煉化企業電力系統節能增效措施探討

摘 要：由于企業生產性質的特殊性，煉化企業電力系統有著用電量大、布局廣泛、中間環節多、可控性低的特點。而節能減排作為一項利國利民、有利于企業發展、提升環境效益和經濟效益的舉措，在中國石化洛陽分公司也得到了高度的重視。本文結合筆者在動力生產部門的相關體會，針對煉化企業電力系統運行及設備管理，提出了節能增效的相關措施，通過這些措施能夠顯著地降低電網運行過程中的非正常損耗，優化煉油耗能指標，有利于企業綜合效益的提升。

關鍵詞：電壓 節能降耗 管理損耗 無功補償

中圖分類號：F426.22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（b）-0171-02

節能減排是每個行業都應該貫徹執行的國策。霧霾的出現，將石化行業推到風口浪尖之上，石化行業的迅速發展，用電耗能也出現直線上升的趨勢。因此節電工作是石化行業動力系統的重要工作，其成效的高低直接反映出企業綜合管理水平、綜合效益的好壞。

石化行業電能的損耗主要來自管理損耗及變壓器、線路等設備的損耗。在運行中制訂、執行有效的規章制度，并通過運行方式的調整可以大大降低管理損耗。同時在設備的選型、利用過程中淘汰高耗能產品，拒絕大馬拉小車現象，并通過合理調整電網運行參數降低線損，也可以達到降低電能的非正常損耗。

該文從配電網的運行管理、設備管理兩個方面來闡述節電工作的空間，進行分析探討。

1 加強運行管理，降低管理損耗

管理損耗即運行過程中因管理原因造成電能的非正常損耗。對石化行業來講，主要有電能質量不高引起的設備損耗的增加、空載及輕載變壓器長期投用等造成的非正常損耗。有效的管理和及時調整可以大大降低由管理不當帶來的運行損耗。

1.1 規章制度的制訂與執行

石化行業動力系統如果沒有健全的制度對電能的消耗進行監管，在節電方面沒有行之有效的管理辦法，也就無法全面解決配電網中出現的電能損耗，一旦系統出現波動，很可能加劇電能的非正常損耗。電氣管理人員及主要領導均要按照制定的規章制度辦事，同時電氣所有的設計、施工、運行、檢修等工作都要不折不扣地執行相關國家、行業標準的相關規定。

在運行中要不斷完善制度，根據專業管理和業務分工，認真梳理，確保管理制度完善、適用，可操作性強。根據管理制度，細化作業程序，建立完善的各類檢查驗收管理標準。同時要將制度與激勵機制結合起來，確保制度的積極開展。

1.2 電網管理的軟素質

配電系統的硬件配置無論多先進，最終控制效果好壞是由運行人員決定的。根據經驗，系統越先進，管理、運行、維護人員的業務水平和專業素養要求也就越高。因此，人的因素直接影響管理類損耗的高低，優秀的管理、運行、維護人員可以及時、有效地將電網參數調整到最佳狀態，也可以在日常運行中及時發現、處理設備故障，從而有效降低電能損失。

石化行業是以煉油、化纖為主導行業的，動力系統是基礎支撐行業，特別電氣等專業性強的崗位，更要注重人才培養，確保人才隊伍的可持續發展，提升隊伍的整體實力，防止人才的斷層。運行人員的培訓也要常抓不懈，要采用豐富的培訓方式和實用性的培訓策略，提高運行電網管理的軟素質。

1.3 運行方式的調整及配置

配電網中，設計階段要充分考慮到經濟運行的需要，在運行中也要對經濟運行方案進行全面、充分論證，擇最佳方案并在不同工況下及時進行調整。變壓器和電抗器的損耗是電網中最大的電耗子，以此為例說明采取新技術和運行方式的調整來進行降低電能損耗。

1.3.1 調整變壓器運行方式

變壓器的損耗主要有鐵損和銅損，鐵損是運行變壓器的不變損耗，主要由渦流損耗與磁滯損耗兩部分，與鐵心的材料、變壓器制作工藝有關，一般也稱為空載損耗。而銅損則與變壓器的運行負荷大小有關，與線圈電阻有關，即負載損耗。通過分析負載和損耗的相應關系，可知，變壓器的效率在銅損和鐵損一致的時候，效率最高。理論上，S9系列配電變壓器負載系數為0.36～0.4時，銅損與鐵損大致一樣，此時效率最高。在石化行業配電通常要求至少是雙電源，可根據負荷性質盡量將變壓器負荷率控制在0.4左右，將輕載變壓器轉為熱備用，利用快切或備自投實現可靠供電，降低變壓器電能損耗。

1.3.2 調整電抗器運行方式

電抗器通常由三個單相的空心線圈構成，主要作用是限制短路電流，電抗器母線處的電抗百分數一般為8%～12%，線路處電抗百分數為3%～6%。正常運行時，電抗器是一個耗能巨大的電機。以某電站廠用電抗器（1500A/8%/6kV/0.138Ω）為例，額定情況下，電抗器的功率損耗為：P=I2R=1500×1500×0.138=310.5kW，因此，正常運行時，相當于廠用電上增加了一臺大功率的電動機，極大地增加了電能損耗。

當然，電抗器的存在是一把雙刃劍，它一方面降低、限制短路電流，避免故障擴大；另一方面也增加了電能的損耗，隨著技術的發展和繼電保護水平的提高，可采用基于快速開關FSR和短路電流快速識別技術的零損耗深度限流裝置，來降低電抗使用帶來的高損耗。裝置示意圖如圖1所示。

正常運行情況下，FSR將電抗器短接，處于零損耗狀態，出現短路故障情況下，FSR中高速開關和短路電流識別技術，可在8ms內實現FSR動作，投入電抗器，限制短路電流。目前，這種應用技術在國家電網和企業自備電廠應用較多。

1.4 中樞點電壓管理

配電站是電力輸送的中心，其電壓水平的高低直接決定裝置變電所的電能質量。對系統來講，電壓越高，輸配電線路損耗越小，而對于石化行業的大量異步電動機來說，電壓每降低10%，其電機輸出轉矩要降至額定轉矩的81%，這對于電機本體和裝置平穩生產是致命的，因此加強中樞點電壓管理不僅可以降低電能損耗，對用戶也是一種安全保證。

系統中選取的中樞點電壓一般應保證偏差值在規程允許范圍內。GB/T 12325-2008《電能質量 供電電壓偏差》規定“35kV及以上供電電壓正、負偏差絕對值之和不超過額定電壓10%”，石化企業的主要供配電母線都采用35 kV及以上電壓，其設計偏差為±5%，出發點是要求石化企業電能質量優于電力行業，但是在實際運行中，計入線路壓降，主要供配電母線電壓（中樞點電壓）應取正偏差，才能保證裝置處電壓達到額定要求。

1.5 合理進行無功補償，提高功率因數

無功補償，可以提高電網功率因數，降低輸送線路的無功損耗，減少變壓器的損耗，提高供電效率。另外，對石化行業大用戶來講，電業局一般會對用戶功率因數進行考核。功率因數直接影響總電費的構成。某電業局對某煉油廠用電功率因數標準為0.90，每低于該標準0.01，從電費總額罰款0.5%，以此遞增，低于0.70，每一級提高至1%。每高于標準0.01，從電費總額獎0.15%，以此類推，以0.75%封頂。因此提高功率因數可以大大降低電費支出。

石化行業常用的補償方式為電容器補償。相比靜止同步補償方式，電容補償設備價格便宜，原理簡單，運行穩定。運行表明，石化行業電容器的選用，應選擇耐受電壓高、串聯級數少電容器組，避免發生超壓或過載導致系統故障。

低壓380 V系統電流大，母排較粗，損耗巨大，裝設無功補償節能效果更顯著。某煉化企業在生產裝置開車過程中發生低壓母線末端相間短路事故，原因在于開車時，電動機感抗增加，與電容器容抗相等，系統發生線性諧振，過電壓在導體開路末端反射時電壓翻倍，造成絕緣擊穿相間短路。因此母線處低壓補償無功需謹慎，在裝置運行不正常，開、停工時要切除電容器無功補償。

2 加強設備管理

2.1 淘汰落后設備

變壓器制造技術在不斷進步，目前石化行業裝置現場仍存在大量高耗能變壓器。應該通過改造和技術更新逐步取代S7系列變壓器，選用S9系列或S10、S11系列節能變壓器。新系列節能變壓器可以有效降低空載損耗、負載損耗、空載電流百分比等，相對于S7系列變壓器，可有效降低能耗20%左右。

2.2 慎重選擇變頻器

變頻器是一種將電源電壓經過整流、逆變成電壓、頻率可變的交流電供給電機。通過頻率及電壓的調節來改變電機的轉速，從而降低通過節流方式來改變泵或風機流量引起的能量損耗。但是變頻器的抗電網擾動能力差，在電壓波動30%，持續300ms，就可引起變頻器跳閘。另外，變頻器接入系統中，不可避免地會向系統中注入諧波分量，這種諧波分量如果治理不恰當，會引起系統中電磁設備耗能增加。高次諧波電流會形成系統中的尖峰電流，這種尖峰電流的存在會導致電能質量惡化，形成不可預想的事故。理論上變頻器可以節能達到30%以上，但事實上，裝上變頻器后引起的系統中其他電磁設備的損耗在一定程度上可以抵消變頻器引起的節能效果。因此，因嚴格控制以節能為目的的增上變頻器項目。

3 結語

節能降耗可以大大降低石化行業生產成本，對企業的經濟效益有明顯促進作用。在確保配電系統安全穩定的前提下，不斷通過管理措施和技術革新降低電網損耗，提高生產力。

參考文獻

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