摘要：作为一个能耗密集型的项目，污水处理厂在注意减排的同时，还需要对节能问题进行考虑。文章主要围绕城市生活污水处理厂，就其电气设计中的节能分析进行简要的研究。
关键词：城市生活污水处理厂,电气设计,节能减排
随着我国社会经济的不断发展，我国各行各业都取得了较大的发展，但是我国所取得发展在一定程度上付出了较大的环境代价，是以牺牲环境为代价而得来的。随着时代的进步与发展，经济发展与环境问题之间的矛盾也逐渐凸显出来，人们逐渐认识到以破坏环境和资源为代价是不可取的。在这种背景环境下，“节能减排”的理念得到了普及推广。
所谓节能减排，实际上就是节约能源，然后尽可能地降低能源消耗，在生产过程中要减少污染物的排放。我国许多城市在发展过程中，都产生了不同程度的水污染问题，这就需要加强对城市生活污水的处理，以防止水污染问题的日渐严重，进而制约城市的可持续发展[1]。但是，在处理厂的电气设计中，在节能设计方面还存在一定的问题，这就与“节能减排”的理念不相符合，需要进行优化改进。本文就处理厂电气设计中的节能进行探析。
1电气设计节能减排技术的主要内涵
在城市生活污水处理厂中，其电气设计的节能减排工作至关重要，主要从以下两个技术领域来进行阐释：节能技术、减排技术。这两个技术领域不仅有联系，也存在一定的区别，两者相辅相成。如果要实现减排，那么就需要以节能技术为基础，而要想实现节能，则需要做好减排工作。若过于重视节能，但是却忽视了减排工作的开展，那么就会使得能耗激增，进而使企业面临着较大的经济损失。只有两者均衡发展，才能够实现社会效益与环境效益的统一发展。随着我国城市化进程的不断推进，城市生活污水处理厂的作用愈加突出，对城市居民的正常生活影响较大，因此，做好处理厂的节能减排工作也就尤为重要了。
2电气设计中的节能分析
2.1总体考虑，合理布局
在城市生活污水处理之中，有许多不同类型的单体，在每个单体内，少则几台用电设备，多则几十台乃至上百台的用电设备在运行。每一台用电设备都有一条配电线路，所以这么多的用电设备，其总线路的数量达到几万米之多。此外，配电线路还包含有电阻，在电流通过之时，功率的损耗也就由此产生。经过数据统计可知，泵站所造成的线路损耗，能够达到年用量的1%，至于污水处理厂，其线路损耗的数量则更大。配电线路功率损耗公司为：ΔP=3I2·R10-3。在这个式子中：ΔP为三相输电线路的功率损耗;R为线路相电阻;I则为线电流。从这个公式中我们可以知道，要想促使配电线路损耗有所减少，主要有以下几种方式。
(1)采取措施来减少配电线路的电阻R，而R=ρL/S，在这之中，ρ是电阻率，S为线路的截面积，L则为线路的长度。从这个公式中我们就能够知道，电阻与线路的长度以及电阻率成正比，其与线路的截面积成反比。故此，要想减少电阻，可以采取以下几种方法：①在对配电线路的材质进行选择时，尽可能地选择电阻率较低的材质。当前市场上，常见的配电线路材质有以下几种，一种是铝电缆，另一种是铜电缆，在电阻率方面的对比中，铜电缆要更低，所以在目前的配电线路材质中，主要选择铜电缆。②在选择材质之后，如果电流I不变，那么线路的截面积如果越大，它的电阻R就会越小。如果增大截面积，那么就能够使电阻有所降低，不过却会增加投资[2]。
故此，为了降低电压，在小功率设备电力较弱的情况之下，可以采取增加一级截面积的方法。③要想达到减少电阻的目的，可以减少配电线路的长度。对于城市生活污水处理厂而言，负荷较为集中。通过相应的布局，对变电所进行合理的设置，将其设置于负荷中心处;在配电设计中，线路需要走直线，要避免走弯路，不能够走回头路，以促使配电线路的长度有所减少。
(2)减少电流I。
由于提供给设备的功率不变，要想减少电流I，那么需要提高电压的等级。一般来说，城市生活污水处理厂所使用到的电压等级为380/220V，6kV，10kV。故此，就需要对大功率设备以及主副变电所之间的联系进行控制。
2.2抑制谐波电流
在供配电系统中，发动机的设备以及变压器的比重较大，在整个厂区内部，其功率因数在0.8%左右，电气系统如果要进行无功补偿，就需要将因数进行提高，提高到0.9。如此一来，一方面能够减少配电线路的截面积，另一方面也能够使供配电的无功率损耗有所降低。在生活污水处理厂内部，变频调速设备中的非线性线路负载比较多，故此，谐波电流的含量也会有所增加。采用无功补偿的方式有以下两种：就地补偿、集中补偿，这两种方式互为补充。
如，在变电所地压侧，如果设置了无功自动补偿装置，就可以提高功率因素。谐波能够使电能的利用效率有所降低，还可以使电能的传输效率以及生产效率有所降低，但是却会使得电气设备出现以下3种现象：噪声、震动、过热。在对变频调速设备的非线性负载进行调试时，如果非线性负载不断地增加，那么谐波的危害也会不断增大，这样就会导致设备的使用寿命有所缩减，进而导致事故的发生。
谐波有可能会引起电力系统的串联谐振，会烧毁电容器，继而导致自动装置的误动作，会扰乱电能计量。故此，为了应对谐波对电子设备所产生的严重干扰，就需要采用抑制的方法，例如，采用接线方法来对变压器的相关点进行连接，或者是使用无源滤波器等。
2.3核算负载，降低变压器损耗
变压器的损耗主要有以下两种：变压器的空载损耗;变压器额定负载传输的损耗。第一种又被称为铁损，主要是由铁芯锅流损耗以及漏磁损耗所组成，其值与铁芯材料有关，还与制造工艺有着密切的联系，但是与负荷大小无关。第二种又被称为变压器线损。它主要由变压器绕组的电阻所决定，与流过绕组的电流大小有所联系，而且与符合率平方成正相关。当变压器的负债率处于50/100的时候，其能耗最小，不过这个时候仅减少变压器的线损，却没有减少铁损。
另外，变压器负债率较低，空载所造成的损耗比重会增大，而且功率因素也会不断降低，这样会导致电能的损耗变得更大，进而增加较大的初装费用。故此，对以下几种费用进行综合考虑：初装费、土建投资费用、变压器费用等，又需要确保变压器在使用期内预留适当的余量，就需要对变压器的负载率进行控制，将其控制在60%~75%。
规范上提出，在对污水处理厂的负荷进行计算时，最好使用需要系数法，在进行负荷计算的过程中，一方面需要对设备的备用情况进行考虑，对需用系数的取值进行考虑之外，另一方面也需要对设备的使用情况进行考虑。在某污水处理厂的工程设计中，该厂的尾水排放至周边的河涌之中。出水水位要低于洪水位，并且高于河涌常水位。故此，该厂设立了退水泵房，在洪水位时，可以将尾水排放出去。根据相关资料表示，河涌每年的洪水位超出的情况不低于10次，每次不超过一日。在对退水泵房进行设计时，就需要对这一加载进行分析，要对工程负荷进行更充分的考虑，以促使用电负荷能够满足实际需要，满足变压器总负载的60/100。如此一来，就能够使负荷运行得科学合理。
2.4合理搭配，减少运行损耗
对设备进行科学合理的搭配，并对自动控制系统进行有效的运用，以实现精细化控制。在城市生活污水处理厂之中，以下两种用电设备较为常用：水泵、风机。工艺专业在选型过程中，需要根据最大的负载来选型。但是，实际情况却很难达到工艺设定的值。例如，水泵时间段不同，那么来水量也会不同。因为进水泵是采用组合的方式，由许多台水泵组成，所以进水量是会发生变化的，但是进水泵的功率却是相对固定的[3]。
那么就可以给水泵安装变频调速装置，来对水泵的流量进行控制，使其贴近进水量。如果流量与转速成比例，而功率与转速的3次方成比例，那么当水泵以及风机等设备采用了变频调速装置时，流量减少，这样一来，所需功率也会大幅度下降，从而达到节约电耗的效果。在生活污水处理厂内，要尽可能使用自动控制系统，这样才能够提高工作的效率。此外，在系统的调试期间，需要对各种参数进行相应的调整，以减少设备的空载运行，这样就能够提高设备的运行效率。
3结语
在城市发展过程中，城市生活污水处理厂发挥着阶段的作用，在减少污水排放方面以及保护城市环境质量方面起到了较大的作用。在减排的过程中，还需要采用相应的节能措施，这样对于缓解社会能量需求的压力，保护社会环境方面有着较大的意义。本文对污水厂的电气设计中的节能进行了简要的分析。
[参考文献]
[1]颜圭鹏.污水处理厂电气优化设计[J].科技与创新，2017(9)：135-138.
[2]谢向阳.浅谈污水处理厂电气优化设计[J].山东工业技术，2017(15)：94.
[3]林太和.污水处理厂电气设计中负荷计算与节能优化分析[J].城市建筑，2013(4)：183-188.
