·8· 2007年第4期 石油和化工节能
浅谈石油化工企业电气的主要节能方法
赵纯禹
（中国石油锦西石化分公司机动处 辽宁葫芦岛125001）
摘要 文章阐述了石油化工企业中电气的节能原则、节能途径，从电动机节能、变压器节能、提高系统的功率因数、减少线路上的能量损耗、照明节能、降低高次谐波等方面，论述本行业中的几种节能方法，并结合生产实际介绍其节能效果。
关键词 节能 电动机 变频调速 变压器 功率因数
选型要优中选优。
1 前言
3.1 电动机节能
由于石油化工企业电动机数量多，耗电量大，大约占电力消耗的80%，因此电动机的节能非常重要。电机系统节能是我国十大节能工程之一。
（1）正确选型
a.合理选用电动机类型，推广使用高效节能电
2 石油化工企业节能的原则
动机。石油和化工企业有一些老装置仍然在使用
石油化工企业节能应满足以下五个基本原则： BJO 2、JB、JO2系列电机，它的效率很低，已被国家（1）节能要满足电气设备的功能，确保其安明令淘汰。YB 系列电动机较BJO 2效率高出0.143%，
而YBX 的平均效率较YB 又高出3%。如我厂，即锦全性、可靠性。任何情况下，必须坚持可靠性第一
西石化分公司，共有3467台电动机，近几年，我的思想，在兼顾产品各项技术性能的前提下，进一
厂加大节能降耗工作的力度，在装置大修改造中，步降低损耗，提高产品性能指标。
陆续对蒸馏、催化等装置的827台BJO 2、JB 电机更（2）节能要满足经济性。应考虑投资和运行
换为YBX、YB系列，共计45485 kW，节电率仅按费用的回收。
1%计算，负载率取80%，装置每年运行按8000 h 计（3）节能要考虑技术的先进性原则。
算，则每年节约电量为：45485 kW×80%×1%×8000 （4）节能的着眼点，应是考虑节约能源和保
4
kWh。每度电价按0.5元计算（本文均h≈291×10 护环境的原则。
取此单价计算），每年节约电费146万元。 （5）加速老型电气设备更新换代是企业节能
目前我厂老式电机还有243台，将在“十一五” 的重要途径。老型设备淘汰要劣中汰劣，新型设备
﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌ 出于节能考虑应优先采用空冷，尤其是循环冷水资收部分产生的能量利用的最合理，尾气处理部消耗源紧张地区或气温较低地区，但投资有所增加。因的能量减至最小。 此，采用什么冷却方式，要因地制宜，进行投资和 能耗比较后确定。 作者简介 李菁菁，教授级高级工程师，1963
总之，通过某些引进装置的设计能耗、单位能年毕业于北京石油学院人造石油专业，长期从事石耗、各项公用工程在装置能耗中所占比例等一系列油产品精制、脱硫、酸性水汽提、硫磺回收等工艺数据的分析，提出了各种节能措施，设计单位和生装置的设计和研究，现任中国石油集团华东设计院产单位可因地制宜采用不同的节能措施，使硫磺回副总工程师。
“节能优先，效率为本”是我国政府确定今后20年能源发展的基本方针，“十一五”期末我国单位国民生产总值能源消耗将比“十五”期末降低20%左右。作为节能战略的重要组成部分，石油化工行业既是耗电大户，也是节能潜力最大的市场，做好电气节能工作、创建“节约增效”型行业尤其显得重要。
3 电气节能的途径
石油和化工节能 2007年第4期 ·9· 期间全部更换为高效节能电动机。 生产，这样既降低了泵效，又浪费了大量的电能。
b.合理选用电动机的容量。三相异步电动机的分公司自九六年以来，已有254台变频器投入使用，三个运行区域分为：负载率在70%～100%之间为经取得了良好的效果。 济区；负载率在40%～70%之间为一般运行区；负载b.变频调速的原理 率在40%以下为非经济区。若电动机容量选的过大，交流异步电机的转速公式： 虽然能保证设备的正常运行，但投资大，功率因数n＝（60f/p）×（1−s） (1)
式中：n—电机转速； 和效率都很低，造成电力的大量浪费。从节能角度
P—极对数； 看，80%负载时运行效果最佳，此时能量效率最高。
f—定子供电频率； c.电机选型时除了要考虑以上问题外，以下三
s—转差率。 点也不容忽视：
由公式可以看出，对某一台确定的电机，极对①因电压等级差异导致损耗的差异，当负载较
数p 一定，当s 变化不大时，电机转速n 与频率f 大时，高压电机较低压电机宜优先选择。
成正比，变频器就是通过改变定子的供电频率来改②因功率因素的差异，高速电机较低速电机宜
变同步转速以实现电机的无级调速。 优先选择。
c.变频器应用好坏关键在于管理。变频器安装③因转子效率的差异，鼠笼式电动机较绕线式
后，还要进行认真细致的管理，使其充分发挥变频电动机宜优先选择。
器的节能效果。锦西石化分公司对变频器管理严格（2）大力推广变频调速
认真，每年年初要求各车间上报一次装置变频器使a.问题的提出。一般情况下，按照工艺要求所
用情况报表（如表1为催化装置上报变频器使用情选择的机泵都有一定裕度，而在实际生产中，往往
况），对全厂变频器使用情况进行摸底，对节能效出现大马拉小车的情形。为了保证生产平稳，依靠
果不明显的变频器及时调到别的电机上，使全厂变其出口阀门控制排量，造成泵管压差过大，阀门节
频器完好率100%，节能效果基本均在30%以上。 流产生的能量损失严重，还有一部分靠打回流维持
表1 （催化）装置变频器使用情况
工艺编号 P-202/3 P-205/1 P-206/1 P-210/2 P-210/3 P-301/2
机泵名称 轻汽油泵 一中回流泵 二中回流泵 污水泵 污水泵 解吸塔进料泵
电动机型号 YB280S-2 YB315M-2 YB2315L2-2 YB225M-2W YB200L1-2 YB280S-2
电机容量75 160 200 45 30 75
变频器型号 VFP7-4110KP VFA5P-4160KP VFP7-4220KP VFP7-4450P VFA5P-4300P VFA5P-4750P
运行频率f＝49 f＝35 没开 f＝33.5 f＝28 f＝30.4
现停运原因
泵刚检修完
建议更改意见效率低，移走
d.经济效益分析。分公司现已装设变频器254
4
台，总额定功率Pe 约为1.9×10 kW，负载率设为0.8，平均节电率为30%，每台变频器全年运行300天，则全年节电量为：
4
W＝1.9×10×30%×24×300×0.8≈3283×4
10 kWh，全年节约电费约1642万元。
从以上计算可知，变频器每年节约电费约1642万元，其直接经济效益是相当可观的。另外，其间接经济效益也很明显，第一，可以减少设备的机械磨损，从而减少电机和泵的维护量，机泵的运行周期延长，降低了维护费用；第二，对电机有过流、过载等保护作用；第三，机泵起动、运行平稳，延长机泵使用寿命；第四，大大减少了操作人员开关阀门的频率和强度，从而减少了工人的劳动强度；第五，减产了噪音污染，改善了工作环境。
变频器调速以其技术成熟、使用安全可靠、节电效果明显、投资回收期短等优点在锦西石化分公司得到了广泛的应用，变频器具有良好的推广价值。 3.2 变压器节能
作为电压变换设备，变压器被广泛应用于输电和配电领域。由于容量和数量很大、运行时间长，总损耗也相当大，因而、变压器在选择和使用上存在着巨大的节能潜力。
（1）合理选择变压器的负载率
变压器的损耗由两部分组成，一部分是空载损，它在变压器一次绕组电压和频率恒定的条耗（PN ）
·10· 2007年第4期 石油和化工节能 件下是固定不变的，与负荷大小无关。空载损耗由（2）选择高效节能的新型变压器 下式表示： 选择高效节能产品，是企业改善经济效益的重
-2
（I 0%·Se×10） （2） P N ＝P0＋KQ0＝P0＋K要途径。我国变压器绝大多数为标准设计，经历了
近似为铁损，kw； 式中:P0—变压器额定空载有功损耗，“64”、“73”等产品标准，产品由原来的高损耗
Q 0—变压器额定励磁功率，kvar； 型（SJ，SJL）到较低损耗型S7，发展到了更节能K—无功经济当量，一般取K＝0.1 kW/kvar； 的产品，如S10、S11、非晶合金铁芯变压器。截至I 0%—空载电流百分值； 1998年底，S7型变压器及以前的产品已由国家先Se—变压器额定容量，kVA。 后公布淘汰，停止其生产和销售。
，它不仅与变压器的另一部分是负载损耗（PL ）加速老变压器更新换代是降低电网损耗的重
自身特性有关，还随变压器负载的增大而增大，是要途径。老变压器淘汰要劣中汰劣，新型变压器选一个可变的损耗。负载损耗由下式表示： 型要优中选优。当前许多企业由于老变压器数量
2-22
（Pf ＋KQf ）β＝[Pf ＋K(Ud %·Se×10)]β （3） P L ＝大，不可能在一年内把所有的老变压器全部更新
近似为铜损，kW； 式中:Pf —变压器额定负载有功损耗，掉，必然逐年更新，所以先要淘汰技术特性最劣者，
Q f —变压器额定负载漏磁功率，kvar； 即用相同的投入资金取得最大节电效果。 β—变压器负载率； 变压器一年耗费的电量E（单位为kWh）：
·t (4) U d %—短路电压百分值。 E＝（PN ＋PL ）
制造厂设计的变压器经济运行负载率在40%～变压器一年耗费的电费（单位为元）： 60%，选择其容量和台数时，尽可能使变压器负载C＝E·A (5) 率设计在40%～60%。在公式（3）中，用微分求它式中，t 为变压器一年运行小时数，一般取8760 的极值，在β＝50%处的负载，变压器的能耗最小。 h；A为电费单价。按上述公式计算SJ、S7、S10型
另一方面，石油化工行业为连续生产企业（一企业常见规格配电变压器的年运行损耗电量及电般为二级负荷）对供电系统的可靠性有极其严格的费见表2。从表2可知，同样运行一年，一台6 kV、要求，往往采用两台变压器、双段母线供电的方法1000 kVA变压器SJ 型比S10型变压器，每年多损来保证生产装置不致于因供电中断而停止运行，当耗的电量为131619−49275＝82344 kWh；折合电费
为41172元。若S10型1000 kVA变压器购置费为一台变压器有故障时，可由另一台变压器带全部负
12万元，更新投资的回收年限为：120000÷41172荷。从供电可靠性来说，负载率β一般取50%左右，
≈3年。 也较为合适。
表2 配电变压器的年运行损耗电量及电费表
容量Se/kVA
750 800 800 1000 1000 1000
型号 SJ S7 S10 SJ S7 S10
Po/kW 4.1 1.54 1.15 4.9 1.8 1.4
Io/% 6 1.5 0.8 5 1.2 0.7
P N /kW 8.6 2.74 1.79 9.9 3 2.1
P f /kW 11.9 9.9 7.5 15 11.6 9.6
U d % 5.5 4.5 4.5 5.5 4.5 4.5
P L /kW 4.075 3.375 2.775 5.125 4.025 3.525
E/kWh 111033 53567 39989 131619 61539 49275
C/元 55517 26784 19995 65810 30770 24638
按不同容量的配电变压器计算，更新高耗能型变压器为S10型的投资回收期一般只需3年（未计旧变压器回收费和拆装费），其中存在很大的潜力。
锦西石化分公司共有142台变压器，2000年初我厂共有89台国家明令淘汰产品，我厂按照两步走的整体方案，在“十五”期间全部更换完高损耗型SJ，SJL系列，在“十一五”期间更换完较低损耗型S7系列。在“十五”期间有50台SJL、SJ变压器更换为S10系列，其中1000 kVA 变压器38台，800 kVA变压器12台，共计47600 kVA，每年节约电量为：82344×38＋（111033−39989）×12≈398
4
×10 kWh，折合电费为199万元。 3.3 提高系统的功率因数
适当提高系统的功率因数，能够改善电压质量，减少无功在线路上传输，提高用电设备的工作效率，以达到节能的目的。提高电力系统的功率因
石油和化工节能 2007年第4期 ·11· 数，已成为石油化工企业的一个重要课题。 已经不能满足工厂对功率因数的要求，工厂自身还
（1）采取适当措施，提高系统自然功率因数 需装设补偿装置，对功率因数进行人工补偿。 提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备，a.对用电设备进行人工补偿的方式：①集中补采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取偿。②单独就地补偿。 用无功来提高企业功率因数的方法，它不需要增加b.无功补偿的原则：分级补偿，就地平衡。投资，是最经济的提高功率因数的方法。其具体方这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能的法有：采用同步电动机或异步电动机同步运行提高目的。 功率因数；合理使用变压器、电动机，防止在低负c.无功补偿实例 荷下运行；提高异步电动机的检修质量；荧光灯可①问题的提出 采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器等。 锦西石化分公司于2006年3月，对南酮苯联
（2）功率因数的人工补偿 合低压配电间5、6号变压器所带配电间0.4 kV母供电企业仅仅依靠提高自然功率因数的办法线进行测试，测试数据见表3。
表3 变压器二次测试数据
变压器二次数据 U/V COSφ I 1/A I 3/A I 5/A I 7/A I 9/A
空冷5#：1000kVA、1500/5 空冷6#：1000kVA、1500/5
224 225
0.6512 0.6525
420.0 378.0
11.76 7.182
52.08 31.752
22.26 44.226
2.1 6.048
由测试数据发现，功率因数在0.65～0.76之
间，谐波以5次为主，因此采取在低压配电室0.4 kV 母线上安装TSC 系列低压无功优化自动控制装置（如图1所示），通过实时采集三相电压、三相电流计算无功功率，自动控制投切电容器组，提高功率因数。
②无功补偿容量的确定
依据现场实测数据，以实际最大负荷进行计算，功率因数从0.65补偿到0.99。
则补偿容量Q C ＝3×U×I×(Sinφ1-Sinφ2) ＝3×0.224×420×(0.76-0.14)＝175(kvar)。 80%投入运行，一年以8000小时计算，功率因数从0.65提高到0.95，无功当量K＝0.1 kW/kvar，则两台变压器一年可节约资金合计为：
240×2×80%×0.1×8000×0.5≈15万元 计算可知，补偿装置的投资成本不到一年就可以回收。并且电压总谐波畸变由3.2%下降到1.8%，达到了较好的运行效果。
d.电容补偿在技术上应注意的问题。①防止产生自励。②防止过电压。③防止产生谐振。④防止受到系统谐波影响。
3.4 减少线路上的能量损耗
由于线路上存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗。在一个工程中，使用的各类导线电缆不计其数，所以线路上的总有功损耗是相当可观的，减少线路上的损耗必须引起足够的重视。
线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。由于石油化工企业大量使用铜导线，由线路电阻公式R＝ρL/S可知，减少线路的损耗只有两条措施：
（1）减小导线长度。首先变压器尽量接近负荷中心，以减少供电距离；其次，线路尽可能走直
图1 可控硅动态无功功率补偿器安装示意图 由于要抑制5次谐波，电容器补偿回路需要串接6%电抗器，这就要求选择额定电压较高的电容器
22
(0.45 kV)，则电容器容量应为175×(0.45/0.4) ＝221(kvar)，再放大一些取240 kvar。
③补偿后带来的经济效益。如补偿电容器平均
线，少走弯路，以减少导线长度。
（2）增大导线截面。导线截面增加虽然能降低能耗，但导线成本也随着增大，因此在技术合理时，必须按经济电流密度选取导线截面。 3.5 照明节能
照明节能中，除了满足照度、光色、显色指数
·12· 2007年第4期 石油和化工节能 外，还应采用高效光源及高效灯具。 ①变压器采用Δ/Y结线，可以消除3的整数
由于金属卤化物灯的发光率高，色温范围广倍的高次谐波。 （3200 K～4000 K），光色选择性好，显色指数又②增加整流变压器二次侧的相数。 高，可达80～95，颜色失真度小，尤其对人的皮肤③使用无谐波污染的绿色变频器。 显色性特别好，使用寿命长，因此我厂在2002年④使用无源滤波器或有源滤波器。 亮化工程改造中，使用金属卤化物灯取代高压汞目前，石油化工行业谐波治理工作，有的企业灯。改造中我们科学合理地布置灯具，数量由原来刚刚起步，有的企业还没有引起足够的重视，谐波的6000余套减少到5000套，功率用70 W菲利浦治理工作是我们共同努力的一个方向。 灯泡取代原先的125 W 汞灯泡，每个灯泡减少55 W，3.7 其它节能方式 每天按使用10小时计算，每年节约电量为： （1）对石油化工企业，电气节能是电气设计
（6000×0.125−5000×0.07）×10×365＝146中必须重视、贯彻执行的一项原则，从设计源头就4
×10 kWh，每年节约电费73万元。 提高能源利用效率水平，降低能源消费，是非常重
我厂实施的“绿色照明”工程不仅节约了一要的。 定的电能，同时也为夜间安全生产创造了便利条（2）通过科学的管理，通过设备经济运行降件，收到了美化亮化的效果，深受全厂职工的欢迎。 低能耗，也是电气节能的一个重要方法。 3.6 降低高次谐波 （3）制订单位产品耗电定额，这包括生产过
（1）电力系统谐波产生的原因 程的各环节每道工序、每个装置以及全企业综合用高次谐波产生的根本原因是由于电力系统中电单耗。每个过程都按经济指标进行核算，以达到某些设备和负荷的非线性特性，即所加的电压与全企业用电经济指标核算之目的。 产生的电流不成线性（正比）关系而造成的波形企业节能是一个综合性课题，也需要综合的手畸变。由于电力系统中存在着各式各样的谐波源，段来开展节能工作。 使得高次谐波的干扰成了影响电能质量的一大
4 结束语
“公害”，因此谐波的治理是十分必要且有实际
节能降耗不仅能给企业带来经济效益，还能带经济效益的。
来一系列社会效益。在环境效益方面，因节电可降（2）谐波的主要危害
低发电厂CO 2的排放量，对环境保护的推动意义巨对于电力系统来说，电力谐波的危害主要有以
大。“技术入手，理念先行，你我携手，共同节能”。下几方面：
愿意以此抛砖引玉，与业内人士携手共同实现高效①引起串联谐振及并联谐振，放大谐波，造成
率地利用能源，最低限度地影响环境，使之成为生危险的过电压、过电流。
态的、可持续的绿色炼油化工企业。 ②产生谐波损耗，使设备的温度过热，降低设
备的利用率和经济效益。
作者简介 赵纯禹，男，1972年5月出生，③影响继电保护和自动装置的工作可靠性。
1995年毕业，工业电气自动化专业，大连理工大学，④对通讯系统、计算机系统工作产生干扰。
硕士学位，工程师，干部，工作单位中国石油锦西⑤对测量和计量仪器的指示不准确及整流装
石化分公司机动设备处，负责分公司的电气运行、置等产生不良影响。
维护管理，及全厂电气的技术更新改造等工作。（3）限制电网谐波的主要措施
﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌
（上接第2页） 工负责、密切配合的原则，周密制定工作方案，明检查工作分三阶段进行。第一阶段，地方组织确工作目标和责任。 自查自纠，时间从5月下旬到6月中旬；第二阶段，《通知》强调，各地区要切实按照全国节能减国务院派组检查，6月底完成；第三阶段，专项大排工作电视电话会议精神，认真开展自查自纠，做检查总结。 到客观、严格、真实，对发现的问题要提出有针对
《通知》要求，各地区、各部门要高度重视专性的、可操作的解决措施；进一步研究更加有效的项大检查工作，切实加强领导，按照统一部署、分政策措施，坚决遏制高耗能高污染行业过快增长。
·8· 2007年第4期 石油和化工节能
浅谈石油化工企业电气的主要节能方法
赵纯禹
（中国石油锦西石化分公司机动处 辽宁葫芦岛125001）
摘要 文章阐述了石油化工企业中电气的节能原则、节能途径，从电动机节能、变压器节能、提高系统的功率因数、减少线路上的能量损耗、照明节能、降低高次谐波等方面，论述本行业中的几种节能方法，并结合生产实际介绍其节能效果。
关键词 节能 电动机 变频调速 变压器 功率因数
选型要优中选优。
1 前言
3.1 电动机节能
由于石油化工企业电动机数量多，耗电量大，大约占电力消耗的80%，因此电动机的节能非常重要。电机系统节能是我国十大节能工程之一。
（1）正确选型
a.合理选用电动机类型，推广使用高效节能电
2 石油化工企业节能的原则
动机。石油和化工企业有一些老装置仍然在使用
石油化工企业节能应满足以下五个基本原则： BJO 2、JB、JO2系列电机，它的效率很低，已被国家（1）节能要满足电气设备的功能，确保其安明令淘汰。YB 系列电动机较BJO 2效率高出0.143%，
而YBX 的平均效率较YB 又高出3%。如我厂，即锦全性、可靠性。任何情况下，必须坚持可靠性第一
西石化分公司，共有3467台电动机，近几年，我的思想，在兼顾产品各项技术性能的前提下，进一
厂加大节能降耗工作的力度，在装置大修改造中，步降低损耗，提高产品性能指标。
陆续对蒸馏、催化等装置的827台BJO 2、JB 电机更（2）节能要满足经济性。应考虑投资和运行
换为YBX、YB系列，共计45485 kW，节电率仅按费用的回收。
1%计算，负载率取80%，装置每年运行按8000 h 计（3）节能要考虑技术的先进性原则。
算，则每年节约电量为：45485 kW×80%×1%×8000 （4）节能的着眼点，应是考虑节约能源和保
4
kWh。每度电价按0.5元计算（本文均h≈291×10 护环境的原则。
取此单价计算），每年节约电费146万元。 （5）加速老型电气设备更新换代是企业节能
目前我厂老式电机还有243台，将在“十一五” 的重要途径。老型设备淘汰要劣中汰劣，新型设备
﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌ 出于节能考虑应优先采用空冷，尤其是循环冷水资收部分产生的能量利用的最合理，尾气处理部消耗源紧张地区或气温较低地区，但投资有所增加。因的能量减至最小。 此，采用什么冷却方式，要因地制宜，进行投资和 能耗比较后确定。 作者简介 李菁菁，教授级高级工程师，1963
总之，通过某些引进装置的设计能耗、单位能年毕业于北京石油学院人造石油专业，长期从事石耗、各项公用工程在装置能耗中所占比例等一系列油产品精制、脱硫、酸性水汽提、硫磺回收等工艺数据的分析，提出了各种节能措施，设计单位和生装置的设计和研究，现任中国石油集团华东设计院产单位可因地制宜采用不同的节能措施，使硫磺回副总工程师。
“节能优先，效率为本”是我国政府确定今后20年能源发展的基本方针，“十一五”期末我国单位国民生产总值能源消耗将比“十五”期末降低20%左右。作为节能战略的重要组成部分，石油化工行业既是耗电大户，也是节能潜力最大的市场，做好电气节能工作、创建“节约增效”型行业尤其显得重要。
3 电气节能的途径
石油和化工节能 2007年第4期 ·9· 期间全部更换为高效节能电动机。 生产，这样既降低了泵效，又浪费了大量的电能。
b.合理选用电动机的容量。三相异步电动机的分公司自九六年以来，已有254台变频器投入使用，三个运行区域分为：负载率在70%～100%之间为经取得了良好的效果。 济区；负载率在40%～70%之间为一般运行区；负载b.变频调速的原理 率在40%以下为非经济区。若电动机容量选的过大，交流异步电机的转速公式： 虽然能保证设备的正常运行，但投资大，功率因数n＝（60f/p）×（1−s） (1)
式中：n—电机转速； 和效率都很低，造成电力的大量浪费。从节能角度
P—极对数； 看，80%负载时运行效果最佳，此时能量效率最高。
f—定子供电频率； c.电机选型时除了要考虑以上问题外，以下三
s—转差率。 点也不容忽视：
由公式可以看出，对某一台确定的电机，极对①因电压等级差异导致损耗的差异，当负载较
数p 一定，当s 变化不大时，电机转速n 与频率f 大时，高压电机较低压电机宜优先选择。
成正比，变频器就是通过改变定子的供电频率来改②因功率因素的差异，高速电机较低速电机宜
变同步转速以实现电机的无级调速。 优先选择。
c.变频器应用好坏关键在于管理。变频器安装③因转子效率的差异，鼠笼式电动机较绕线式
后，还要进行认真细致的管理，使其充分发挥变频电动机宜优先选择。
器的节能效果。锦西石化分公司对变频器管理严格（2）大力推广变频调速
认真，每年年初要求各车间上报一次装置变频器使a.问题的提出。一般情况下，按照工艺要求所
用情况报表（如表1为催化装置上报变频器使用情选择的机泵都有一定裕度，而在实际生产中，往往
况），对全厂变频器使用情况进行摸底，对节能效出现大马拉小车的情形。为了保证生产平稳，依靠
果不明显的变频器及时调到别的电机上，使全厂变其出口阀门控制排量，造成泵管压差过大，阀门节
频器完好率100%，节能效果基本均在30%以上。 流产生的能量损失严重，还有一部分靠打回流维持
表1 （催化）装置变频器使用情况
工艺编号 P-202/3 P-205/1 P-206/1 P-210/2 P-210/3 P-301/2
机泵名称 轻汽油泵 一中回流泵 二中回流泵 污水泵 污水泵 解吸塔进料泵
电动机型号 YB280S-2 YB315M-2 YB2315L2-2 YB225M-2W YB200L1-2 YB280S-2
电机容量75 160 200 45 30 75
变频器型号 VFP7-4110KP VFA5P-4160KP VFP7-4220KP VFP7-4450P VFA5P-4300P VFA5P-4750P
运行频率f＝49 f＝35 没开 f＝33.5 f＝28 f＝30.4
现停运原因
泵刚检修完
建议更改意见效率低，移走
d.经济效益分析。分公司现已装设变频器254
4
台，总额定功率Pe 约为1.9×10 kW，负载率设为0.8，平均节电率为30%，每台变频器全年运行300天，则全年节电量为：
4
W＝1.9×10×30%×24×300×0.8≈3283×4
10 kWh，全年节约电费约1642万元。
从以上计算可知，变频器每年节约电费约1642万元，其直接经济效益是相当可观的。另外，其间接经济效益也很明显，第一，可以减少设备的机械磨损，从而减少电机和泵的维护量，机泵的运行周期延长，降低了维护费用；第二，对电机有过流、过载等保护作用；第三，机泵起动、运行平稳，延长机泵使用寿命；第四，大大减少了操作人员开关阀门的频率和强度，从而减少了工人的劳动强度；第五，减产了噪音污染，改善了工作环境。
变频器调速以其技术成熟、使用安全可靠、节电效果明显、投资回收期短等优点在锦西石化分公司得到了广泛的应用，变频器具有良好的推广价值。 3.2 变压器节能
作为电压变换设备，变压器被广泛应用于输电和配电领域。由于容量和数量很大、运行时间长，总损耗也相当大，因而、变压器在选择和使用上存在着巨大的节能潜力。
（1）合理选择变压器的负载率
变压器的损耗由两部分组成，一部分是空载损，它在变压器一次绕组电压和频率恒定的条耗（PN ）
·10· 2007年第4期 石油和化工节能 件下是固定不变的，与负荷大小无关。空载损耗由（2）选择高效节能的新型变压器 下式表示： 选择高效节能产品，是企业改善经济效益的重
-2
（I 0%·Se×10） （2） P N ＝P0＋KQ0＝P0＋K要途径。我国变压器绝大多数为标准设计，经历了
近似为铁损，kw； 式中:P0—变压器额定空载有功损耗，“64”、“73”等产品标准，产品由原来的高损耗
Q 0—变压器额定励磁功率，kvar； 型（SJ，SJL）到较低损耗型S7，发展到了更节能K—无功经济当量，一般取K＝0.1 kW/kvar； 的产品，如S10、S11、非晶合金铁芯变压器。截至I 0%—空载电流百分值； 1998年底，S7型变压器及以前的产品已由国家先Se—变压器额定容量，kVA。 后公布淘汰，停止其生产和销售。
，它不仅与变压器的另一部分是负载损耗（PL ）加速老变压器更新换代是降低电网损耗的重
自身特性有关，还随变压器负载的增大而增大，是要途径。老变压器淘汰要劣中汰劣，新型变压器选一个可变的损耗。负载损耗由下式表示： 型要优中选优。当前许多企业由于老变压器数量
2-22
（Pf ＋KQf ）β＝[Pf ＋K(Ud %·Se×10)]β （3） P L ＝大，不可能在一年内把所有的老变压器全部更新
近似为铜损，kW； 式中:Pf —变压器额定负载有功损耗，掉，必然逐年更新，所以先要淘汰技术特性最劣者，
Q f —变压器额定负载漏磁功率，kvar； 即用相同的投入资金取得最大节电效果。 β—变压器负载率； 变压器一年耗费的电量E（单位为kWh）：
·t (4) U d %—短路电压百分值。 E＝（PN ＋PL ）
制造厂设计的变压器经济运行负载率在40%～变压器一年耗费的电费（单位为元）： 60%，选择其容量和台数时，尽可能使变压器负载C＝E·A (5) 率设计在40%～60%。在公式（3）中，用微分求它式中，t 为变压器一年运行小时数，一般取8760 的极值，在β＝50%处的负载，变压器的能耗最小。 h；A为电费单价。按上述公式计算SJ、S7、S10型
另一方面，石油化工行业为连续生产企业（一企业常见规格配电变压器的年运行损耗电量及电般为二级负荷）对供电系统的可靠性有极其严格的费见表2。从表2可知，同样运行一年，一台6 kV、要求，往往采用两台变压器、双段母线供电的方法1000 kVA变压器SJ 型比S10型变压器，每年多损来保证生产装置不致于因供电中断而停止运行，当耗的电量为131619−49275＝82344 kWh；折合电费
为41172元。若S10型1000 kVA变压器购置费为一台变压器有故障时，可由另一台变压器带全部负
12万元，更新投资的回收年限为：120000÷41172荷。从供电可靠性来说，负载率β一般取50%左右，
≈3年。 也较为合适。
表2 配电变压器的年运行损耗电量及电费表
容量Se/kVA
750 800 800 1000 1000 1000
型号 SJ S7 S10 SJ S7 S10
Po/kW 4.1 1.54 1.15 4.9 1.8 1.4
Io/% 6 1.5 0.8 5 1.2 0.7
P N /kW 8.6 2.74 1.79 9.9 3 2.1
P f /kW 11.9 9.9 7.5 15 11.6 9.6
U d % 5.5 4.5 4.5 5.5 4.5 4.5
P L /kW 4.075 3.375 2.775 5.125 4.025 3.525
E/kWh 111033 53567 39989 131619 61539 49275
C/元 55517 26784 19995 65810 30770 24638
按不同容量的配电变压器计算，更新高耗能型变压器为S10型的投资回收期一般只需3年（未计旧变压器回收费和拆装费），其中存在很大的潜力。
锦西石化分公司共有142台变压器，2000年初我厂共有89台国家明令淘汰产品，我厂按照两步走的整体方案，在“十五”期间全部更换完高损耗型SJ，SJL系列，在“十一五”期间更换完较低损耗型S7系列。在“十五”期间有50台SJL、SJ变压器更换为S10系列，其中1000 kVA 变压器38台，800 kVA变压器12台，共计47600 kVA，每年节约电量为：82344×38＋（111033−39989）×12≈398
4
×10 kWh，折合电费为199万元。 3.3 提高系统的功率因数
适当提高系统的功率因数，能够改善电压质量，减少无功在线路上传输，提高用电设备的工作效率，以达到节能的目的。提高电力系统的功率因
石油和化工节能 2007年第4期 ·11· 数，已成为石油化工企业的一个重要课题。 已经不能满足工厂对功率因数的要求，工厂自身还
（1）采取适当措施，提高系统自然功率因数 需装设补偿装置，对功率因数进行人工补偿。 提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备，a.对用电设备进行人工补偿的方式：①集中补采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取偿。②单独就地补偿。 用无功来提高企业功率因数的方法，它不需要增加b.无功补偿的原则：分级补偿，就地平衡。投资，是最经济的提高功率因数的方法。其具体方这样才能使线路上的无功传输减少，达到节能的法有：采用同步电动机或异步电动机同步运行提高目的。 功率因数；合理使用变压器、电动机，防止在低负c.无功补偿实例 荷下运行；提高异步电动机的检修质量；荧光灯可①问题的提出 采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器等。 锦西石化分公司于2006年3月，对南酮苯联
（2）功率因数的人工补偿 合低压配电间5、6号变压器所带配电间0.4 kV母供电企业仅仅依靠提高自然功率因数的办法线进行测试，测试数据见表3。
表3 变压器二次测试数据
变压器二次数据 U/V COSφ I 1/A I 3/A I 5/A I 7/A I 9/A
空冷5#：1000kVA、1500/5 空冷6#：1000kVA、1500/5
224 225
0.6512 0.6525
420.0 378.0
11.76 7.182
52.08 31.752
22.26 44.226
2.1 6.048
由测试数据发现，功率因数在0.65～0.76之
间，谐波以5次为主，因此采取在低压配电室0.4 kV 母线上安装TSC 系列低压无功优化自动控制装置（如图1所示），通过实时采集三相电压、三相电流计算无功功率，自动控制投切电容器组，提高功率因数。
②无功补偿容量的确定
依据现场实测数据，以实际最大负荷进行计算，功率因数从0.65补偿到0.99。
则补偿容量Q C ＝3×U×I×(Sinφ1-Sinφ2) ＝3×0.224×420×(0.76-0.14)＝175(kvar)。 80%投入运行，一年以8000小时计算，功率因数从0.65提高到0.95，无功当量K＝0.1 kW/kvar，则两台变压器一年可节约资金合计为：
240×2×80%×0.1×8000×0.5≈15万元 计算可知，补偿装置的投资成本不到一年就可以回收。并且电压总谐波畸变由3.2%下降到1.8%，达到了较好的运行效果。
d.电容补偿在技术上应注意的问题。①防止产生自励。②防止过电压。③防止产生谐振。④防止受到系统谐波影响。
3.4 减少线路上的能量损耗
由于线路上存在电阻，有电流流过时，就会产生有功功率损耗。在一个工程中，使用的各类导线电缆不计其数，所以线路上的总有功损耗是相当可观的，减少线路上的损耗必须引起足够的重视。
线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。由于石油化工企业大量使用铜导线，由线路电阻公式R＝ρL/S可知，减少线路的损耗只有两条措施：
（1）减小导线长度。首先变压器尽量接近负荷中心，以减少供电距离；其次，线路尽可能走直
图1 可控硅动态无功功率补偿器安装示意图 由于要抑制5次谐波，电容器补偿回路需要串接6%电抗器，这就要求选择额定电压较高的电容器
22
(0.45 kV)，则电容器容量应为175×(0.45/0.4) ＝221(kvar)，再放大一些取240 kvar。
③补偿后带来的经济效益。如补偿电容器平均
线，少走弯路，以减少导线长度。
（2）增大导线截面。导线截面增加虽然能降低能耗，但导线成本也随着增大，因此在技术合理时，必须按经济电流密度选取导线截面。 3.5 照明节能
照明节能中，除了满足照度、光色、显色指数
·12· 2007年第4期 石油和化工节能 外，还应采用高效光源及高效灯具。 ①变压器采用Δ/Y结线，可以消除3的整数
由于金属卤化物灯的发光率高，色温范围广倍的高次谐波。 （3200 K～4000 K），光色选择性好，显色指数又②增加整流变压器二次侧的相数。 高，可达80～95，颜色失真度小，尤其对人的皮肤③使用无谐波污染的绿色变频器。 显色性特别好，使用寿命长，因此我厂在2002年④使用无源滤波器或有源滤波器。 亮化工程改造中，使用金属卤化物灯取代高压汞目前，石油化工行业谐波治理工作，有的企业灯。改造中我们科学合理地布置灯具，数量由原来刚刚起步，有的企业还没有引起足够的重视，谐波的6000余套减少到5000套，功率用70 W菲利浦治理工作是我们共同努力的一个方向。 灯泡取代原先的125 W 汞灯泡，每个灯泡减少55 W，3.7 其它节能方式 每天按使用10小时计算，每年节约电量为： （1）对石油化工企业，电气节能是电气设计
（6000×0.125−5000×0.07）×10×365＝146中必须重视、贯彻执行的一项原则，从设计源头就4
×10 kWh，每年节约电费73万元。 提高能源利用效率水平，降低能源消费，是非常重
我厂实施的“绿色照明”工程不仅节约了一要的。 定的电能，同时也为夜间安全生产创造了便利条（2）通过科学的管理，通过设备经济运行降件，收到了美化亮化的效果，深受全厂职工的欢迎。 低能耗，也是电气节能的一个重要方法。 3.6 降低高次谐波 （3）制订单位产品耗电定额，这包括生产过
（1）电力系统谐波产生的原因 程的各环节每道工序、每个装置以及全企业综合用高次谐波产生的根本原因是由于电力系统中电单耗。每个过程都按经济指标进行核算，以达到某些设备和负荷的非线性特性，即所加的电压与全企业用电经济指标核算之目的。 产生的电流不成线性（正比）关系而造成的波形企业节能是一个综合性课题，也需要综合的手畸变。由于电力系统中存在着各式各样的谐波源，段来开展节能工作。 使得高次谐波的干扰成了影响电能质量的一大
4 结束语
“公害”，因此谐波的治理是十分必要且有实际
节能降耗不仅能给企业带来经济效益，还能带经济效益的。
来一系列社会效益。在环境效益方面，因节电可降（2）谐波的主要危害
低发电厂CO 2的排放量，对环境保护的推动意义巨对于电力系统来说，电力谐波的危害主要有以
大。“技术入手，理念先行，你我携手，共同节能”。下几方面：
愿意以此抛砖引玉，与业内人士携手共同实现高效①引起串联谐振及并联谐振，放大谐波，造成
率地利用能源，最低限度地影响环境，使之成为生危险的过电压、过电流。
态的、可持续的绿色炼油化工企业。 ②产生谐波损耗，使设备的温度过热，降低设
备的利用率和经济效益。
作者简介 赵纯禹，男，1972年5月出生，③影响继电保护和自动装置的工作可靠性。
1995年毕业，工业电气自动化专业，大连理工大学，④对通讯系统、计算机系统工作产生干扰。
硕士学位，工程师，干部，工作单位中国石油锦西⑤对测量和计量仪器的指示不准确及整流装
石化分公司机动设备处，负责分公司的电气运行、置等产生不良影响。
维护管理，及全厂电气的技术更新改造等工作。（3）限制电网谐波的主要措施
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（上接第2页） 工负责、密切配合的原则，周密制定工作方案，明检查工作分三阶段进行。第一阶段，地方组织确工作目标和责任。 自查自纠，时间从5月下旬到6月中旬；第二阶段，《通知》强调，各地区要切实按照全国节能减国务院派组检查，6月底完成；第三阶段，专项大排工作电视电话会议精神，认真开展自查自纠，做检查总结。 到客观、严格、真实，对发现的问题要提出有针对
《通知》要求，各地区、各部门要高度重视专性的、可操作的解决措施；进一步研究更加有效的项大检查工作，切实加强领导，按照统一部署、分政策措施，坚决遏制高耗能高污染行业过快增长。