油田轉油站節能配電設計

向學會（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

轉油站的配電設計主要分照明配電和動力配電兩部分。通過采用一系列節能措施，從源頭實現節能，達到減少投資、降低能耗的目的。

1 照明配電系統設計

轉油站的照明配電主要有泵房、計量間、值班室、加藥間、維修間、采暖房等房間的照明及室外場區的照明。照明配電系統節能主要有照明節能設計和照明設備日常維護管理兩方面。

1.1 照明節能設計

1）設定照度值。主泵房內有天然采光，離地0.8 m水平面，工作照明中混合照明最低照度300 lx，一般照明最低照度為100 lx，事故照明為10 lx；控制屏，工作照度100 lx，事故照明5 lx；機修間，混合照明200 lx，一般照明60 lx；主控制室，控制室水平面，一般照明200 lx、500 lx，事故照明30 lx。實際設計中允許照度值與標準值有±10%的偏差[1]。

2）照明方式。綜合利用一般照明加局部照明的混合照明方式，充分利用自然光。

3）供電方式和線路選擇。照明系統應優先采用三相四線制方式供電，線損比單相兩線制和兩相三線制低；線路的選用在考慮滿足載流量和機械強度要求的同時，還應從經濟角度出發，應使照明線路電流密度小于經濟電流密度。

4）照明控制。根據需要選用合適的控制開關（可以是非電阻式調光的，也可以是時控的）。場區的道路照明應實行自動控制和半夜燈控制。

5）選用高效節能電光源及其照明電器附件。照明光源宜采用三基色細管徑直管熒光燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈。光源點距地面高度在4 m及以下時宜選用細管徑熒光燈；高度較高的廠房（6 m以上）可采用金屬鹵化物燈，無顯色要求的可用高壓鈉燈。在泵房及計量間照明中，應優先選用高強度氣體放電燈或節能熒光燈。高壓鈉燈比高壓汞燈節電60%，比白熾燈節電80%。值班室、加藥間等房間應選用節能燈（三基色緊湊型熒光燈、細管徑三基色日光燈），可節電25%。

低損耗、性能優的光源電子附件包括：電子整流器、電子變壓器、電子觸發器等。熒光燈采用的電子鎮流器可使照明系統的光效提高15%，節電率通常在20%以上，每只電子鎮流器的功耗只有2.5 W，功率因數可達0.9 以上，同時線路的損耗也會相應地減少，并且具有啟動速度快、無噪音、無頻閃的優點。

6）選用高效率、配光合理的照明燈具。燈具的選擇應根據使用方法和使用環境的不同在滿足眩光和配光要求的條件下，選用高效且安裝維護方便的燈具，同時還應達到與建筑相協調一致的目的。泵房及其他普通房間高度一般在5 m以下，應選用廣照型配光燈具和各類熒光燈具，燈具材料應選用拋光鋁。泵房、計量間屬于二級防爆場所，所以照明燈具及開關應是防爆的。

7）應用照明節電器。在照明節電器的允許范圍內，電網電壓高出220 V 標準值越大節能的效果就越明顯。假定有1 臺單相電感式日光燈節電器，負荷為100 支36 W日光燈，供電電壓為220 V，節電器的輸出電壓為穩定的198 V。設每只電感鎮流器的有功消耗為6 W，使用照明節電器前，消耗的有功功率為4200 W，使用照明節電器后，消耗的有功功率為3654 W，使用后降低功耗546 W。若每天開燈時間為24 h，電價為0.5 元/kWh，1年365天，節電器使用壽命在10年以上，使用1 臺節電器，1年可節省電費2391.48 元，1 臺節電器售價為2000元左右，1年即可收回投資成本。

1.2 照明設備日常維護管理

1）定期清潔照明燈具，并依據正常維護程序更換光源。

2）定期檢查照明燈具的燈罩，若其老化或變色，應予以及時更換，以提高透光效率。

3）用便于維護、清潔的新型燈具更換老式或損壞的燈具。

4）可分區域分別進行裝表計量和考核用電，能有效節約電能。

2 動力配電系統設計

轉油站動力配電系統涉及到變壓器、電動機等器件，節能配電設計主要在變壓器和電動機兩方面下功夫。變壓器中可用節能變壓器替代高耗能變壓器；在電動機上可應用電動機節電器、變頻器等措施。

2.1 變壓器的有功功率損耗

為減少變壓器的有功損耗可采用以下措施：

1）應選用節能型變壓器，如S9、SL9及S11等型油浸變壓器和干式變壓器，它們都是采用優質冷軋取向矽鋼片，由于“取向”處理可以減少鐵芯的渦流損耗；45°全斜接縫結構，使接縫密合性好，以減少漏磁損耗[1]。

2）選用阻值較小的繞組，可采用銅芯變壓器；變壓器的負載率應在75%～85%為宜。

3）為減少變壓器損耗，當容量大而需要選用多臺變壓器時，在合理分配負荷的情況下盡可能減少變壓器的臺數，選用大容量的變壓器[2]。如需要裝機容量為1600 kVA，可選用2 臺800 kVA，不選4臺400 kVA。因為選用前者可節能2.52 kW（全按β=100%，同等條件，S11-M型變壓器）。

2.2 采用電動機節電器

鼠籠交流電動機是轉油站的主要動力源，也是電網中主要的耗能設備，電動機消費的電能中有相當部分是以發熱、銅損、鐵損與振動等形式浪費掉的。所以，為減少電動機能耗，可采用電動機節電器。

節電器是由中央控制器（CPU）、可控硅、晶閘管等原件組成，運用數字控制理論和技術，對電動機設備運行情況進行實時檢測。在不改變電動機轉速的前提下，動態的調整電動機運行過程中的電壓與電流，保證電動機的輸出轉矩與實際負荷需求精確匹配，能有效避免電動機因出力過度造成的電能浪費，具有很好的動態節電控制功能，能有效地降低電動機的銅損、鐵損，改善電動機的啟動、停機性能，延長電動機的使用壽命。節電率一般可達10%～40%，一般投資回收期在4～8個月。

如：某節電器應用在C630 車床上，電動機型號為J02-140M-4L，額定電壓為380 V，額定功率為11 kW，Y 形接法。經過1年多使用，測試數據見表1。

表1 測試數據

由表1 可見，節電率達8%～70.9%，節能效果明顯。

2.3 應用變頻器

變頻器在各個轉油站已普遍應用，熱洗泵、摻水泵、外輸泵變頻的應用為轉油站的節電做出了很大貢獻。以某轉油站為例，2010年該站安裝了1臺一拖三外輸泵變頻器，自投運以來節能效果明顯。如2#外輸泵，泵型號為YD150-150×3，流量150 m3/h，揚程150 m，轉速2950 r/min；電動機型號為YB280M-2，電壓380/660 V，電流166/95.9 V，容量為90 kW，轉速2970 r/min。按工頻和變頻運行的參數見表2。

由于各個轉油站的節電率不同，平均節電率按40%計算，每天平均用電2000 kWh，1 天可節電800 kWh，1年節電29.2×104kWh，工業電費按0.5元/kWh計算，年節約電費14.6×104元。1臺變頻器設備投資按1000元/kW計算，轉油站的電動機一般在75～90 kW之間，設備投資7.5～9萬元，加上其他費用，初步投資大約在14～15 萬元。這樣，1 臺變頻器回收期在1年左右。

表2 2#外輸泵工頻、變頻運行參數

3 結論

1）油田轉油站的節能在照明配電上采用科學的照明節能設計，包括設定照度值，確定照明方式，選擇供電方式和線路，確定照明控制手段，選用照明燈具、光源、節電器及其照明電器附件，以及日常維護管理，取得了一定的節能效果。

2）轉油站的節能在動力配電上，采用減少變壓器的有功功率損耗，應用電動機節電器及變頻器等方法。電動機節電器節電率一般可達10%～40%；變頻器的應用年節約電費14.6×104元。

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50034—2013 建筑照明設計標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2013.

[2]李翠紅.論電氣設計中的配電節能[J].科技資訊,2007,19(32):52-53.