电力系统节能案例

    （一）使用高效变压器节能

我国S，系列变压器是1980年后推出的，其效率较SJ、SJL、SL、SL1系列的变压器高，其负载损耗也较高。20世纪80年代中期又设计生产出S9系列变压器，空载损耗较S7系列平均降低8%，负载损耗平均降低24%。为提高电网效率，国家已明令在1998年底前淘汰S7、SL7系列，推广应用S9系列。S11是目前国家大力推广应用的新型低损耗变压器，S11型变压器改变了传统的叠片式铁心结构；硅钢片连续卷制，铁心无接缝，大大减少了磁阻，空载电流减少了60% - 80%，提高了功率因数，降低了电网线损，改善了电网的供电品质。S11型变压器采用连续卷绕技术，充分利用了硅钢片的取向性，空载损耗大为降低，运行时的噪音水平降低到30 - 45dB，利于环保。根据测算，非晶合金铁心的S11系列配电变压器系列的空载损耗较S9系列降低75%左右。S11和S9型1000kV・A变压器的损耗数据对照表见表10 -5。

图10 -3  凝结水系统改造原则流程图

表10 -5 Su和S7型1000kV・A变压器的损耗数据对照

    以1000kV・A变压器为例，石化企业变压器负荷率一般不超过50%，按照月用电量约3 x10⁵kW・h计算，从表10 -3中可查出s11损耗43l0kW・h/月，s7损耗5280kW・h/月，采用S11型变压器较S7型变压器每年节电11640kW・h。

    （二）采用高效电动机节能

    高效电动机具有较好的节能效果，因为该型电机从设计、材料和工艺上均采取了有效的节能措施。例如采用合理的定、转子槽数、风扇参数和正弦绕组等措施，降低损耗，效率可提高2% -3%。

    高效电动机的节能效果可以不同容量的电动机效率的对照表中看出（见表10 -6）。表中同时列举了防爆高效电动机价格（2009年）及将低效电动机更换为高效电动机的投资回期。

表10 -6电动机效率对照表

    注：电费按照0. 60元／(kW．h)计算，电动机工作在额定容量的80%。

    某炼油企业在2009年开展高耗低效电动机专项整治，通过对完成的10台电动机开展节电效果标定，可以看出节能效果突出（见表10 -7）。

表10 -7  电动机节电效果标定结果

    采取高效电机改造措施后，以上10台电机共节电8. 8kW。考虑部分电机处于备用状态，如催化裂化装置P 213/1、2互为备用，酮苯装置P236、P237互为备用；实际改造效果节电7. 5kW，按照年运行8000h计算，年节电6.0x10⁴kW．h，节约电费3.6万元[电费按照0.6元／(kw・h)计]。10台电动机投资5.8万元，加上施工费共7.6万元，这10台电动机的投资回收期仅为2.1年。

    （三）采用高效照明节能

    自整流汞灯在石化企业被大量使用，该灯具照明效率具有一定的节能潜力。近年来照明技术不断进步，各种新型高效率的电光源不断出现；如：金属卤化物灯、无极灯、半导体照明灯( LED)、节能灯等。这些新型电光源发光效率较高，节能效果突出，以LED灯效率最高，20W左右的LED灯就可替代125W的自整流汞灯。

    目前LED灯具的价格还较高，将自整流汞灯灯泡更换为电子节能灯泡是目前较经济的做法。

    如某炼油企业的催化裂化联合装置将1000套125W的自整流汞灯灯泡逐步更换为45W的节能灯泡，取得节电80kW的效果。按照平均每天照明10h计算，年节电约2.92×10⁵kW．h，年节约电费17. 52万元，而整命改造的投资不超过20万元，节能效果突出。

    （四）采用无功补偿节能

    变压器和电动机在进行能量转换的过程中，需要电磁场作为媒介，建立电磁场就需要励磁电流，这部分电流不参与做功，也不是损耗，称为无功电流。但是无功电流在线路等具有电阻的导体中流动会产生损耗，流经的路径越长，损耗就越大。

    电动机的自然功率因数一般为0. 85 -0.9。进行无功补偿不会改变设备的自然功率因数，只是缩短了无功电流流经的路径，起到节能的作用。如果没有无功补偿设备，无功电流需从系统发电机经过较长的传输，甚至经过多级变压器的变压才能到达用电点。要取得最好的节能效果，就要使无功补偿设备尽量接近电动机等用电设备。

无功电流是分布在整个电网之中的，较难精确测量或计算出无功电流造成的损耗。根据经验数据可以提出无功经济当量(K。)的概念，单位为kW/kVar，即每补偿1kVar的无功可减少的有功损耗。按照国家标准CB 12497《三相异步电动机经济运行》中的规定：当电动机直连发电机母线时K_Q=0. 02 -0.04；二次变压取K_Q=0.05 -0.07；三次变压取K_Q =0. 08 -0. 10。比如在380V母线上安装了一台无功补偿装置，就地补偿了150kVar．根据GB 12497标准取三次变压的K_Q=0. 09，那么这个无功补偿装置的节能效果为

    150kVar×0.09kW/kVar= 13. 5kW

    综上所述，在低压侧补偿无功可以取得较好的节能效果，低压电容补偿柜是常用的无功率补偿设备，在炼油企业中应用较为广泛。低压电容补偿设备在使用中需要注意以下问题：由于电容器在投切过程中会有较大的冲击电流，将缩短电容器的使用寿命；且电网中因变频器等非线性负荷增加，电网系统中谐波含量也曰益增多，电容器会使谐波放大甚至从而影响电网品质；同时电网中的谐波电流较容易穿过电容使之发热损坏，因此，抵押电容补偿宜采用串电抗器的方式，即所谓的安全型电容补偿器，电抗器的分比一般取7%。

    （五）提高供电质量

    提高供电质量包括谐波治理和控制供电电压。

谐波对电网品质影响较大，减少谐波有助于电网节能。以变频器为主的非线性用电设备，是石化企业主要的谐波源。目前，常用低压变频器一般采用6相脉冲整流，6相脉冲整流电路产生的谐波电流主要有5、7、1 l、l3次谐波等，以5、7次谐波为主。某炼油企业变频器数量较多的常减压蒸馏装置1号变压器A相电压频谱图见图10 -4。

图10 -4 1 4变压器A相电压频谱图

    图10 -4中横坐标为谐波次数，纵坐标为谐波电压占基波电压的百分比。可看出总谐波失真量THD力3.3%，基波电压为226. 5V，5次谐波电压约为基波电压的3%，7次谐波电压约为基波电压的1. 5%。谐波电压的存在增加了变压器和电动机的磁滞损耗、涡流损耗，谐波产生的集肤效应增加了铜损。

    谐波治理措施：①使用无源滤波器或有源滤波器；②变频器整流侧增加交流或直流电抗器，输出侧增加交流电抗器；③采用更高脉冲整流的变频器，如12脉冲、18脉冲等。

电压的高低不仅影响电网供电品质，同时对用电设备的能耗影响较大。石化企业的电气负荷主要是变压器、电动机，这些设备在电压偏高时，激磁电流也会增加，加大损耗；另外，电压偏高时，由于磁饱和，会使电压的3次谐波明显增加，也会引起一定的损耗。

表10 -8是某炼油企业在总降变调整原先过高的系统电压时记录下的全厂电气负荷变化。隋况。通过调节主变分接开关位置，将6kV侧电压由6.4kV的高位降至6.2kV，用电功率明显下降，节电率达到了1. 8%。

表10 -8主变调压时用电功率变化