氯堿工程電氣裝置設(shè)計及施工體會

何 暉，鄧子偉，鄭建東

（南寧化工股份有限公司，廣西 南寧 530031）

在氯堿企業(yè)技改建設(shè)工程的電氣設(shè)計中，電氣設(shè)備及主要材料的選型設(shè)計很重要，現(xiàn)場施工的細節(jié)把握同樣影響工程質(zhì)量。

1 中壓配電系統(tǒng)的設(shè)計

有許多氯堿企業(yè)的整流變都采用35 kV供電。目前，35（40.5）kV的開關(guān)設(shè)備大多采用戶內(nèi)鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備（手車式開關(guān)柜），中壓斷路器大多采用真空斷路器和六氟化硫斷路器，繼電保護裝置的配置大多采用綜合自動化繼電保護裝置。在氯堿化工企業(yè)中，采用真空斷路器較合適，相對六氟化硫斷路器，其維護工作量要小得多。此外，對35（40.5）kV金屬鎧裝手車式開關(guān)柜的配置方面還應(yīng)注意問題。

（1）保證足夠的絕緣間距。開關(guān)柜的絕緣間距應(yīng)滿足電氣間距的要求，以保證設(shè)備的安全運行。南寧化工股份有限公司曾與某開關(guān)柜制造商接觸，圖紙設(shè)計的母排寬度為100 mm，但該制造商只能提供寬度不大于80 mm的母排。經(jīng)了解，該制造商生產(chǎn)的35（40.5）kV開關(guān)柜選用80 mm寬的母排時，相-地和相間絕緣間距為規(guī)范要求的最小臨界值，在實際場合中，特別是在南方潮濕的環(huán)境下，很難滿足電氣絕緣距離要求（已出現(xiàn)過類似事故的例子），最終只好放棄選用該制造商的開關(guān)柜。

（2）選用可靠的絕緣材料。 35（40.5）kV 金屬鎧裝手車式開關(guān)柜柜間都采用穿墻式絕緣套管支撐固定母排，這些套管大多是用高分子材料制成。許多柜子在投入運行后，都會發(fā)生母排與絕緣套管之間的放電現(xiàn)象，逐漸產(chǎn)生“水樹”狀。在運行幾年后，部分柜子在該部位會發(fā)生絕緣擊穿事故 （10 kV的柜子在氯氣環(huán)境下亦有此現(xiàn)象發(fā)生）。此部位的電位梯度過陡是產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因。在35（40.5）kV開關(guān)柜的制造商中，對此問題解決得比較好的不多，這些情況應(yīng)在設(shè)計時了解清楚，以便選擇適合的制造商。

（3）根據(jù)實際情況選擇中壓手車柜（中置柜）的小車觸頭（隔離插頭）。大多數(shù)制造商的小車觸頭都采用環(huán)形觸頭（梅花型）。在氯堿企業(yè)的腐蝕環(huán)境下，早期的環(huán)形觸頭曾出現(xiàn)過觸頭的環(huán)形彈簧圈因腐蝕和金屬疲勞斷裂，觸指松脫造成事故，而鴨嘴式觸頭卻無此類事故發(fā)生。

（4）在分期建設(shè)的工程中，在同一中壓配電室內(nèi)，最好采用同一型號的開關(guān)柜，以免因開關(guān)柜型號、操作內(nèi)容的差異而發(fā)生操作安全事故，在電力部門這是一條不成文的規(guī)定。

（5）對于繼電保護裝置，其布置方式采用微機繼電保護單元集中組屏安裝在主控室內(nèi)更合適。有些企業(yè)將微機繼電保護單元分散安裝在各個中壓開關(guān)柜上，這樣的配置方式雖然接線較短，但后臺監(jiān)控設(shè)備發(fā)生故障時，不能快速進行手動分閘操作，配電室的環(huán)境條件對繼電保護裝置的運行并非很好。目前，主控室內(nèi)都安裝了空調(diào)裝置，微機繼電保護單元集中組屏安裝在主控室內(nèi)，既利于監(jiān)控操作，也可保證繼電保護裝置在適宜的環(huán)境溫度下運行，提高了繼電保護系統(tǒng)的安全可靠性。

2 低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 低壓開關(guān)柜的選型設(shè)計

開關(guān)柜現(xiàn)大多采用GGD型（固定式）和GCS型（抽屜式）等類型，該公司傾向于采用GGD型，因其故障率低、維護維修方便；而GCS型等抽屜式開關(guān)柜，維護維修復(fù)雜，抽屜接插頭易發(fā)熱而發(fā)生故障，故障率比較高。至于采用何種型式的低壓開關(guān)柜，可根據(jù)實際情況選擇。

2.2 低壓開關(guān)柜的安裝布置

由于氯堿裝置具有腐蝕性、易燃易爆的環(huán)境特征，一般采用集中安裝低壓配電柜，遠離腐蝕、易燃易爆場所。雖然電纜線路稍長，但可保證安全和延長電氣設(shè)備的壽命。

2.3 電流互感器的選型設(shè)計

電流互感器的二次電流有5 A和1 A 2種標(biāo)準(zhǔn)，過去，國內(nèi)大多采用5 A標(biāo)準(zhǔn)，上世紀(jì)80年代進口的電氣設(shè)備即采用1 A的電流互感器標(biāo)準(zhǔn)，國家某電網(wǎng)規(guī)定220 kV及以上變電站的電流互感器必須采用1 A標(biāo)準(zhǔn)。我們發(fā)現(xiàn)在采用5 A標(biāo)準(zhǔn)時，因現(xiàn)場電流表的電纜較長約100 m，當(dāng)電流表電纜截面為2.5 mm2時，現(xiàn)場電流表的指示與實際電流讀數(shù)誤差較大，如300/5電流互感器往往有幾十安培的指示誤差，且5 A標(biāo)準(zhǔn)時的電流表電纜的電能損耗較大（△W=I2R），電能計量的精度亦較低。所以，在后來的工程中，將35～0.4 kV所有的電流互感器二次電流全部改用1 A的標(biāo)準(zhǔn)，解決了電流表讀數(shù)誤差大的問題，提高了電能計量的精度，且節(jié)能。據(jù)估算，1 A標(biāo)準(zhǔn)的電流表電纜電能損耗為5 A標(biāo)準(zhǔn)的1/25。

2.4 電動機啟動方式的選擇

在電網(wǎng)參數(shù)允許的情況下電動機采用直接啟動為最好。在電動機采用降壓啟動的場合，過去采用較多的諸如星－三角啟動、自耦變壓器降壓啟動、液阻降壓等啟動方式已逐漸淘汰，而改啟用動電壓曲線較平滑，啟動性能較優(yōu)越的軟啟動器起動。在化工企業(yè)的環(huán)境中，軟啟動器的電子控制板最好采用防腐材料密封的，這樣可以延長使用壽命。在軟啟動器的配置上，軟啟動器有采用一拖一和一拖n的方式。根據(jù)化工企業(yè)機泵的運行模式，為保證設(shè)備檢修不至于影響其他機泵的正常運行，建議還是采用一拖一的方式為好。

3 電纜的設(shè)計與施工

3.1 在電纜的使用安裝和敷設(shè)過程中出現(xiàn)過的失敗案例

（1）某氯堿企業(yè)在江邊的抽水泵船的供電線路設(shè)計中，在岸上與船上之間拉一條鋼絞線，附掛YJV22的電力電纜向船上抽水裝置供電。這個設(shè)計存在2個重大缺陷，一是船體是活動的，與岸上架設(shè)的鋼絞線不可能拉緊，也是無法懸掛電纜的；二是在移動場合是不能采用類如YJV22、VV22等硬質(zhì)導(dǎo)線的電力電纜，否則，會因金屬疲勞等原因發(fā)生電力電纜事故。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB50217-2007《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，在移動場合只能采用橡膠絕緣的多股銅芯軟質(zhì)移動電纜。該缺陷幸好在施工前被發(fā)現(xiàn)，得到及時糾正。

（2）某化工企業(yè)采用4根YJV22-0.6/1kV-3*240+1*120電力電纜向配電室供電。施工者在穿越馬路段時，每根電纜分別穿1條鋼管保護，并將每根電纜的4芯并聯(lián)為一相電源線使用，在投入運行后不久，發(fā)生了電纜在護管內(nèi)燒斷的事故。這是個典型的因渦流過熱而燒壞電纜的事故。

3.2 35 kV電力電纜的選擇

在許多氯堿企業(yè)中，35 kV電力電纜得到廣泛使用，電纜有三芯電纜和單芯電纜2種規(guī)格，根據(jù)現(xiàn)場施工的難易情況，基本都是采用單芯電纜。如在某工程中，電力部門要求采用35 kV的三芯電力電纜（YJV22-21/35 kV-3*300），根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，發(fā)現(xiàn)三芯35 kV電纜直徑較大，施工比較困難，在與電力部門進行充分溝通后，最終采用了單芯電力電纜（YJV73-21/35kV-1*300）。

某企業(yè)采用測試直流泄漏電流來檢驗35 kV電力電纜的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)各制造商的電纜的泄漏電流相差很大，最后根據(jù)試驗結(jié)果選擇制造商，從而保證了采購35 kV電力電纜的質(zhì)量。

3.3 電纜附件的選擇

根據(jù)多年的實際運行經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，熱收縮電纜附件在10 kV及以下時的性價比較高，使用效果較好。而熱收縮電纜附件在35 kV電纜上使用特別是在戶外場合，效果就不很理想，一般使用壽命為一年半到3年。在設(shè)計選型中，35 kV的電纜附件宜采用冷收縮型，雖然冷收縮電纜附件價格較高，但是使用壽命較長（10年以上），效果比較好。

3.4 電纜護管的選擇

目前，大多數(shù)暗埋敷設(shè)的電纜大多采用CPVC管和UPVC管保護，CPVC管與UPVC管的區(qū)別是，CPVC管的軟化溫度為92℃，UPVC管的軟化溫度為81℃，而CPVC管的價格成本基本上是UPVC管價格的2倍以上，2種管材的抗壓強度基本一致。有部門強調(diào)電纜護管必須采用CPVC管，從實際運行情況看，電力電纜外層護套的運行溫度基本上不超過60℃，且埋設(shè)在地下時，散熱情況還不錯，不會達到81℃，UPVC管作為電纜護管時的使用情況良好，與CPVC管的使用情況基本一致。據(jù)了解，現(xiàn)市場上大多數(shù)用于電纜護管的CPVC管均不是真正的CPVC管，即軟化溫度都達不到92℃。電纜護管采用UPVC管，工程造價可以降低，設(shè)計基本上都采用UPVC管。

3.5 電力電纜的施工

有些人認為，過去使用的中壓電力電纜大多是油浸紙絕緣的，很怕潮濕，現(xiàn)在，基本上都采用交聯(lián)聚乙烯絕緣和聚氯乙烯絕緣的電纜，應(yīng)該是不怕受潮的。其實這是個很大的錯誤認識，中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜也是很怕潮濕的，如果在施工時，只是簡單地處理電纜端部的受潮部位，而電纜內(nèi)部（中部）的受潮情況沒有處理，在制成電纜頭后，一般都能通過預(yù)防性試驗，投入運行時一般也不會發(fā)現(xiàn)異常，但當(dāng)運行一兩年后，在電場的作用下，電纜內(nèi)部的潮氣就會在電纜的絕緣層上產(chǎn)生“水樹”狀，發(fā)生絕緣擊穿事故（我們已經(jīng)歷多起此類事故）。所以，在中壓電力電纜施工時，要注意不要弄破電纜的外護層，防止水分進入電纜的絕緣層，保存保管電纜時也要作好防潮。在安裝電纜附件前還應(yīng)“干燥”電纜內(nèi)部，根據(jù)多年的經(jīng)驗，采用真空法干燥電纜效果很好。

對于供電等級為二級的氯堿企業(yè)，供電的可靠性不言而喻，而電纜的質(zhì)量就顯得非常重要。目前，市場上的電纜質(zhì)量參差不齊，有些制造商的產(chǎn)品存在質(zhì)量問題，如（1）電纜芯線截面積不足，按國家標(biāo)準(zhǔn)，電纜芯線截面積不能超過標(biāo)稱截面積的±5%，一些制造商的電纜芯線截面積只有標(biāo)準(zhǔn)截面積的85%左右，更甚者，只有75%；（2）電纜導(dǎo)體材料不滿足國標(biāo)的要求，有些制造商將回收的廢舊雜銅用于電纜制造，這樣，導(dǎo)體銅材就達不到國標(biāo)99.9%T2銅的標(biāo)準(zhǔn)，電纜的電阻率就會增加。有一氯堿企業(yè)使用了芯線截面積不足的電纜，投入運行半年左右，就發(fā)生了電纜發(fā)熱、絕緣擊穿短路事故。所以，加強電纜到貨時的驗收工作，是保證工程順利投運的重要一環(huán)。

3.6 屏蔽控制電纜的使用

隨著化工企業(yè)越來越多地使用DCS，電氣專業(yè)與過程自動化專業(yè)（儀表專業(yè)）的聯(lián)系越來越多，原大多采用普通的控制電纜，出現(xiàn)了一些干擾誤動現(xiàn)象。我們在設(shè)計時注意到這個問題，改用屏蔽型控制電纜，避免了這一現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 接地裝置的設(shè)計

在氯堿建設(shè)工程中，各種設(shè)備的接地裝置都要求獨立設(shè)置，但在現(xiàn)實中，因受現(xiàn)場場地條件的限制，往往難以實現(xiàn)。根據(jù)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB16895.3—2004/IEC60364-5-54：2002《建筑物電氣裝置 第5-54部分：電氣設(shè)備的選擇和安裝接地配置、保護導(dǎo)體和保護聯(lián)接導(dǎo)體》中有關(guān)規(guī)定，將各種接地網(wǎng)連成一體，即地下各網(wǎng)互相連接，各接地裝置的引下點在地中距離相隔大約15 m，接地電阻標(biāo)準(zhǔn)取各接地網(wǎng)的接地電阻最小值，一般為1 Ω左右，在已完成的工程中效果良好。

5 防爆與防腐電器的選擇

化工企業(yè)許多場合為易燃易爆、腐蝕環(huán)境，選擇好的防爆、防腐電器很重要。目前，防爆、防腐電器外殼基本上都是采用鋼、鑄鐵、鑄鋁、不銹鋼、全塑型（玻璃纖維增強不飽合聚酯樹脂）制成。根據(jù)多年的經(jīng)驗，在氯堿化工企業(yè)中采用全塑型（玻璃纖維增強不飽合聚酯樹脂）防爆、防腐電器效果較好。

6 其他

在氯堿建設(shè)工程設(shè)計工作中，建設(shè)方的工程師最好能融入設(shè)計工作過程，與設(shè)計師多多交流，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，及時提出意見，或參與設(shè)計。這樣就可以提早發(fā)現(xiàn)設(shè)計上的錯誤和不妥之處，避免不必要的返工和浪費，提高設(shè)計的質(zhì)量和工程投運的成功率。