影响东庄水利枢纽工程的正常施工，因此工程用电按二级负荷设计，采用两回供电线路给其供电。
2.2、供电电源的选择
结合各泵站负荷性质、装机容量、地理位置和本地区电网状况，赵镇110kV变电站可满足工程对电源的需求。赵镇110kV变电站位于靠近二级泵站，将二级泵站作为整个工程的电源中心，电源由赵镇110kV变电站引出2回35kV专用架空线路供电至二级泵站（长度8.4km），再由二级站分别“π”接至泔河一级站（长度8.4km）和北村三级站（长度8.2km），给其供电。
2.3、供电线路导体选择
供电导线截面按经济电流密度选择，并按电力线路电压损失不小于5%进行校验，并考虑其中一回电源故障的情况下，另一回电源能够满足负荷需求。经计算，赵镇110kV变电站至二级泵站导线采用LGJ-150，二级泵站至一泵站和三级泵站导线均选用LGJ-95可满足供电要求。
三、电气设备的选择
在经济合理的范围内，选择适合于本工程的电气设备是泵站节能的重要手段之一。泵站可通过选用能效较高的电动机、空载和负载损耗较低的电力变压器、高效节能灯具等主要高耗能用电设备，达到节能目标。
3.1电动机的选择
电动机在转速确定的情况下，主要从以下几个方面确定电机的选型：
（1）电动机功率的选择：电动机的单机功率根据水泵的最大轴功率进行选择，其功率一般为k倍的最大轴功率。当单机容量小于55kW是，k取值1.05～1.1;当单机容量小于55kW是，k取值1.1～1.2。
（2）电动机电压的选择：电动机电压等级有0.38kV、0.66kV、10kV。对于恒定负载，当单机功率在小于200kW时，选用0.38kV电动机;当单机功率在大于200kW时，选用10kV电动机。
（3）电动机类型的选择：其主要类型有鼠笼式异步电动机、绕线式异步电动机和直流电动机。选择类型时，主要考虑電动机负载类型、调速性能、启动性能等因素。考虑电机主要为水泵负载、电网能够满足电动机直接启动，综合运行可靠、维护方便、价格合理等因素，选用鼠笼式电动机。
（4）电动机能效的选择：《高压三相笼型异步电动机能效限定值及能效等级》将电动机能效划分为3个效率等级，分别为1级、2级、3级，在设计过程中，电动机能效不低于2级。
3.2变压器的选择
各泵站内均设置有电力变压器，变压器的损耗主表现在空载损耗（铁损）、负载损耗（铜损），其介质损耗和杂伞损耗则微乎其微，可以忽略不计。变压器的空载损耗与铁芯的材料性能、磁通密度及其加工工艺等因素有关，为改善铁心性能，变压器使用优质低耗、晶粒取向冷轧硅钢片;加工时在心柱和铁轭上采用多阶斜搭接缝，装配时用均匀的压力压紧整个铁心，保证变压器铁心不会由于运输和运行的振动而松动。为降低铜损，变压器全部绕组均采用半硬铜导线、采用热改性的绝缘纸作为匝间绝缘，并对绕组漏磁通进行控制，避免在绕组、引线、油箱壁和其他金属构件中产生局部过热。器身内部应有较均匀的油流分布，铁心级间叠片也应留有适当的冷却油道，并保证油路通畅，避免绕组和铁心产生局部过热。变压器在运行过程中，其损耗受负债率的影响，负载越高，损耗越大，其负债率不超过80%为宜。
3.3无功补偿
在各级泵站10kV母线上设置动态无功补偿装置以提高工程供电系统的功率因数。功率因数的提高有如下优点：
（1）满足国家电网对工业用户的要求，其规定功率因数应大于0.9.
（2）输电线路的有功功率损耗和功率因数成反比例关系，功率因数越高，其线损越小，反之功率因数越低，线损越大。因此，提供功率因数可以减小输电线路的功率线损。
（3）各级泵站内均设置电力变压器，变压器的损耗主要由铁损和铜损组成，而提高功率因数可以明显减小电力变压器的铜损，降低变压器散热，延长变压器使用寿命。
（4）提高负荷端用电功率因数，可以减小整个供电系统的电流，从而减小线路截面、降低设备投资，电流的减小还可以降低压降，增加供电能力。
四、结论
为了降低泵站能耗，泵站在设计阶段应该配置好供电结构，选用合适的电压等级，在安全可靠的前提下确保其经济型;对泵站内的主要设备选型进行把控，确保站内主要耗电设备的能耗等级不低于2级。同时也可以考虑泵房屋顶及空地处设置太阳能发电系统作为泵站用电的补充措施，既利用了闲置空地创造价值，又可以节能减排，助力碳中和。