污水处理厂的供配电设计与实践运用万志远

污水处理厂的供配电设计与实践运用万志远

万志远

新疆市政建筑设计研究院有限公司新疆维吾尔自治区830061

摘要：随着环境工程不断深入发展，城市污水处理厂的建设规模和数量也有所增长。文章主要就污水处理厂供配电设计工作进行全面的分析和探讨，并结合实际情况提出相应的节能策略。

关键词：污水厂；处理厂；供配电；配电设计

引言

随着城镇化建设的不断推进，城镇水污染问题也日益凸显，作为人们生活不可或缺的资源，人均占有率逐渐下滑，影响了人们的生活。对此建立污水处理厂，通过供配电设计，充分发挥污水处理厂的作用，缓解城镇水资源污染问题，对社会稳定发展具有重要意义。

1污水处理厂供配电运行现状

当下，我国80%以上的河流存在不同程度的污染，污水处理现状却不容乐观。据调查，我国污水处理设备运行正常、运行异常和处于闲置状态的占比均为1/3左右，实际运转率仅能达到50%。之所以在污水处理厂节能中强调供配电系统，主要是因为污水处理依赖设备运行，设备运行离不开电力支持。污水处理的正常运作需要电能、燃料、药剂等诸多能源，其中电能消耗占整体能耗的90%左右，若能从供配电系统着手开展节能降耗工作，不仅可以节约用电，减少浪费，更能彰显良好的经济效益，显然有助于污水处理厂运营成本的降低。再者，在污水处理系统中，鼓风曝气系统、进水提升与污泥脱水系统作为耗能大项，或多或少地具有功率因数低的问题，而且存在不必要的电能损耗情况，故污水处理厂供配电系统有着巨大的节能潜力，需要人们认真分析和深度挖掘。

2污水处理厂的供配电设计与实践运用

2.1变电所设置

变电所内设置时干式变压器、直流屏、低压抽屉式配电屏、低压配电柜、高压配电柜等，通过对变电所内各项电气设备的参数调节与设置，能够实现对整合污水处理厂电气系统的控制与管理。变电所的位置设置应当处于电路负荷的中心，污水处理厂中鼓风机房、进水泵房等电气设备负荷较大，由此变电所的设置应尽可能靠近这两处位置，通过缩短电缆的铺设长度降低供配电系统的电力资源、电压的损耗，达到节能的效果。

2.2供配电线路的设计

供电线路的合理性也在很大程度上影响着电力能源的损耗，在现实情况中，污水处理厂为了减少成本在设计线路的过程中选取横截面较小的电缆，但是这种电缆的电阻较大，在输电的过程中会造成很多的电力损失。另外，电缆的选择不当也会在很大程度上影响电缆的使用寿命，容易引发安全事故，供配电线路是供配电系统的核心，供配电的过程主要是通过线路来实现的，所以对供配电线路的设计是设计供配电系统的核心工作，相关人员一定要优化供电线路，根据实际情况的需要选取合适的导线材料，在减少电路对于电能损耗的同时提高供电系统的安全性，为企业创造更多的经济效益。

2.3自动化控制节能措施

在水厂建设之时，即建立了较为完备的自动控制系统。设备的开始即可以根据需要依靠人工手动启闭，也可以设置成微机自动启动。中控系统可对全厂风机、提升泵、回流泵、搅拌器等主要设备进行控制。同时对水质水量、COD、BOD、综合林、总氮、氨氮、溶解氧、污泥浓度、进出水水质等多项主要数据进行实时监测并与设备联动。通过这些自控系统，并对其中有些设备运行方式进行优化，部分设备由原手动调整，调整为自动化控制，如回流泵、剩余污泥泵实施液位控制，格栅实现时间控制，风机依据DO值进行控制等，通过各种手段减少设备运行时间，实现节能的目的。

2.4变压器设备选择

变压器节能主要体现在供配电系统设计环节，一般情况下，需从污水处理厂负荷等级、供电容量、变压器设计数量、技术条件等方面进行分析论证，尽量选用节能型变压器，保证其容量与最佳负荷、实际负荷接近，针对集中性负荷和季节性负荷可增设专用变压器，配以优化的线路敷设路径，通过尽量缩短线路以有效减少线路的电能损耗。同时，为进一步彰显变压器的节能潜力，还可选择提高其功率因数的方法，具体措施包括负载配置、无功补偿以及线路优化等，例如，选用功率因数较高的电气设备，对污水处理所用的低功率因数、低压的设备，分别采取就地补偿、集中补偿，对供电距离较远的高压电动机等采取就地无功补偿等方式。

2.5谐波集中处理

根据污水处理厂电能质量的实测结果，变压器二次侧含有多种谐波成分，且谐波含量复杂，建议安装有源滤波器。有源滤波器可滤除的谐波次数范围广（可滤除2～60次谐波），响应速度快，且在其额定功率下，谐波电流滤除率可高达95%。在总配电室配套安装有源滤波器的情况下，可集中滤除系统谐波，不仅能提高污水处理厂电网的用电质量，还可以大大减少谐波电流在输配电线路上产生的电能损耗，节约运行成本，同时降低用电设备的发热、减少绝缘老化、延长使用寿命，降低污水处理厂的维护成本。对于污水处理厂而言，有源滤波器的安装成本较高，但考虑到处理厂的全生命周期，安装有源滤波器还能产生一定的经济效益。

3污水处理厂供配电节能策略

3.1进水提升泵节能措施

格栅采用回转式，一般的运行方式是连续运行。根据小规模水厂进水水质水量情况，调整运行方式，采用间歇续运行。在进水水量较小时，采取停4h，运行15min的方式运行，从而节约能耗。

3.2对于预处理环节的节能措施

预处理环节的能源消耗主要是来自污水的提升泵，其能源消耗占整个预处理环节的能源消耗的95%。目前，多数污水处理厂在水泵选型的时候选择的设备扬程较高，导致了能源消耗高。在进行水泵扬程设计时，要将污水处理系统的总水位差利用水力学进行精确的计算。另外，还有一些城镇中的污水处理厂未对进厂水量进行调节以实现连续进水，从而导致水泵频繁启停，导致泵房的能源消耗非常高。在泵组选型的基础上，根据进水特点合理调整水泵运行编组，如变频泵与定速泵相结合，使其在安全运行的范围内实现高水位运行，亦有利于节能。此外，定期对水泵机组进行检修和维护，及时更换轴承和叶轮，通过减小表面粗糙度实现水泵的持续高效运行。

3.3选择高效节能的电气设备

选择高效节能的电气设备可以在很大程度上减少电力能源的损耗，在实际情况中，变压器设备所消耗的电力能源也是比较多的，在生产企业的电能消耗中，由于变压器选择不合理而产生的无用功占据整个企业电力消耗的一大部分，所以在设计供配电系统的过程中，对变压器设备的选择一定要合情合理。另外，生产设备是工业生产中耗电的主要原因，工作人员需要对生产设备进行科学的调配，让生产设备能够以较低的功率运转，这样可以减少电力资源的损耗。

3.4供电电压的选择

为保障污水处理厂的可靠运行，应选择适当的供电电压，具体来讲，工作人员可依照处理厂的总电荷、用电设备的额定电压、供电距离，通过与区域供电网现状与发展等展开技术经济对比，再与供电部门商议后，确定合理的供电电压。

3.5无功补偿设计

污水处理厂电气设计中的无功补偿设计，可将电路负荷数值作为参考依据，综合运用集中补偿、就地补偿等装置，如在变电所负载量较大的区域设置自动式的无功补偿设置，通过传感器对谐波电流量的检测，及时针对电气系统做出补偿措施，保障电气设备线路运行的安全，降低电气线路的损耗，以提高电力资源的应用效率。

结语

当前，节能减排的呼声日益高涨，使得污水处理厂被推上风口浪尖，如何在保证污水水质达标的基础上最大限度地降低用电变得尤为重要。因此，污水处理厂要想实现可持续发展，就必须立足实际充分挖掘供配电的节能潜力，但供配电节能是复杂的、长期的，需要紧跟形势与时俱进，不断提高用电效率、减少电能浪费。

参考文献：

[1]马庆奎.关于污水处理厂电气节能措施[J].化工管理，2017，（14）：195.

[2]杨小明.浅析污水处理厂供配电节能措施[J].中国高新技术企业，2016，（33）：77-78.

[3]高诗白.污水处理厂电气设计和节能措施探讨[D].郑州：郑州大学，2016.