栾家斌

(中昊(大连)化工研究设计院有限公司,辽宁大连 116023)

石油化工项目中的电气节能设计探讨

栾家斌

(中昊(大连)化工研究设计院有限公司,辽宁大连 116023)

分析了石油化工项目中有关电气节能的相关措施，针对石油化工项目的基本特点，在满足生产企业正常运行的前提条件下，从设计源头掌控电气专业的相关节能措施，对石油化工企业的能源配置进行一定程度上的优化设计，降低能源耗用成本，以提高企业自身的电气节能水平。

石油化工；电气；节能设计；无功功率补偿；可再生能源

近年来，我国石油化工产业发展迅猛，行业间竞争愈发激烈，特别是中国政府重申将严格执行《巴黎协定》，坚持自己的气候目标和政策后，石油化工产业的节能降耗已迫在眉睫，成为控制项目建设投资，提高行业间竞争力，制约企业可持续发展的重要因素之一。电气节能设计是石油化工企业节能降耗措施中的重要方面，在电气设计阶段对建设项目生产过程中的能源配置进行节能设计优化，在不影响企业正常生产的前提下，提高企业的节能降耗水平，保证企业的可持续发展。

1 电气节能设计的原则

1)在满足建筑物设计功能及安全性的前提下，降低能源消耗率，提高工作效率。

2)正确计算相关负荷参数，根据现行国家规范标准，采用节能型电气设备，选择符合实际情况的照度标准，降低电气线路的过程损耗，提高供配电系统的功率因素，抑制谐波电流等。

3)综合考虑建筑物的供配电系统、电气照明、电气设备的选型、计量与管理、可再生能源的利用等措施。

4)技术先进性与经济合理性共存。

2 电气节能设计的措施

2.1 变、配电所的位置选择

石油化工项目的电气设计中，供配电系统的平面应合理布置，变、配电所的位置应尽可能地靠近整个供配电系统的负荷中心(如合成氨项目的气化工序、纯碱项目的重碱工序等)，在满足整个系统供电可靠性的前提下，最大限度地降低电气线路的敷设长度，从而减少线路的损耗。

2.2 负荷计算

计算负荷又称为需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30 min的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

计算负荷时，应准确地评估用电设备的容量，控制好供配电系统电气节能设计的源头。根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)，负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法、单位产品耗电量法等。需要系数法用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。利用系数法采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。单位产品耗电量法主要用于用电设备功率和台数无法确定时。

2.3 变压器的选型

在石油化工项目中，大部分变压器处于长期连续工作过程中，负荷等级较高，数量较多，因此从节能降耗的角度来分析，在满足用电设备需求的前提下，变压器的选型应尽可能降低变压器的损耗。

一般情况下，设计人员选择变压器时通常按照40%～60%负荷率考虑，但从节能降耗的角度来分析，变压器的负荷率在50%～60%时是最具有节能效用的。

2.4 功率补偿

无功功率，存在于具有电感和电容的供配电系统中，电感所产生的磁场和电容所产生电场在同一个时间周期内，与电源之间进行能量的彼此交换，但不发生能量的消耗，而能量交换的最大值就称为无功功率，用字母Q表示，单位为乏(var)。

用电设备的无功功率与经过其两端的电压或电流有90°的相位角差，因此不会消耗有功功率，但会降低用电设备的总平均功率因数，此时就应该考虑采取装设必要的无功功率补偿设备，以进一步提高用电设备的总平均功率因数，从而改善电能质量。

一般情况下，采用装设并联电力电容器作为人工无功功率补偿装置，进行无功功率补偿时，通常装设在变压器的一次侧、二次侧、设备终端处等位置。

2.5 电缆规格控制

在石油化工项目中，电气电缆的使用量是非常巨大的，单根电气电缆的敷设长度和截面也是较大的。例如，在年产60万t纯碱项目中，热碱液泵的电气电缆选型规格为ZR-YJV-0.6/1kV-3x120+1x70，单根电缆敷设长度达到228 m，在电缆上形成的有功损耗和无功损耗也是相当惊人的。在进行经济合理性评价以及满足现行国家规范标准的情况下，电缆的敷设长度应尽可能缩短，电缆的截面应合理增大。

2.6 谐波控制

石油化工项目中存在大量的非线性用电设备，如电动机、变频器等，造成供配电系统中的谐波问题较为突出，严重影响了供配电系统的工作效率。谐波控制装置可以有效地抑制或消除高次谐波(3次谐波或7次谐波等)，降低用电设备的工作温度，以提高其工作效率。

谐波控制的方式有很多，主要有利用脉宽调制(PWM)技术，增加换流装置的脉动数，采用多电平变流技术，串接电抗器，加装无源滤波器，装设静止无功补偿装置等，选择哪一种控制谐波的方式，要以技术先进和经济合理为原则进行综合考虑。

2.7 照明节能的设计

照明节能作为建筑电气节能的重要组成部分，正成为石油化工项目设计过程中的重点设计环节。照明节能设计主要采取以下措施：

1)选择正确的照度标准；

2)选择正确的照明方式；

3)选择高光效节能灯具；

4)选择合理的灯具安装位置；

5)选择正确的照明配电控制方式；

6)选择节能型的镇流器；

7)建筑环境节能。

石油化工项目中，厂区内的电气照明分布较为广泛，电气照明的节能设计应严格按照《建筑照明设计标准》GB50034-2013执行，采取以上电气照明节能设计措施，尽可能地实现绿色照明工程。

2.8 可再生能源利用

供配电系统中，可再生能源系统主要是指太阳能光伏发电系统和风能发电系统等。太阳能光伏发电系统，是由太阳能电池方阵，充放电控制器，逆变器，蓄电池组，交流配电柜、自动太阳能组件除尘系统、自动太阳能跟踪系统等设备组成，运行过程中不产生任何污染，属于绿色能源系统。风能发电系统也属于绿色能源系统，但受限于使用区域，运用广泛性不及太阳能光伏发电系统。

可再生能源系统作为一种绿色能源系统，对于改善我国能源结构，保护环境具有重要意义，是未来能源开发的发展方向。

3 结 语

在石油化工工程项目的实际设计过程中，设计人员通常出于保证供配电系统安全可靠性的目的，一般将电气相关参数指标设置的比较高，但也造成了投资成本在一定程度上的浪费。为了响应国家的相关节能政策，合理使用并节约能源，同时控制建设项目的投资成本，工程技术人员在石油化工项目的电气供配电系统中，应严格执行现行国家电气标准规范，在满足供配电系统安全可靠性的前提下，采用相关的电气节能措施，有效地控制能源的不合理过度使用，确保工程项目的顺利实施。

[1] 工业与民用配电设计手册(第三版)[M]. 北京：中国电力出版社，2005

TQ083.1

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1005-8370(2017)01-21-02

2016-11-21

栾家斌(1986—)，沈阳化工学院毕业，电气工程及其自动化专业，工学学士，工程师，现就职于中昊(大连)化工研究设计院有限公司工程开发设计部。