谈立交桥排水泵站的节能运行方式

高 俭（沈阳市排水管理处 ,沈阳 110015）

谈立交桥排水泵站的节能运行方式

高 俭
（沈阳市排水管理处 ,沈阳 110015）

摘 要：通过多年现场观察，立交桥泵站在用电方面存在节能问题，探究造成问题的原因，从而找到解决问题的方法。

关键词：立交桥泵站；节约电能；解决方法

立交桥排水泵站是重要的市政设施，负责抽升立交桥下雨水，以确保城市交通顺畅。沈阳地区平均降水量为780mm,且主要集中在汛期，冬季漫长而干燥。多年统计数据表明，立交桥站满负荷年运行时间少于100小时，其余时间接近空载运行状态，仅有一些照明负荷。若泵站内主变压器始终投入运行，则大部分时间泵站处于“大马拉下车”运行方式，将造成严重的电能浪费。现以某立交桥站为例具体分析如下：

该雨水站共配备水泵4台，水泵总功率250千瓦，站内日常照明负荷功率小于10千瓦。泵站采用箱式变电站供电，配备S9-315千伏安变压器1台，变压器室两侧分别为高压室、低压室，高压侧未配备所用变压器。泵站在轻载运行方式下主要包括2类用电负荷：

1 站内日常照明负荷

包括照明灯、电采暖设施、电风扇、电磁炉等，计算负荷不超过10千瓦。

2 变压器损耗：包括有功和无功两部分

2.1 变压器的有功功率损耗又由两部分组成

（1）铁芯中的有功功率损耗，及铁损ΔPFe。铁损可由变压器的空载实验测得，变压器的参数空载损耗ΔP0可认为就是铁损。

（2）变压器带负荷时其绕组中的有功功率损耗，即铜损ΔPCu。铜损与负荷电流的平方成正比，可由变压器短路实验测定，变压器的短路损耗ΔPk可认为就是铜损。

因此，变压器的有功功率损耗为

式中，SN为变压器的额定容量；S30为变压器计算负荷；称为变压器的负荷率。

2.2 变压器的无功功率损耗也由两部分组成：

（1）用来产生主磁通即产生励磁电流的一部分无功功率，用ΔQ表示，与励磁电流成正比，即：

式中，I0%为变压器空载电流占额定电流的百分值。

（2）消耗在变压器一、二次绕组电抗上的无功功率，额定负荷下的这部分无功功率损耗用ΔQN表示。由于变压器绕组的电抗远大于电阻，因此ΔQN近似地与短路电压（即阻抗电压）成正比，即：

式中,Uk%为变压器短路电压占额定电压的百分值。因此，变压器的无功功率损耗为

由于在变压器铭牌中都标注有阻抗电压、空载电流、空载损耗、负载损耗等参数，因此很容易计算出变压器的有功功率及无功功率。

该泵站S9-315/10变压器的各项参数为ΔP0﹦670W、ΔPk﹦3650W、Uk%﹦4、I0%=1.1。按上述公式计算变压器在轻载时有功功率及无功功率损耗分别为0.684KW和3.51Kvar。变压器当月有功变损为0.684×24×30=492千瓦时、无功变损为3.51×24×30=2527.2千瓦时。该站10月份电费总额为1282.34元，电费单据中显示站内用电设备消耗的有功电量为360千瓦时，无功电量为60千瓦时，加上变压器有功变损492千瓦时、无功变损2527.2千瓦时，则当月总有功电量为852千瓦时、总无功电量2587.2千瓦时，当月功率因数为0.31，远低于电业部门力率标准0.85。按0.87元/千瓦时平均电价计算，电费为852×0.87=741.24元。按沈阳供电公司以0.85为标准值的功率因数调整电费规定：功率因数为0.60时，电费增加15﹪，自0.59及以下，每降低0.01，电费增加2﹪。因此，需增加电费73﹪，即力率电费为741.24×0.73=541.1元。电费总额为1282.34元。在电费总额中用电设备实际消耗电费仅为360×0.87=313.2元，占当月电费总额24.4﹪。

通过上述详细分析可看到，由于变压器长期处于空载运行状态，电能中很大一部分转化为变压器的有功损耗并以热能的形式散发掉，另一部分因为变压器无功损耗远大于变压器有功损耗及用电器有功功率之和，造成功率因数过低，增加电网的线损，因此需缴纳力率电费作为补偿。

为避免出现立交桥泵站变压器长期处于轻载状态，在最初供电设计时刻采取以下两种方案：

（1）如条件允许，可从邻近负荷加大的单位单独引入一路400伏低压电源供站内日常照明负荷使用，非汛期时将站内变压器脱离运行，从而可以节约变压器有功损耗及因力率过低而额外缴纳的电费。据测算，每年可节约电费1.16万元。

（2）如无法引入单独一路低压电源，则在雨水站设计时在箱式变电站的高压室内增设1面所用变压器柜，柜内配备1台S9-30/10变压器供照明负荷使用，该变压器ΔP0﹦130W、ΔPk﹦600W，所用变压器始终投入使用，主变压器仅在水泵运行时投入使用。若改为该运行方式，将使变压器的有功损耗大为减少，1年可节约电费约4060元。同时功率因数可提高至0.75.力率电费每月减少511元，年节约6132元，全年该站电费可少支出1.01万元。

立交桥泵站虽然属年用电量较小的负荷，但节电空间较大，采用上述两种运行方式，每年可节约电费67﹪以上，目前我国正在大力提倡节能降耗，只有全社会各行各业真正注重节约电能、使单位GDP的能源消耗下来，才能是我国国民经济保持快速、良性发展。

参考文献：

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[4]高宇飞.城镇给排水环境改善问题的探讨[J].城市建设理论研究,2015(03).