炼化企业电力系统节能增效措施探讨

摘 要：由于企业生产性质的特殊性，炼化企业电力系统有着用电量大、布局广泛、中间环节多、可控性低的特点。而节能减排作为一项利国利民、有利于企业发展、提升环境效益和经济效益的举措，在中国石化洛阳分公司也得到了高度的重视。本文结合笔者在动力生产部门的相关体会，针对炼化企业电力系统运行及设备管理，提出了节能增效的相关措施，通过这些措施能够显著地降低电网运行过程中的非正常损耗，优化炼油耗能指标，有利于企业综合效益的提升。

关键词：电压 节能降耗 管理损耗 无功补偿

中图分类号：F426.22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（b）-0171-02

节能减排是每个行业都应该贯彻执行的国策。雾霾的出现，将石化行业推到风口浪尖之上，石化行业的迅速发展，用电耗能也出现直线上升的趋势。因此节电工作是石化行业动力系统的重要工作，其成效的高低直接反映出企业综合管理水平、综合效益的好坏。

石化行业电能的损耗主要来自管理损耗及变压器、线路等设备的损耗。在运行中制订、执行有效的规章制度，并通过运行方式的调整可以大大降低管理损耗。同时在设备的选型、利用过程中淘汰高耗能产品，拒绝大马拉小车现象，并通过合理调整电网运行参数降低线损，也可以达到降低电能的非正常损耗。

该文从配电网的运行管理、设备管理两个方面来阐述节电工作的空间，进行分析探讨。

1 加强运行管理，降低管理损耗

管理损耗即运行过程中因管理原因造成电能的非正常损耗。对石化行业来讲，主要有电能质量不高引起的设备损耗的增加、空载及轻载变压器长期投用等造成的非正常损耗。有效的管理和及时调整可以大大降低由管理不当带来的运行损耗。

1.1 规章制度的制订与执行

石化行业动力系统如果没有健全的制度对电能的消耗进行监管，在节电方面没有行之有效的管理办法，也就无法全面解决配电网中出现的电能损耗，一旦系统出现波动，很可能加剧电能的非正常损耗。电气管理人员及主要领导均要按照制定的规章制度办事，同时电气所有的设计、施工、运行、检修等工作都要不折不扣地执行相关国家、行业标准的相关规定。

在运行中要不断完善制度，根据专业管理和业务分工，认真梳理，确保管理制度完善、适用，可操作性强。根据管理制度，细化作业程序，建立完善的各类检查验收管理标准。同时要将制度与激励机制结合起来，确保制度的积极开展。

1.2 电网管理的软素质

配电系统的硬件配置无论多先进，最终控制效果好坏是由运行人员决定的。根据经验，系统越先进，管理、运行、维护人员的业务水平和专业素养要求也就越高。因此，人的因素直接影响管理类损耗的高低，优秀的管理、运行、维护人员可以及时、有效地将电网参数调整到最佳状态，也可以在日常运行中及时发现、处理设备故障，从而有效降低电能损失。

石化行业是以炼油、化纤为主导行业的，动力系统是基础支撑行业，特别电气等专业性强的岗位，更要注重人才培养，确保人才队伍的可持续发展，提升队伍的整体实力，防止人才的断层。运行人员的培训也要常抓不懈，要采用丰富的培训方式和实用性的培训策略，提高运行电网管理的软素质。

1.3 运行方式的调整及配置

配电网中，设计阶段要充分考虑到经济运行的需要，在运行中也要对经济运行方案进行全面、充分论证，择最佳方案并在不同工况下及时进行调整。变压器和电抗器的损耗是电网中最大的电耗子，以此为例说明采取新技术和运行方式的调整来进行降低电能损耗。

1.3.1 调整变压器运行方式

变压器的损耗主要有铁损和铜损，铁损是运行变压器的不变损耗，主要由涡流损耗与磁滞损耗两部分，与铁心的材料、变压器制作工艺有关，一般也称为空载损耗。而铜损则与变压器的运行负荷大小有关，与线圈电阻有关，即负载损耗。通过分析负载和损耗的相应关系，可知，变压器的效率在铜损和铁损一致的时候，效率最高。理论上，S9系列配电变压器负载系数为0.36～0.4时，铜损与铁损大致一样，此时效率最高。在石化行业配电通常要求至少是双电源，可根据负荷性质尽量将变压器负荷率控制在0.4左右，将轻载变压器转为热备用，利用快切或备自投实现可靠供电，降低变压器电能损耗。

1.3.2 调整电抗器运行方式

电抗器通常由三个单相的空心线圈构成，主要作用是限制短路电流，电抗器母线处的电抗百分数一般为8%～12%，线路处电抗百分数为3%～6%。正常运行时，电抗器是一个耗能巨大的电机。以某电站厂用电抗器（1500A/8%/6kV/0.138Ω）为例，额定情况下，电抗器的功率损耗为：P=I2R=1500×1500×0.138=310.5kW，因此，正常运行时，相当于厂用电上增加了一台大功率的电动机，极大地增加了电能损耗。

当然，电抗器的存在是一把双刃剑，它一方面降低、限制短路电流，避免故障扩大；另一方面也增加了电能的损耗，随着技术的发展和继电保护水平的提高，可采用基于快速开关FSR和短路电流快速识别技术的零损耗深度限流装置，来降低电抗使用带来的高损耗。装置示意图如图1所示。

正常运行情况下，FSR将电抗器短接，处于零损耗状态，出现短路故障情况下，FSR中高速开关和短路电流识别技术，可在8ms内实现FSR动作，投入电抗器，限制短路电流。目前，这种应用技术在国家电网和企业自备电厂应用较多。

1.4 中枢点电压管理

配电站是电力输送的中心，其电压水平的高低直接决定装置变电所的电能质量。对系统来讲，电压越高，输配电线路损耗越小，而对于石化行业的大量异步电动机来说，电压每降低10%，其电机输出转矩要降至额定转矩的81%，这对于电机本体和装置平稳生产是致命的，因此加强中枢点电压管理不仅可以降低电能损耗，对用户也是一种安全保证。

系统中选取的中枢点电压一般应保证偏差值在规程允许范围内。GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压偏差》规定“35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压10%”，石化企业的主要供配电母线都采用35 kV及以上电压，其设计偏差为±5%，出发点是要求石化企业电能质量优于电力行业，但是在实际运行中，计入线路压降，主要供配电母线电压（中枢点电压）应取正偏差，才能保证装置处电压达到额定要求。

1.5 合理进行无功补偿，提高功率因数

无功补偿，可以提高电网功率因数，降低输送线路的无功损耗，减少变压器的损耗，提高供电效率。另外，对石化行业大用户来讲，电业局一般会对用户功率因数进行考核。功率因数直接影响总电费的构成。某电业局对某炼油厂用电功率因数标准为0.90，每低于该标准0.01，从电费总额罚款0.5%，以此递增，低于0.70，每一级提高至1%。每高于标准0.01，从电费总额奖0.15%，以此类推，以0.75%封顶。因此提高功率因数可以大大降低电费支出。

石化行业常用的补偿方式为电容器补偿。相比静止同步补偿方式，电容补偿设备价格便宜，原理简单，运行稳定。运行表明，石化行业电容器的选用，应选择耐受电压高、串联级数少电容器组，避免发生超压或过载导致系统故障。

低压380 V系统电流大，母排较粗，损耗巨大，装设无功补偿节能效果更显著。某炼化企业在生产装置开车过程中发生低压母线末端相间短路事故，原因在于开车时，电动机感抗增加，与电容器容抗相等，系统发生线性谐振，过电压在导体开路末端反射时电压翻倍，造成绝缘击穿相间短路。因此母线处低压补偿无功需谨慎，在装置运行不正常，开、停工时要切除电容器无功补偿。

2 加强设备管理

2.1 淘汰落后设备

变压器制造技术在不断进步，目前石化行业装置现场仍存在大量高耗能变压器。应该通过改造和技术更新逐步取代S7系列变压器，选用S9系列或S10、S11系列节能变压器。新系列节能变压器可以有效降低空载损耗、负载损耗、空载电流百分比等，相对于S7系列变压器，可有效降低能耗20%左右。

2.2 慎重选择变频器

变频器是一种将电源电压经过整流、逆变成电压、频率可变的交流电供给电机。通过频率及电压的调节来改变电机的转速，从而降低通过节流方式来改变泵或风机流量引起的能量损耗。但是变频器的抗电网扰动能力差，在电压波动30%，持续300ms，就可引起变频器跳闸。另外，变频器接入系统中，不可避免地会向系统中注入谐波分量，这种谐波分量如果治理不恰当，会引起系统中电磁设备耗能增加。高次谐波电流会形成系统中的尖峰电流，这种尖峰电流的存在会导致电能质量恶化，形成不可预想的事故。理论上变频器可以节能达到30%以上，但事实上，装上变频器后引起的系统中其他电磁设备的损耗在一定程度上可以抵消变频器引起的节能效果。因此，因严格控制以节能为目的的增上变频器项目。

3 结语

节能降耗可以大大降低石化行业生产成本，对企业的经济效益有明显促进作用。在确保配电系统安全稳定的前提下，不断通过管理措施和技术革新降低电网损耗，提高生产力。

参考文献

[1] 陈珩.电力系统稳态分析[M].3版.中国电力出版社，2007.

[2] 李寿军.炼油化工企业电力系统运行技术[M].中国石化出版社，2012.

[3] 张修正.化工厂电气手册[M].化学工业出版社，1994.