淺談大型煤化工項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)與主設(shè)備選型

王明康

摘 要：現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目投資額度大，自動(dòng)化程度高，對生產(chǎn)穩(wěn)定性、安全性要求很高。電氣系統(tǒng)是整個(gè)工藝生產(chǎn)系統(tǒng)的動(dòng)力來源和基礎(chǔ)，一旦停電，就會(huì)造成化工生產(chǎn)全線停車，原料的大量消耗、人工的消耗以及異常工況下有毒有害介質(zhì)的排放，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)對環(huán)境的影響也是不可估量的，因此，供電系統(tǒng)的安全可靠就顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)計(jì) 煤化工 設(shè)備選型

中圖分類號：TU85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（a）-0047-02

大型煤化工項(xiàng)目用電負(fù)荷設(shè)計(jì)越來越大，供配電設(shè)備容量也越來越大，電壓等級也越來越高，對電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都提出了新的考驗(yàn)。

在大型煤化工項(xiàng)目中電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)包括總降變電站、自備電廠、各化工生產(chǎn)裝置區(qū)變電所、全廠供電外線系統(tǒng)、動(dòng)設(shè)備的動(dòng)力配電及照明配電、防雷及接地、電氣設(shè)備及材料選擇等多個(gè)方面，下列對此做簡單闡述。

1 總變電站的設(shè)計(jì)

總變電站是集變，配電于一體，功能多樣的綜合變電站，為全廠電力系統(tǒng)的核心，總電源進(jìn)線為110kV雙電源進(jìn)線?？傋冸娬緝?nèi)設(shè)一座110/35kV主變壓器2臺(tái)，110kV配電裝置（GIS）一座。

總變站用電系統(tǒng)采用10/0.4kV干式變壓器為總變范圍內(nèi)的低壓負(fù)荷和二次裝置、生活、辦公、消防暖通等用電設(shè)備提供電能。

35kV作為整個(gè)化工項(xiàng)目的動(dòng)力樞紐部分，分4段布置，配電柜采用柜頂雙母線高壓配電柜或GIS配電裝置，其中4段母線為檢修母線，1、2、3段母線為化工裝置區(qū)35/10kV變電所提供電源。

110kV采用室內(nèi)GIS布置，110kV系統(tǒng)采用雙母線接線方式。在GIS室設(shè)計(jì)配置氣體探測和通風(fēng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，保證SF6意外泄露能及時(shí)排出，避免對人身造成傷害。同時(shí)GIS設(shè)備需配置微水檢測系統(tǒng)在線檢測SF6氣體的運(yùn)行工況，及時(shí)提醒運(yùn)行維護(hù)人員。

2 繼電保護(hù)和自動(dòng)配置

（1）線路保護(hù)。110kV線路保護(hù)按單套保護(hù)配置，保護(hù)具有完善的主保護(hù)和后備保護(hù)功能。

（2）系統(tǒng)保護(hù)。保護(hù)系統(tǒng)是從機(jī)組整體出發(fā)，使?fàn)t、機(jī)，電及各裝置區(qū)變電所之間相互配合，及時(shí)處理異常工況或用閉鎖條件限制異常工況發(fā)生，避開事故擴(kuò)大或防止誤操作，保證人身和設(shè)備的安全。

（3）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)除了對總降變范圍內(nèi)的電氣設(shè)備實(shí)施“五遙”以外，通過光纖通訊還可對數(shù)公里以外裝置區(qū)變電所高壓設(shè)備進(jìn)行“五遙”，實(shí)現(xiàn)裝置區(qū)變電所的無人值守。

（4）在高壓配電裝置采用先進(jìn)的微機(jī)五防系統(tǒng)防誤閉鎖，具有模擬操作智能判斷、語音提示、自動(dòng)生成操作票并進(jìn)行更改及刪除、替換等功能；閉鎖作用貫穿于操作過程始終，杜絕各種誤操作事故的發(fā)生。

（5）故障錄波系統(tǒng)，通過故障錄波裝置能夠準(zhǔn)確進(jìn)行故障元件診斷、事故后數(shù)據(jù)分析、保護(hù)動(dòng)作行為評價(jià)等功能完善的電網(wǎng)故障信息綜合分析系統(tǒng)。

（6）廠用電快速切換裝置的應(yīng)用可以在事故情況下以及正常情況下完成兩路供電電源之間快速、可靠的切換，保證負(fù)荷的不斷電運(yùn)行。

不同于傳統(tǒng)的備自投裝置，快切裝置具有檢查同期的快速切換、同期捕捉切換和檢查殘壓的切換功能。優(yōu)先檢同期，進(jìn)行快速切換?？烨醒b置具有正常情況下的手動(dòng)切換，事故和不正常情況下的自動(dòng)切換功能、手動(dòng)切換加閉鎖功能，可以在操作臺(tái)上進(jìn)行，也可以在裝置面板上進(jìn)行操作，自動(dòng)切換由保護(hù)啟動(dòng)或裝置檢測到不正常情況后自行啟動(dòng)，不正常情況包括工作電源開關(guān)誤跳和廠用母線失壓。手動(dòng)切換方式可選并聯(lián)和串聯(lián)，自動(dòng)切換方式可選串聯(lián)和并聯(lián)。

（7）絕緣油在線檢測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測運(yùn)行中的絕緣油工況，可生成歷史曲線并存入數(shù)據(jù)庫，作為運(yùn)行維護(hù)和故障分析的重要依據(jù)。

3 自備電站電氣系統(tǒng)

根據(jù)全廠的用汽、用電負(fù)荷和運(yùn)行方式，配置多臺(tái)小型機(jī)組，一般為50MW左右的空冷汽輪發(fā)電機(jī)組。機(jī)組采用與10/35kV升壓變的單元接線方式。同期裝置和勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)等自動(dòng)裝置和發(fā)變組保護(hù)裝置應(yīng)采用知名廠家生產(chǎn)的最新產(chǎn)品，發(fā)電機(jī)組及廠用電系統(tǒng)接入熱電站的電氣綜合自動(dòng)化，并與總降變電站做通訊連接。

通過升壓變35kV管母與總降變電所的35kV母線連接，為全廠提供正常運(yùn)行工況下的電能供給。自備電站廠用電根據(jù)機(jī)爐數(shù)量配置配電所室。

4 裝置變電所

（1）化工裝置區(qū)變電站為10kV，380V配電系統(tǒng)，多設(shè)計(jì)為單母線分段接線方式，380V系統(tǒng)分段數(shù)量根據(jù)化工裝置區(qū)的系列數(shù)量對應(yīng)配置。

（2）除一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷外，生產(chǎn)裝置區(qū)有一、二級負(fù)荷的10kV配電裝置，均采用取自不同配電母線段的雙回路電源供電，單母線分段分列運(yùn)行，母聯(lián)開關(guān)設(shè)自投裝置，每回路均能帶100%負(fù)荷。

（3）有一、二級負(fù)荷的10/0.4kV降壓變電所，10kV變電所采用取自不同配電母線段的雙回路電源供電，2臺(tái)變壓器，低壓單母線分段運(yùn)行，對有一級負(fù)荷的母聯(lián)設(shè)電源快切裝置。一臺(tái)變壓器故障時(shí)，另一臺(tái)能帶2臺(tái)變壓器的100%負(fù)荷。

（4）三級負(fù)荷可采用單回路供電，單臺(tái)降壓變壓器，變壓器負(fù)荷率通?？砂?0%～80%左右選擇。

（5）裝置區(qū)變電所綜合保護(hù)。裝置應(yīng)具有獨(dú)立性、完整性、成套性、被保護(hù)設(shè)備包括電動(dòng)機(jī)、變壓器、饋線及電容器等，在裝置內(nèi)應(yīng)具有被保護(hù)設(shè)備所必需的保護(hù)功能。

（6）低壓負(fù)荷的分級。為了保持接觸器在晃電情況下短時(shí)間的吸合狀態(tài)，保證重要生產(chǎn)裝置不停機(jī)，低壓電動(dòng)機(jī)控制回路加入了抗晃電模塊，這會(huì)造成同一母線負(fù)荷同時(shí)啟動(dòng)，導(dǎo)致母線電壓拉低、整條母線停電，為此，應(yīng)對低壓設(shè)備做好分級，根據(jù)分級合理的整定配置。

5 特殊電源裝置的使用

（1）UPS電源裝置。UPS不間斷電源為重要的用電負(fù)荷供電，包括工業(yè)計(jì)算機(jī)、重要電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力電源，也作為電控設(shè)備的二次控制電源，保證重要設(shè)備的抗晃電性能。endprint

（2）直流系統(tǒng)供電包括事故潤滑油泵工作電源，可交流失電情況下保證重要設(shè)備安全停機(jī)；也作為高壓控制回路提供合閘、控制電源。

（3）柴油發(fā)電機(jī)與保安電源。由柴發(fā)和保安段配電柜組成了保安電源系統(tǒng)，通常也是作為汽輪機(jī)等大型機(jī)組事故停機(jī)情況下保證安全停機(jī)的電源系統(tǒng)，通過雙電源組成與廠用電互為備用電源，為重要負(fù)荷提供事故情況下供電。

6 照明

按照明方式可分為：一般照明、局部照明和混合照明。按種類可分為：正常照明、應(yīng)急照明、障礙照明等。其中應(yīng)急照明包括備用和應(yīng)急疏散指示燈。

煙囪、高塔等設(shè)施應(yīng)加裝障礙指示燈。

應(yīng)急照明原則上采用EPS供電，應(yīng)急照明時(shí)間應(yīng)不低于30min。

7 節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）大型化工廠照明用電負(fù)荷大，宜采用LED照明，同時(shí)配合光控加時(shí)控方式自動(dòng)控制開閉時(shí)間。

（2）風(fēng)機(jī)、水泵宜采用變頻器控制可有效地減少電能消耗。

（3）使用新型高效節(jié)能電機(jī)、電氣設(shè)備。

（4）在各裝置區(qū)變電所10kV系統(tǒng)安裝無功補(bǔ)償裝置，能有效提高系統(tǒng)功率因數(shù)，維持系統(tǒng)電壓。

8 接地系統(tǒng)

110kV系統(tǒng)經(jīng)小電阻接地或經(jīng)隔離開關(guān)接地；6/10kV系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈或電阻接地或不接地；380V系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地。

生產(chǎn)裝置內(nèi)一般采用共用接地裝置，即工作接地、保護(hù)接地、防雷接地、防靜電接地連接在同一接地網(wǎng)上的綜合接地系統(tǒng)，滿足設(shè)備工作接地對接地電阻的要求。電氣專業(yè)的共用接地裝置還需與自控接地、通信接地連在一起，并滿足上述專業(yè)對接地電阻的要求。

易燃易爆介質(zhì)在化工廠有著廣泛的應(yīng)用，管道防靜電跨接作為一項(xiàng)重要防靜電技術(shù)措施，必須引起設(shè)計(jì)施工人員的高度重視。

9 設(shè)備的選擇

電氣設(shè)備和材料的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均應(yīng)不低于國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備和材料的選擇均滿足當(dāng)?shù)氐牡乩怼庀髼l件，以及周圍環(huán)境化學(xué)腐蝕、氣體或粉塵爆炸、風(fēng)沙污穢等環(huán)境條件對電氣設(shè)備的要求，對防護(hù)、防爆特性做出必要的要求。GIS裝置、變壓器、微機(jī)繼電保護(hù)等自動(dòng)裝置，高壓電纜、管型母線等重要設(shè)備材料宜采用業(yè)界知名品牌。

10 結(jié)語

大型煤化工項(xiàng)目關(guān)乎地區(qū)能源安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，電氣系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)和安全穩(wěn)定運(yùn)行對生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行有著極其重要的作用。電氣系統(tǒng)作為一個(gè)公用基礎(chǔ)支持系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，卻因?yàn)榉?wù)于不同的行業(yè)有著自身的特點(diǎn)，通過上述介紹我們可以從供電系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)上進(jìn)行把握，設(shè)計(jì)出適合煤化工行業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的電氣系統(tǒng)。

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