摘要：污水处理厂在缓解城市日益严重的水污染问题方面发挥着重要作用。然而，目前较高的运行成本和电力成本使污水处理厂未能获得预期的效益，影响了污水处理的有效性。因此，有必要采取有效的节能措施来降低运行能耗。结合实践经验，作者谈到了一些降低污水处理厂电力能耗的思考和理解。

关键词：污水处理厂；供配电系统；照明系统；节能对策；损失；

0引言

目前，能源紧张局势日益出现，这就要求污水处理厂利用较少的能源获得更大的效益。污水处理厂作为节能减排的先锋，也是能耗密集型企业，运营成本和电费一直居高不下。因此，如何节约能源，降低电气能耗，提高经济效益，是城市污水处理厂需要考虑的问题。

1供配电系统节能降耗对策

1.1变电站的合理布置

变电站应尽可能设置在负荷中心，以减少配电半径，降低电缆成本和线路损耗，提高供电稳定性和安全性。

应减少1.2供配电级数

目前，大多数污水处理厂的总用电负荷为1万～1000000kW供电电压为100000kW、20或35kV，用电设备为0.4、6或10kV，为此，要尽量减少配电级数，减少配电环节的损耗。

1.3合理选择变压器容量

合理选择变压器容量和台数，可使其在*良好的经济负荷率附近运行，并可根据用电性质合理调整变压器的运行台数，减少变压器轻负荷造成的电能浪费。

1.4提高供配电系统的功率因数

提高供配电系统的功率因数可以减少线路和变压器的无功功率损耗，从而实现节能。由于功率因数的增加和无功功率的降低，同一负荷功率所需的视觉功率和负荷电流减少，变压器容量和线路截面可以更合理地选择，不仅可以节约能源，而且可以达到减少投资的目的。可通过以下措施提高功率因数：

①在选择设备时，采用功率因数较高的电气设备。

②电气设备为低压设备的污水处理厂采用低压集中补偿方式，有利于管理；但对于功率因数低的设备，应采用当地补偿装置进行合理补偿，如紫外线消毒设备。由于功率因数低，应在控制设备中进行补偿，可有效减少线路无功损耗。

③对于供电距离较远的高压电机设备，应采用就地单独补偿装置进行无功补偿。

1.5采取措施抑制高次谐波谐波

随着污水处理厂变频调速装置的应用和非线性负荷的增加，污水处理厂电气系统的谐波含量也随之增加。谐波不仅会降低系统的功率因数，而且会在设备和线路中产生热效应，导致大量的电能损失。因此，监测和检测供配电系统中的谐波，采取有效的谐波抑制措施，减少谐波对电网的影响，对污水处理厂供配电系统的节能尤为重要。抑制和控制谐波的常用措施如下：

①使用低压变器△／YO-11点接线方式，防止3次和3n次谐波污染电网系统。

②采用带消谐电抗器的并联电容器组补偿装置，可有效防止补偿电容器和系统电抗引起的并联谐振对谐波的放大和对电容器组的损坏。

③使用无源滤波器抑制高谐波。如果配电系统具有相对集中的大容量非线性负载，则应选择成本低、经济合理的无源滤波器。

④使用有源滤波器抑制高次谐波。如果配电系统容量大，非线性负荷大，变化大，无源滤波器无法有效工作，使用有源滤波器可以有效抑制和消除高次谐波。虽然投资高，但从安全运行、节能降耗等方面来看，选择更为合理。

2电气线路节能措施

2.1电气负荷的合理分配

尽量保证三相负荷的平衡，特别是在一些照明负荷、路灯负荷、一些通风装置和电加热设备的供电电路中，应考虑负荷的平衡和合理性，避免单相负荷过大造成的线路损耗。

2.2合理选择电缆及导线截面

根据电线和电缆的经济电流截面选择电缆。FGB50217-20071第3.7.第一条第四款规定，除丁作电流、短路电流和电压降外，10kV及以下电力电缆的截面还应根据电缆初始投资和使用寿命期间运行成本综合经济的原则进行选择。

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2.3尽量减少供电线路的长度

将变压器深入负荷中心，配电线路尽可能直线，减少低压配电电缆或导线的长度，不仅可以减少线路损耗，还可以减少线路压降，提高供电质量和可靠性。

合理选择电气设备

3.1选择节能变压器

不同类型的变压器南于绕组材料，截面积不同，电能传输效率明显不同，价格明显不同。根据不同变压器的节能和价格差异，绝大多数低损耗节能变压器资金的回收寿命为2～因此，应优选高效、低损耗、节能的变压器。

3.2选择高效电动机

根据国家标准《中小型相异步电机能效限值及能效等级》（GB18613-2006）的有关规定，自2011年7月1日起强制实施高效电机评价指标。本标准适用于电压690V及以下、功率35kW的异步电机。本规范对电机能效限值的评价指标是强制性要求，需要选择符合标准的产品。根据相关数据，高效电机节能率>15%。

4合理选择控制系统

4.1选择变频调速节能设备

污水处理厂的风机和泵负荷较大，工艺专业根据*的要求考虑设备的选择能力。设备的正常T负荷往往远低于设计值。大多数情况下，泵和风扇不会满负荷运行，导致整个污水处理过程能源利用效率低，浪费严重。同时，由于电机长期高速运行，机械磨损大，维护成本高，使用寿命相应缩短。从流体学的相似定律可以看出，流量与速度成比例，功率与速度成比例。由于泵采用速度控制，当流量减小时，所需功率根据流量大幅下降，采用新型智能节能设备，采用计算机模糊控制理论和变频技术，通过跟踪设备负荷状态，及时调整风机风量或泵流量，使其随负荷变化同步变化，可大大节约功耗，节能效果非常明显。

4.2合理选择控制系统

根据污水处理厂电气设备多、工艺复杂的特点，采用智能准确的控制系统，合理调整控制系统参数，使电气设备的开关和运行时间更加合理，大大节约用电量。例如，可以准确测量进水流量、曝气池需氧量等，采用合理的控制系统模型，准确调整泵流量和鼓风机风量，可以减少不必要的消耗，节约运行成本。

5照明系统节能

5.1合理采用高效光源

随着污水回收项目的增加，污水处理厂的大型车间越来越多，大型车间应采用高压钠灯、金属卤化物灯或大功率细管径荧光灯等高效节能光源。办公室、值班室、配电室等场所应采用三色细管径荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率金属卤化物灯，尽量不使用白炽灯。

5.合理使用节能光源的用电附件

气体放电灯镇流器种类繁多，质量参差不齐，应尽量淘汰普通电感镇流器。建议使用低损耗镇流器（如电子镇流器、低损耗节能电感镇流器等），减少线路损失，提高供电质量。所选气体放电灯应设置当地补偿电容器，提高功率因数，减少线路损耗。

5.3合理改进灯具控制方法

办公室、值班室等房间的灯具采用一灯一控的方式控制。大型车间采用多区域控制，既节能又能满足照明需求。公共走道、楼梯等场所采用声光控制开关，人到灯，人到灯。该开关具有成本低、节能效果好的特点，应尽量使用。厂区道路照明应尽量采用光控与时控相结合的控制方式，天黑时自动开启，黎明后自动关闭，避免因人为原因忘记关灯，造成电能浪费。

SW智能水务能效管理平台

6.1平台概述

安科瑞电气拥有从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态系统，AcrelEMS-SW智能水能效管理平台通过安装保护、监测、分析和处理装置，监测污水处理厂的总能耗和能耗强度，重点监测主要能源设备的能效，保护污水处理厂的安全可靠运行，提高污水处理厂的能效，为污水处理能效管理提供科学、精细的解决方案。

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6.2平台组成

AcrelEMS智能水综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控和能效管理系统组成，涵盖水压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运行维护等。，帮助运维管理人员通过一套平台和APP实时了解水配电系统的运行情况，可根据权限适用于水后勤部门的管理需要。

6.3平台拓扑图

6.4平台子系统

6.4.1变电站综合自动化系统及电力监控

对水务配电系统中35kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能，对异常情况及时预警。

监测变压器、水泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。

6.4.2电能质量监测与治理

水务中大量的大功率电机、水泵变频启动导致配电系统中存在大量谐波，通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，并配置对应的电能质量治理措施提高供电电能质量。

6.4.3电动机管理

马达监控实现水务中电机的保护、遥测、遥信、遥控功能，电动机保护器能对过载、短路、缺相、漏电等异常情况进行保护、监测和报警。高效、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点、及相关信息，对电机进行健康诊断和预防性维护。同时支持与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。

6.4.4能耗管理

为水务搭建计量体系，显示水务的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助水务分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域。

将所有有关能源的参数集中在一个看板中，从多个维度对比分析，实现各个工艺环节的能耗对比，帮助领导掌控整个工厂的能源消耗，能源成本，标煤排放等的情况。

能耗数据统计采集水务中污水厂、自来水厂、水泵站等的用电、用水、燃气、冷热量消耗量，同环比对比分析，能耗总量和能耗强度计算，标煤计算和CO2排放统计趋势。

能效分析按三级计量架构，分别进行能效分析，契合能源管理体系要求，可对各车间/职能部门的能效水平进行分析，同比、环比、对标等。通过污水处理产量以及系统采集的能耗数据，在污水单耗中生成污水单耗趋势图，并进行同比和环比分析，同时将污水的单耗与行业/国家/国际先进指标对标，以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。

6.4.5智能照明控制

系统为污水厂、自来水厂、水泵站等提供了照明控制管理方案，支持单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式，模块可根据经纬度自动识别日出日落时间实现自动控制功能，尽量利用自然光照，实现室内、厂区照明的智能控制达到安全、节能、舒适、高效的目的。

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6.4.6电气安全

6.4.6.1电气火灾监测

监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，实现对污水厂、自来水厂、水泵站的电气安全预警。

6.4.6.2消防应急照明和疏散指示

根据预先设置的应急预案快速启动疏散方案引导人员疏散。系统接入消防应急照明指示系统数据，通过平面图显示疏散指示灯具工作状态和异常情况。

6.4.6.3消防设备电源监测

监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。

6.4..6.4防火门监控系统

防火门监控系统集中控制其各终端设备即防火门监控模块、电动闭门器、电磁释放器的工作状态，实时监测疏散通道防火门的开启、关闭及故障状态，显示终端设备开路、短路等故障信号。系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，当终端设备发生短路、断路等故障时，防火门监控器能发出报警信号，能指示报警部位并保存报警信息，保障了电气安全的可靠性。

6.4.7环境监测

污水厂、自来水厂、水泵站等场所温湿度、烟雾、积水浸水、视频、UPS电池间可燃气体浓度展示和预警，保障污水厂、自来水厂、水泵站等安全运行。当可燃气体或有害气体浓度超标可自动启动排风风机或新风系统，排除隐患，保持良好的水处理环境。

6.4.8分布式光伏监测

实时监测低压并网柜每路的电流、电压、功率等电气参数及断路器开关状态，逆变器运行监视，对逆变器直流侧每一光伏组串的输入直流电压、直流电流、直流功率，逆变器交流电压、交流电流、频率、功率因数、当前发电功率、累计发电量进行监测，以曲线方式绘制上述监测的各个参量的历史数据。

平台结合厂区实际分布情况，通过3D或2.5D平面图显示分布式光伏组件在屋顶、车棚的分布情况，显示汇流箱、并网点位置，各个屋顶的装机容量。

6.4.9工艺仿真监控

平台通过2D、3D方式实时监视粗格栅、污水提升、细格栅、曝气沉砂、改良生化处理、二沉、加氯接触消毒、污泥浓缩压滤、生物除臭等工艺设备运行状态。在格栅清渣机、污水提升泵、回流泵、曝气风机、加药泵、浓缩压滤机、吸沙泵、吸泥泵等低压电动机控制柜或低压馈电柜安装电动机保护，进行短路、过流、过载、起动超时、断相、不平衡、低功率、接地/漏电、te保护、堵转、逆序、温度等保护以及外部故障连锁停机，与PLC、软启、变频器等配合，实现电动机自动或远程控制，监视、控制各个工艺设备,保障正常生产。

7结语

实践证明，在保证正常运行 的前提下 ， 通过可行的供配电系统 、电气线路及照明系 统节能对策 ，合理选择控制系统能耗和节能 电气设备，能够有效降低污水处理厂的运行 能耗和生产成本，这对污水处理企业的发展具有重要的意义。

参考文献

【1】左亚波．污水处理厂的电气节能方法[11_科技传播，2012(01)．

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【3】黄小蓉.关于降低城市污水厂电气能耗的对策思考

【4】安科瑞企业微电网设计应用手册.2020.06版

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