石油炼化厂电能质量的一些改进建议

陈猛 张梅生

柯贝尔电能质量技术（上海）有限公司，山东垦利石化 266042

有的时候往往仅仅是会因为几个周波的电力系统出现异常或者是某个设备出现故障都有可能会造成大范围内的停车，如果严重甚至还有可能会导致安全环保事故的发生。电能质量在很大的程度上会对石油炼化企业的安全生产与经济效益产生影响。为此必须要重视电能质量与其技术管理工作。

1 当前石油炼化厂电能质量现状

石油炼化企业的生产介质为高温、高压、易燃易爆、有毒、有害以及腐蚀性，同时在生产上表现出了点多、链长、面广等特点，对电能质量提出了相当高的要求。当前石油炼化企业的电能表现出以下的特点：

石油炼化生产工艺所具有的特殊性对于供电可靠性的要求非常高，电力系统如果出现一点问题就有可能导致化工装置出现非常严重的安全事故并造成巨大的环境破坏事故。

石油炼化企业内部电网主要包括了输电、配电与发电这三个环境。因为石油炼化企业对于配电系统的可要新的要求较高，导致了如果在这个三个环境中任何一个环节出现问题，都有可能导致连续运行的石油炼化企业中的大量生产装置停工。

在石油炼化企业中负荷相对平稳，日负荷曲线的变化比较小，在生产装置正常运行之后，负荷几乎收走甚至是数月都不会出现变化。因此，主要外部能够平稳供电，不出现任何波动，通常情况下不会出现问题。

大型的石油炼化企业供电系统容量通常都是在200MV·A以上，用电负荷超过150MW，并且具有较强的自发电能力，自备发电机容量通常都在200 MW以上，和外电网连接电压等级较高，通常都是220KV，联络回路数也在两个及以上。

石油炼化企业的负荷主要都是用大型异步电动机拖动的风机、压缩机以及个宝货增安型异步电动机说拖动的机泵为主。其中电动机占用电总负荷的85%以上，同时也含有少量的同步电机。在石油炼化企业中还存在有一定数量的非线性负荷，例如变频器、UPS、直流电源等。

在石油炼化企业中，炼油催化主风机与乙烯聚合造粒机等各种大型电动机的启动虽然次数不多，但是每一次启动的时间都较长，对母线电压影响非常大，是石油炼化企业中供电系统的一个关键问题。

因为有大量异步电动机运行，所以通常都会采用电力电容器组对功率因素进行补偿。电力网结构较为复杂，供电电压等级较多，并且变配电站多且分布很散，导致了高压输电线路相当复杂，电缆配电系统也非常庞大。石油炼化企业的用电负荷基本都是一级用电负荷，起重有很多都是一级负荷中的重要负荷，并且配有UPS、EPS或事故柴油发电机等来作为安保电源。而那些特大型的石化企业往往还会配有用于紧急启动的外部热备用电源。而新建的石化电网电气自动化水平都较高，并配有相当先进的继电保护与自动装置。

大型的石油炼化企业基本都拥有自己的热电厂，热电厂的规模主要是和企业的规模以及企业所在的地域的需求有很大的关系。有一些规模较大的热电厂不仅仅是能够满足企业自身的用电需求，还能够同时向电力系统或者地方社区和企业售电。石油炼化企业的热电厂的主要作用是为石化装置提供蒸汽，所采用的汽轮机也主要是以背压式、抽汽背压式或抽汽凝汽式为主。如果电力系统发生了故障导致石油炼化企业出现了大面积停电，生产装置蒸汽用量就会出现较大幅度的波动，在这样的情况下发汽轮发电机就难以稳定的运行。这样的情况就导致了在大型的石油炼化企业中热电厂不仅仅是热电生产中心同时也是企业的变配电中心。

2 石油炼化企业电能质量改善建议

2.1 电能改善的基础性工作

首先必须要对石油炼化企业供电网络的运行状态进行掌握，对于企业的电能质量进行实时监测，掌握其变化的共同。其次，需要对其出现的变化进行分析诊断，需要在对电能质量数据进行详细分析的基础上，通过仿真软件对于电网结构所具有的固有谐振特性进行分析和计算，对于虚假的谐波干扰进行排除。再次，对系统进行合力的设计和改造，变电站的设计与投运都必须要在经过了谐波电源负荷以及电能质量要求等各方面的技术咨询之后才能够开展，对线路网络进行改造和建设都需要结合运行负荷的具体特点，这才能够有效的降低线损，防止设备损失事故的发生。最后则是开展滤波装置或者无功补偿装置的研制、调试以及现场测试，以便于更好的了解治理之后的效果，并对经验进行总结。

2.2 对谐波的治理

对谐波进行治理可以分为预防性治理与补救性治理这两个方面。谐波预防性治理的方法主要有：（1）积极的采用多脉波数的整流器，这样可以通过相位抵消或者相位多重变化来对谐波的产生进行减少；（2）对变压器的联接方式进行改变，例如绕组三角形链接就可以阻断零序3次谐波；（3）采取减小谐波磁势的旋转设计电机的设计。稀薄的补救性措施：（1）采用无源滤波器，将参数设定为对某个特定的频率形成谐振，并将其并联在非线性负荷介入电网的位置来对所产生的谐波进行吸收；（2）有源滤波器，在理论上可以对任意频率范围内的谐波进行补偿，但是价格昂贵；（3）混合型有源滤波器，同时具有有缘滤波器的优点以及其所不具备的价格优势。

2.3 对电压波动与闪变的治理

电压的波动与闪变主要是因为冲击性负荷的产生。除了对用电设备的性能进行改善外，还可以通过改善电网的供电能力与安装补偿设备来对电压波动和闪变进行控制。

改善供电能力的措施主要有：（1）对供电电压等级进行提高；（2）假设特殊大型负荷群的专用线路；（3）敏感负荷附近使用分散发电技术。而可以采用的补装装置则主要有静止无功补偿器SVC、静止无功发生器SVG、

2.4 电压中断与骤降可以采取的补救措施

如果是短时间的电压终端，则可以通过安装UPS来为负荷供电。在电压中断时，UPS能够提供几十分钟到几个小时不等的不间断供电，时间的长短主要是取决于UPS电源的电池容量大小。UPS的成本都比较高，很多时候都是只有在容量不大的重要负荷上才会使用。

如果系统发生了电压骤降故障，电压出现迅速跌落的情况时，就需要有反应速度非常快的补偿装置。当前可采用的动态电压调节器DVR能够在毫秒级内使得电压跌落补偿到正常值，使得负荷不受到电压跌落的影响。相对而言，DVR知识补偿系统中电压应为故障而丢失的那一部分，并不需要承担负荷所需要的全部电压，因此比UPS的容量要小，而成本也要低很多。

3 结语

总之，良好的电能质量对于石油炼化厂的运行是相当有利的，恶劣的电能质量对于石油炼化厂来讲很多时候都是致命的。从危害程度上来看，无论是何种电能质量问题都会为炼化厂带来巨大的危害。电能从生产到消耗是一个整体，电力系统中的发、供、用始终都处于动态的平衡之中，在其中的任何一个环节出现问题都会为电能质量带来巨大的影响。为此要有效的改善电能质量，需要电力系统所覆盖的所有单位都共同来进行努力。

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