化工企業(yè)的供配電設(shè)計

尹東華

摘要：化工企業(yè)的供配電一直是供配電領(lǐng)域較為典型的，需要在依據(jù)供配電設(shè)計的規(guī)范諸如《低壓配電設(shè)計規(guī)范》《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等的同時，結(jié)合《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》的要求進行整合設(shè)計。

本文根據(jù)最新規(guī)范的要求，對化工類廠房的電氣消防設(shè)計，進行了全面的總結(jié)，為指導(dǎo)后續(xù)工程設(shè)計，提供整體思路。

關(guān)鍵詞：供配電;化工企業(yè)供電;消防供配電

1 化工企業(yè)供配電的特點

1.1供電等級要求高

化工企業(yè)由于涉及的介質(zhì)一般具有爆炸危險性，同時工藝的生產(chǎn)過程具有連續(xù)性。停電對于物料的反應(yīng)起到重大的影響。故對連續(xù)運行的石化企業(yè)來說，對供配電的可靠性要求是非常高的，一些重要的負荷均為一級負荷，僅幾個周波的電力系統(tǒng)故障就能造成大量生產(chǎn)裝置停工，甚至造成重大損失和傷亡。

1.2負載穩(wěn)定

石化企業(yè)的負載是相對平穩(wěn)的，連續(xù)運行曲線的變化很小，生產(chǎn)裝置穩(wěn)定投產(chǎn)后，負載一般維持在一定水平。

1.3負載以交流電動機為主

石油化工單位的負載主要是以大型異步交流電動機拖動的風(fēng)機、攪拌器、水泵、壓縮機為主。由于石油化工企業(yè)供配電系統(tǒng)內(nèi)具有大量交流異步電動機的運行，且功率因數(shù)一般在0.8～0.9之間，因此，需要進行無功補償。當(dāng)采用電容器補償時，電力電容器組宜安裝在主變電所或多區(qū)域變電所內(nèi)，采用就地補償和集中補償集合的方式。

1.4大型設(shè)備的啟動沖擊大

壓縮機等大型電動機的啟動雖然次數(shù)很少，但啟動沖擊大，是影響企業(yè)供配電系統(tǒng)穩(wěn)定的重要因素。所以，大型設(shè)備的啟動是供配電設(shè)計時不得不考慮的問題。

1.5具有自備電廠

很多石化企業(yè)都具有企業(yè)自己的自備電廠，其規(guī)模與企業(yè)的裝機規(guī)模及當(dāng)?shù)貓@區(qū)的用電負荷缺口有關(guān)，像山東鄒平某大型化工企業(yè)除了發(fā)電自用外還能為本地其它企業(yè)提供一定電力和保安電源。石油化工企業(yè)的自備電廠的主要作用是為企業(yè)內(nèi)提供汽源，因此汽輪機多以背壓式、抽汽背壓式或抽汽凝汽式為主。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障造成石化企業(yè)大面積停電，生產(chǎn)裝置會立即停止用汽，各發(fā)電動機很難保證此時的穩(wěn)定運行。通常大型石化企業(yè)的熱電廠既是企業(yè)供配電系統(tǒng)的中心。

1.6負荷容量隨裝置的新建逐步增大

石油化工企業(yè)電力系統(tǒng)的另一個重要特點是，隨著企業(yè)的發(fā)展，企業(yè)向上下游擴展，新增上下游產(chǎn)業(yè)鏈的化工裝置及改造擴容是石化企業(yè)司空見慣的事情，因此在設(shè)計石化企業(yè)內(nèi)供配電系統(tǒng)時一定要考慮留有足夠的擴展余地。

2石油化工企業(yè)供配電設(shè)計

2.1供配電網(wǎng)絡(luò)電壓等級的選取

根據(jù)石油化工企業(yè)發(fā)展負荷擴展余量大的特點，最高一級供電電壓的選取，除了考慮附近電網(wǎng)電壓等級外，還應(yīng)考慮到企業(yè)的發(fā)展。例如，對于運行容量在50MVA左右及以上的企業(yè)，按照我國電壓等級的劃分，常規(guī)企業(yè)選取35kV電壓等級較為合適，但是對于石油化工企業(yè)，選取110kV甚至220kV作為第一級電力網(wǎng)絡(luò)電壓更合適。

2.2供配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

宜采用總變電所和區(qū)域變電所結(jié)合的方式進行配電，全廠一個主變電所，一個或多個區(qū)域變電所進行供電。主變電所內(nèi)設(shè)置高壓無功補償，分變電所內(nèi)設(shè)置低壓無功補償和低壓設(shè)備配電室室。

2.3雙電源和保安電源的設(shè)置

石油化工企業(yè)由于停電時，可能會造成人身傷害時，同時停電將在經(jīng)濟上造成較大或重大損失，另外停電將影響企業(yè)的正常運行，故均采取雙路電源供電。雙路供電供到總變電所一級。

另外，對于一些特別重要的負荷，比方說消防水泵及突然停電后造成重大損失的負荷，應(yīng)該設(shè)置柴油發(fā)電機作為保安電源，或者設(shè)置柴油消防泵。另外對于一些特別重要的電機，可以設(shè)置專用動力EPS作為一個或幾個電機的保安電源。

2.4低壓配電的設(shè)計要點

2.4.1設(shè)計過程中一般以200KW為界線，200KW以上的電動機用中壓，200KW以下的用低壓，傳統(tǒng)的低壓都用220/380V系統(tǒng)。

2.4.2老化工企業(yè)高壓電機大都使用6kV等級，因此中壓供電系統(tǒng)也是6kV等級，隨著電氣設(shè)備制造業(yè)技術(shù)水平的提高，現(xiàn)在10kV電機的質(zhì)量是安全穩(wěn)定可靠的，因此建議使用10kV供電系統(tǒng)，并使用10KV高壓電動機。

2.4.3用電負荷分類：用電負荷等級可以分為三類：一類是普通負荷，如辦公生活用電及一些不重要的負荷用電，這些負荷屬于三級負荷，一般選單電源供電即可滿足要求;另一類是生產(chǎn)裝置的用電設(shè)備，停電時可使化工裝置停產(chǎn)或減產(chǎn)，這一類屬于二級負荷，化工企業(yè)大部分屬于這一類;最后一類是化工裝置中的重要設(shè)備，停電可造成裝置的損壞或設(shè)備報廢等，這其中還有部分設(shè)備特別重要，停電可致使有毒有害氣體泄漏，引起火災(zāi)或爆炸等危害，這后一類設(shè)備屬于一級負荷。

2.4.4干式變壓器的配置：建議均采用兩兩成對設(shè)計，互為備用的方式進行供電設(shè)計，對于裝置中的成對負荷，均布在兩個成對的變壓器上。

2.4.5抗晃電設(shè)計：

普通低壓電動機控制回路的防晃電措施：低壓電動機在化工裝置中的使用量很大，要使低壓電動機在晃電后自動運行，需在控制回路采取措施?？尚械姆椒ㄓ校菏褂每够坞婋姍C保護器;使用常規(guī)時間繼電器，將時間繼電器的延時斷開觸點串接在起動回路中;使用交流UPS電源或直流電源作為電動機控制回路電源，交流停電時，控制電源不停電;設(shè)計使用單獨的PLC控制柜解決晃電問題。

變頻器控制設(shè)備的防晃電措施

變頻器調(diào)速電機的抗晃電措施：變頻器對電壓的變化更為敏感，有時系統(tǒng)稍有波動，即使變頻器控制的設(shè)備停機。解決變頻器晃電停機有兩個方案：對于普通的變頻器控制的設(shè)備，可利用變頻器自身的參數(shù)設(shè)置菜單將變頻器低電壓報警停機功能解除，在控制回路采取晃電控制措施。當(dāng)電壓恢復(fù)后，變頻器會自檢，當(dāng)檢測到起動條件具備時可自動起動;對于變頻器控制的特別重要的設(shè)備（不允許停機的設(shè)備）可采用DCBANK（直流支撐系統(tǒng)）為變頻器供電，當(dāng)檢測交流停電后，并接于變頻器直流母線的DCBABK系統(tǒng)立即投入運行，使變頻器的逆變部分繼續(xù)工作，機械設(shè)備不停機，當(dāng)電源恢復(fù)后，DCBANK系統(tǒng)自動退出運行。

2.5繼電保護定值的整定

繼電保護定值整定是關(guān)系到供電系統(tǒng)安全的重要環(huán)節(jié)，只有定值設(shè)計合理，才能在系統(tǒng)內(nèi)部故障時，準確、可靠、快速、有選擇的將故障設(shè)備切除，保證系統(tǒng)的安全運行。

關(guān)于上下級定值的配合，對于末端設(shè)備保護定值的設(shè)計在保證被保護設(shè)備安全的前提下盡量將定值取小，而上一級設(shè)備的定值在保證設(shè)備安全的前提下適當(dāng)加大，即增大級差和時間差，盡量避免越級跳閘，縮小停電范圍。

有時靈敏度、選擇性、可靠性是不能兼顧的，要根據(jù)實際情況取舍。當(dāng)一路外電源停電時，母線備自投開關(guān)的動作順序，不同的設(shè)計人員會有不同的處理方式。

2.6爆炸危險區(qū)域

由于化工企業(yè)的原材料復(fù)雜且多樣化，部分材料屬于危險爆炸性的材料粉末，因此，設(shè)計人員在進行材料分放的過程中，要根據(jù)化學(xué)材料的性質(zhì)和成分進行相應(yīng)的區(qū)分，防止化學(xué)材料受外界因素影響而產(chǎn)生的爆炸性氣體對周圍環(huán)境產(chǎn)生的危害，設(shè)計人員要對爆炸危險區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備和材料進行相應(yīng)的保護措施，以免材料產(chǎn)生化學(xué)性質(zhì)，嚴重影響著化工企業(yè)的正常運行。

2.7計算負荷

化工企業(yè)在供配電系統(tǒng)設(shè)計的過程中，一般采用負荷計算的方法，負荷計算的方法有效的保證了計算結(jié)果的精準性，在計算數(shù)據(jù)時，還要重視短路電流的計算，有效的保證了化工企業(yè)供配電系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)。結(jié)合系統(tǒng)所提供的所有數(shù)據(jù)和參數(shù)進行參考，合理的制定出供配電系統(tǒng)的計算負荷方案。

3 結(jié)語

結(jié)論目前，隨著我國社會經(jīng)濟生產(chǎn)能力以及在科學(xué)技術(shù)方面的迅猛發(fā)展，化工企業(yè)供配電應(yīng)用技術(shù)日益成熟，在實際設(shè)計過程中應(yīng)考慮到化工企業(yè)的供電特點，并根據(jù)供電特點擬定供電方案，并根據(jù)化工企業(yè)爆炸危險區(qū)域較多的特性合理選擇防爆電氣設(shè)備。

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