石油化工項目中的電氣節(jié)能設(shè)計分析

高海濤，于志堅，張大偉

（吉林石化公司工程師，吉林吉林 132021）

1 電氣節(jié)能設(shè)計的主要內(nèi)容

節(jié)能設(shè)計除了需要重視節(jié)能的設(shè)計理念之外，也要結(jié)合工作性質(zhì)來進行，因為這是一項綜合性和協(xié)調(diào)性較強的工作，既要確保能夠滿足社會科學技術(shù)進步的要求，幫助緩解社會發(fā)展矛盾，也需要促進我國國家經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。電氣節(jié)能化設(shè)計的工作主要分為5個步驟，①從電氣系統(tǒng)中的供電系統(tǒng)以及配電設(shè)備的角度來進行節(jié)能；②從電氣系統(tǒng)的照明工具角度來進行節(jié)能；③從建筑電氣設(shè)備的耗能角度進行節(jié)能；④從電氣系統(tǒng)的計量運算以及管理方式的角度進行能源節(jié)約；⑤通過能源的綜合利用使能源利用率最大化，能夠有效起到節(jié)能減排的作用。

2 電氣節(jié)能設(shè)計重要原則

（1）經(jīng)濟性。在對電氣系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計改造過程中，需要根據(jù)企業(yè)的運營經(jīng)濟效益，科學合理的選擇節(jié)能設(shè)備和節(jié)能材料。在節(jié)能減排設(shè)計過程中，如果有節(jié)省下的資金，則能在短時間內(nèi)彌補之前的資金投入。如果企業(yè)一味地追求節(jié)能設(shè)計，沒有兼顧真實的經(jīng)濟效益，就會導致入不敷出現(xiàn)象的出現(xiàn)，既達不到預(yù)期的節(jié)能效果，也會失去節(jié)能設(shè)計的重要意義。例如，企業(yè)在購買和安裝1臺節(jié)能設(shè)備需要100萬元人民幣，若投運后每年可節(jié)約5萬元人民幣的能源費，則需要20年才能收回企業(yè)投資。因化工企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新較快，在20年當中企業(yè)技術(shù)會產(chǎn)生較大變化等，所以其經(jīng)濟性較差，該節(jié)能設(shè)計不適合在企業(yè)里應(yīng)用。

（2）節(jié)能性。在企業(yè)發(fā)展過程中應(yīng)用電氣節(jié)能設(shè)計的主要目標，就是能夠從根本上降低企業(yè)的總能耗，因此節(jié)能技術(shù)應(yīng)用還需要查看企業(yè)在運營過程中，節(jié)能技術(shù)或節(jié)能設(shè)備能否有效地減少了能耗，能夠讓企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展與節(jié)能技術(shù)一起相互促進。雖然從目前情況看我國的一些節(jié)能技術(shù)還不成熟，一部分節(jié)能設(shè)備還不普及，但從整體上講，節(jié)能已經(jīng)成為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要目標。

（3）誠信性。節(jié)能的另一個重要的設(shè)計原則就是符合國家法規(guī)的要求，企業(yè)應(yīng)始終以創(chuàng)新技術(shù)和發(fā)展節(jié)能設(shè)備為主要的發(fā)展目標，在運行中不斷提升誠信度，既是對企業(yè)自身負責，也是對社會發(fā)展負責。要堅決杜絕弄虛作假現(xiàn)象的出現(xiàn)，需要通過科學合理的設(shè)計和安排來減少能源消耗，既保障企業(yè)人員的人身與財產(chǎn)安全，這是企業(yè)對自己誠信度的體現(xiàn)。在企業(yè)發(fā)展過程中應(yīng)用節(jié)能設(shè)計，還要保障社會的安全穩(wěn)定，這同樣也是企業(yè)對社會誠信度的表現(xiàn)。

3 石油化工項目電氣節(jié)能設(shè)計有效措施

（1）變電所、配電所的位置選擇。在石油化工項目的電氣設(shè)計中，需要科學合理的布置好整個供配電系統(tǒng)的平面位置，選擇的變電所以及配電所的位置，一定要盡可能的依靠整個供配電系統(tǒng)的負荷中心。例如，在離子膜項目及醇醚項目中，就是如此。變電所及配電所選擇的位置，需盡可能的滿足整個供配電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，減少電氣線路的敷設(shè)長度，可有效減少線路產(chǎn)生的各種損耗。

（2）負荷計算。是計算最大負荷或需要的負荷值，它是一種假想的持續(xù)性負荷，即計算負荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)在同樣時間內(nèi)實際變動符合產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)是相同的。在石油化工項目的配電設(shè)計當中，一般都會使用30 min的最大平均負荷，來當成是按照發(fā)熱條件選擇的電器或?qū)w的主要依據(jù)。在計算電氣負荷時，要準確的評價出用電設(shè)備的主要容量，并控制好供配電系統(tǒng)進行電器節(jié)能設(shè)計的主要源頭。根據(jù)我國《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》中的詳細要求，負荷計算有3種方法：①單位產(chǎn)品耗電量法，主要應(yīng)用在用電設(shè)備功率及臺數(shù)無法確定時，所采用的負荷計算方法；②利用系數(shù)法，是應(yīng)用系數(shù)來計算出最大負荷的平均負荷，然后根據(jù)設(shè)備的功率和數(shù)量差異性，乘以有效臺數(shù)最大系數(shù)，來計算負荷的數(shù)據(jù)；③需要系數(shù)法，是用設(shè)備的最大功率，乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)來計算負荷。

（3）變壓器的選擇。在石油化工項目中，大部分變壓器都需要長期連續(xù)工作，由于負荷等級較高，以及變壓器數(shù)量較多，因此從其節(jié)能降耗的角度來說，可以在滿足設(shè)備運行需求的前提下，盡可能的選擇能夠減少變壓器損耗的型號。例如，一般情況下，設(shè)計人員在選擇變壓器時會按照40%～60%的負荷率來進行考慮，但從節(jié)能降耗的角度來看，選擇變壓器50%～60%的負荷率，是最具有節(jié)能降耗效果的。

（4）功率的補償。無功功率主要是存在于具有電容和電感的供配電系統(tǒng)當中，電感能夠產(chǎn)生磁場，跟電容產(chǎn)生的電場會在同樣的一個時間周期當中，來完成電源之間的能量交換。但是該過程并不能發(fā)生能量消耗現(xiàn)象，因此能量交換的最大值則屬于無功功率。石油化工項目中的用電設(shè)備產(chǎn)生的無功功率，與經(jīng)過兩端的電壓和電流有90°的相位角差，因此并不消耗有功功率，但在運行過程中會減少用電設(shè)備的總平均功率因數(shù)。因此在選擇無功功率補償設(shè)備時，應(yīng)盡量選擇使用必要的設(shè)備，然后優(yōu)化其他可有可無的設(shè)備，進一步提升用電設(shè)備的總平均功率因數(shù)，以及電氣設(shè)備的電能質(zhì)量。如果人工無功功率的補償裝置并聯(lián)電力電容器時，在無功功率補償?shù)倪^程中，通常選擇在變壓器的一次側(cè)、兩次側(cè)及設(shè)備終端處等位置。

（5）電纜規(guī)格控制。在石油化工項目的設(shè)計過程中，需要使用大量的電纜，單根的電纜鋪設(shè)長度還有截面都非常的巨大。例如，在離子膜項目中，管道泵電纜的選型規(guī)格為ZRYJV-0.6/1kV-3X120+1X70，該類型的電氣電纜單根鋪設(shè)長度可達228 m，所以其有功損耗和無功損耗都非常巨大。所以，在選擇電纜規(guī)格過程中，可以根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)則與標準，適當?shù)臏p少電纜的鋪設(shè)長度，或使增加電纜的截面應(yīng)合理。

（6）可再生資源的使用。在供配電系統(tǒng)運行過程中，能夠應(yīng)用的可再生能源有太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、風能發(fā)電系統(tǒng)等。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是應(yīng)用太陽能電池方陣，包括能夠充放電控制器和逆變器，以及蓄電池組、交流配電柜、自動太陽能組件除塵系統(tǒng)等，設(shè)備在運行過程中不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生任何污染，是綠色節(jié)能的能源系統(tǒng)。風能發(fā)電系統(tǒng)同樣屬于綠色節(jié)能能源系統(tǒng)，但是風能發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)受到了使用區(qū)域的限制，因此在應(yīng)用范圍上不如太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用得廣泛。

4 結(jié)語

在石油化工工程項目中，應(yīng)當加強對電氣節(jié)能的設(shè)計，能夠有效提升供配電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，減少投資成本的浪費。只有應(yīng)用了嚴格的電氣節(jié)能措施，有效控制石油化工項目中能源使用不合理的現(xiàn)象，才能促進項目的順利落實。