油田转油站节能配电设计

向学会（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

转油站的配电设计主要分照明配电和动力配电两部分。通过采用一系列节能措施，从源头实现节能，达到减少投资、降低能耗的目的。

1 照明配电系统设计

转油站的照明配电主要有泵房、计量间、值班室、加药间、维修间、采暖房等房间的照明及室外场区的照明。照明配电系统节能主要有照明节能设计和照明设备日常维护管理两方面。

1.1 照明节能设计

1）设定照度值。主泵房内有天然采光，离地0.8 m水平面，工作照明中混合照明最低照度300 lx，一般照明最低照度为100 lx，事故照明为10 lx；控制屏，工作照度100 lx，事故照明5 lx；机修间，混合照明200 lx，一般照明60 lx；主控制室，控制室水平面，一般照明200 lx、500 lx，事故照明30 lx。实际设计中允许照度值与标准值有±10%的偏差[1]。

2）照明方式。综合利用一般照明加局部照明的混合照明方式，充分利用自然光。

3）供电方式和线路选择。照明系统应优先采用三相四线制方式供电，线损比单相两线制和两相三线制低；线路的选用在考虑满足载流量和机械强度要求的同时，还应从经济角度出发，应使照明线路电流密度小于经济电流密度。

4）照明控制。根据需要选用合适的控制开关（可以是非电阻式调光的，也可以是时控的）。场区的道路照明应实行自动控制和半夜灯控制。

5）选用高效节能电光源及其照明电器附件。照明光源宜采用三基色细管径直管荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯。光源点距地面高度在4 m及以下时宜选用细管径荧光灯；高度较高的厂房（6 m以上）可采用金属卤化物灯，无显色要求的可用高压钠灯。在泵房及计量间照明中，应优先选用高强度气体放电灯或节能荧光灯。高压钠灯比高压汞灯节电60%，比白炽灯节电80%。值班室、加药间等房间应选用节能灯（三基色紧凑型荧光灯、细管径三基色日光灯），可节电25%。

低损耗、性能优的光源电子附件包括：电子整流器、电子变压器、电子触发器等。荧光灯采用的电子镇流器可使照明系统的光效提高15%，节电率通常在20%以上，每只电子镇流器的功耗只有2.5 W，功率因数可达0.9 以上，同时线路的损耗也会相应地减少，并且具有启动速度快、无噪音、无频闪的优点。

6）选用高效率、配光合理的照明灯具。灯具的选择应根据使用方法和使用环境的不同在满足眩光和配光要求的条件下，选用高效且安装维护方便的灯具，同时还应达到与建筑相协调一致的目的。泵房及其他普通房间高度一般在5 m以下，应选用广照型配光灯具和各类荧光灯具，灯具材料应选用抛光铝。泵房、计量间属于二级防爆场所，所以照明灯具及开关应是防爆的。

7）应用照明节电器。在照明节电器的允许范围内，电网电压高出220 V 标准值越大节能的效果就越明显。假定有1 台单相电感式日光灯节电器，负荷为100 支36 W日光灯，供电电压为220 V，节电器的输出电压为稳定的198 V。设每只电感镇流器的有功消耗为6 W，使用照明节电器前，消耗的有功功率为4200 W，使用照明节电器后，消耗的有功功率为3654 W，使用后降低功耗546 W。若每天开灯时间为24 h，电价为0.5 元/kWh，1年365天，节电器使用寿命在10年以上，使用1 台节电器，1年可节省电费2391.48 元，1 台节电器售价为2000元左右，1年即可收回投资成本。

1.2 照明设备日常维护管理

1）定期清洁照明灯具，并依据正常维护程序更换光源。

2）定期检查照明灯具的灯罩，若其老化或变色，应予以及时更换，以提高透光效率。

3）用便于维护、清洁的新型灯具更换老式或损坏的灯具。

4）可分区域分别进行装表计量和考核用电，能有效节约电能。

2 动力配电系统设计

转油站动力配电系统涉及到变压器、电动机等器件，节能配电设计主要在变压器和电动机两方面下功夫。变压器中可用节能变压器替代高耗能变压器；在电动机上可应用电动机节电器、变频器等措施。

2.1 变压器的有功功率损耗

为减少变压器的有功损耗可采用以下措施：

1）应选用节能型变压器，如S9、SL9及S11等型油浸变压器和干式变压器，它们都是采用优质冷轧取向矽钢片，由于“取向”处理可以减少铁芯的涡流损耗；45°全斜接缝结构，使接缝密合性好，以减少漏磁损耗[1]。

2）选用阻值较小的绕组，可采用铜芯变压器；变压器的负载率应在75%～85%为宜。

3）为减少变压器损耗，当容量大而需要选用多台变压器时，在合理分配负荷的情况下尽可能减少变压器的台数，选用大容量的变压器[2]。如需要装机容量为1600 kVA，可选用2 台800 kVA，不选4台400 kVA。因为选用前者可节能2.52 kW（全按β=100%，同等条件，S11-M型变压器）。

2.2 采用电动机节电器

鼠笼交流电动机是转油站的主要动力源，也是电网中主要的耗能设备，电动机消费的电能中有相当部分是以发热、铜损、铁损与振动等形式浪费掉的。所以，为减少电动机能耗，可采用电动机节电器。

节电器是由中央控制器（CPU）、可控硅、晶闸管等原件组成，运用数字控制理论和技术，对电动机设备运行情况进行实时检测。在不改变电动机转速的前提下，动态的调整电动机运行过程中的电压与电流，保证电动机的输出转矩与实际负荷需求精确匹配，能有效避免电动机因出力过度造成的电能浪费，具有很好的动态节电控制功能，能有效地降低电动机的铜损、铁损，改善电动机的启动、停机性能，延长电动机的使用寿命。节电率一般可达10%～40%，一般投资回收期在4～8个月。

如：某节电器应用在C630 车床上，电动机型号为J02-140M-4L，额定电压为380 V，额定功率为11 kW，Y 形接法。经过1年多使用，测试数据见表1。

表1 测试数据

由表1 可见，节电率达8%～70.9%，节能效果明显。

2.3 应用变频器

变频器在各个转油站已普遍应用，热洗泵、掺水泵、外输泵变频的应用为转油站的节电做出了很大贡献。以某转油站为例，2010年该站安装了1台一拖三外输泵变频器，自投运以来节能效果明显。如2#外输泵，泵型号为YD150-150×3，流量150 m3/h，扬程150 m，转速2950 r/min；电动机型号为YB280M-2，电压380/660 V，电流166/95.9 V，容量为90 kW，转速2970 r/min。按工频和变频运行的参数见表2。

由于各个转油站的节电率不同，平均节电率按40%计算，每天平均用电2000 kWh，1 天可节电800 kWh，1年节电29.2×104kWh，工业电费按0.5元/kWh计算，年节约电费14.6×104元。1台变频器设备投资按1000元/kW计算，转油站的电动机一般在75～90 kW之间，设备投资7.5～9万元，加上其他费用，初步投资大约在14～15 万元。这样，1 台变频器回收期在1年左右。

表2 2#外输泵工频、变频运行参数

3 结论

1）油田转油站的节能在照明配电上采用科学的照明节能设计，包括设定照度值，确定照明方式，选择供电方式和线路，确定照明控制手段，选用照明灯具、光源、节电器及其照明电器附件，以及日常维护管理，取得了一定的节能效果。

2）转油站的节能在动力配电上，采用减少变压器的有功功率损耗，应用电动机节电器及变频器等方法。电动机节电器节电率一般可达10%～40%；变频器的应用年节约电费14.6×104元。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50034—2013 建筑照明设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[2]李翠红.论电气设计中的配电节能[J].科技资讯,2007,19(32):52-53.