石油化工企業(yè)消防用電的供配電設(shè)計(jì)探討

李二郎福

摘要：合理設(shè)計(jì)電氣供配電系統(tǒng)，保證消防用電的可靠性是預(yù)防火災(zāi)發(fā)生的重要措施之一。本文論述了石油化工企業(yè)消防用電的供配電設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：石油化工;消防用電;供配電設(shè)計(jì)

火災(zāi)事故不僅危害石化企業(yè)的人員及財(cái)產(chǎn)安全，而且易引發(fā)爆炸等重大安全事故。因此，預(yù)防火災(zāi)事故，確保人身和財(cái)產(chǎn)安全，防止爆炸等次生災(zāi)害，在工程設(shè)計(jì)中尤為重要。設(shè)計(jì)中應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，防止火災(zāi)的發(fā)生。電氣專業(yè)可通過(guò)合理確定消防用電負(fù)荷等級(jí)，正確設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)、柴油泵等第二動(dòng)力源，優(yōu)化切除非消防電源措施等，完善供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證消防負(fù)荷供電的可靠性。

一、石化企業(yè)供配電特點(diǎn)

1、可靠性要求高。對(duì)連續(xù)運(yùn)行的石化企業(yè)來(lái)講，其對(duì)供配電可靠性要求較高，僅僅幾個(gè)周波的電力系統(tǒng)發(fā)生相應(yīng)故障，就可能會(huì)導(dǎo)致較大規(guī)模的裝置設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至引發(fā)災(zāi)難性結(jié)果，所以對(duì)供配電系統(tǒng)可靠性要求高。

2、安全性要求高。對(duì)電力系統(tǒng)的控制方法擬定及電氣設(shè)備的選擇，安全性有其重要影響。石化企業(yè)持續(xù)壯大規(guī)模，除提高經(jīng)濟(jì)效益外，還要加強(qiáng)安全機(jī)制的完善程度。石化企業(yè)中易燃易爆品較常見(jiàn)，在生產(chǎn)階段極易發(fā)生安全事故，因此供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及安裝時(shí)，需注意防火，確保系統(tǒng)的安全性。

3、啟動(dòng)難。石油化工企業(yè)多采用大型電動(dòng)機(jī)，雖然大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)少，但其所需啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，這對(duì)供配電系統(tǒng)影響較大。另外，石油化工企業(yè)一般有自備熱電廠，一些大規(guī)模用電的公司可提供保安電源和一定的負(fù)荷，如果電力系統(tǒng)有故障，熱力系統(tǒng)中的裝置會(huì)停止用汽，這將會(huì)引起大面積停電。因此，石油化工企業(yè)需解決啟動(dòng)難這一問(wèn)題。

4、負(fù)荷以異步電動(dòng)機(jī)為主。石化企業(yè)的負(fù)荷主要是以異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)及隔爆或增安型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)泵為主。由于石化企業(yè)供配電系統(tǒng)內(nèi)具有大量異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行，因此，應(yīng)對(duì)其功率因數(shù)進(jìn)行有效的補(bǔ)償。當(dāng)采用電力電容補(bǔ)償時(shí)，電力電容器組宜安裝在主變電所、多區(qū)域配電所或多區(qū)域變電所內(nèi)，因這些變電所內(nèi)的負(fù)荷相對(duì)平穩(wěn)，而且可縮短裝置變電所故障時(shí)的備用電源自動(dòng)投入時(shí)間。

二、石油化工企業(yè)對(duì)供電電源的要求

石化企業(yè)的負(fù)荷通常大于60MV，具有110kV和220kV兩個(gè)獨(dú)立的電源供電系統(tǒng)。其運(yùn)行方式可劃分為雙電源單運(yùn)行和雙電源雙運(yùn)行兩種方式。雙電源單運(yùn)行是指只有一個(gè)供電電源運(yùn)行，另一個(gè)電源在故障時(shí)自動(dòng)投入，保證供電的持續(xù)性，其換電操作方便，但容易造成企業(yè)生產(chǎn)紊亂。雙電源雙運(yùn)行是指兩個(gè)電源全部運(yùn)行，其特點(diǎn)是某一個(gè)電源停電時(shí)產(chǎn)生的影響很小，但換電倒閘操作起來(lái)復(fù)雜。

三、消防電源的選擇

《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160中指出當(dāng)僅采用電源作為消防水泵房設(shè)備動(dòng)力源時(shí)，應(yīng)滿足《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》CB50052所規(guī)定的一級(jí)負(fù)荷供電要求，一級(jí)負(fù)荷供電要求為：應(yīng)由雙重電源供電，當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。以某工程消防水泵為例，一路電源采用ZR-YJV22-0.6/1KV-4*150+1*70型阻燃電纜埋地敷設(shè)至消防泵雙電源切換控制柜，另一路由柴油發(fā)電機(jī)引入，此兩路電源可滿足消防泵供電要求。以此項(xiàng)目為例，介紹了消防泵的電源選擇、雙電源切換、啟動(dòng)方式、電纜敷設(shè)中應(yīng)注意的問(wèn)題。

由于柴油發(fā)電機(jī)組的容量較大，可并機(jī)運(yùn)行且持續(xù)供電時(shí)間長(zhǎng)，還可獨(dú)立運(yùn)行，不與地區(qū)電網(wǎng)并列運(yùn)行，不受電網(wǎng)故障的影響，可靠性較高，尤其對(duì)某些地區(qū)常用市電不是很可靠的情況下，把柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，既能起到應(yīng)急電源的作用，又能通過(guò)低壓系統(tǒng)的合理優(yōu)化，將一些平時(shí)比較重要的負(fù)荷在停電時(shí)使用，因此在工程中得到了廣泛的使用。但柴油發(fā)電機(jī)組的推廣也帶來(lái)諸多問(wèn)題：占用面積大，儲(chǔ)油間本身是一個(gè)火災(zāi)隱患，還需對(duì)其進(jìn)行防火處理，其次，柴油發(fā)電機(jī)組帶來(lái)的噪音、振動(dòng)、排煙、通風(fēng)、防潮、防凍問(wèn)題也很嚴(yán)重;再次，在某些場(chǎng)合，對(duì)允許中斷時(shí)間要求較高的情況下，柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間一般在15s以內(nèi)，柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源是不能滿足允許中斷時(shí)間要求的。

與柴油發(fā)電機(jī)相比EPS有如下特點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)時(shí)間小于1Oms，運(yùn)行及后續(xù)的維護(hù)相對(duì)而言較簡(jiǎn)單，可在無(wú)人值守情況下較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)安全運(yùn)行，還可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，而柴油發(fā)電機(jī)則需專人看守，定期開(kāi)啟、保養(yǎng)和維護(hù)，EPS使用時(shí)無(wú)排氣、無(wú)排煙、無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)、無(wú)公害，短時(shí)過(guò)載能力強(qiáng)，對(duì)供電設(shè)備及其自身在實(shí)際運(yùn)行時(shí)具有較好的保護(hù)功能，與所服務(wù)的設(shè)備功率匹配比要求低，一般選擇1：1即可，因此可節(jié)約初期的投資成本，而柴油發(fā)電機(jī)自身過(guò)載能力較弱，不管對(duì)其自身還是供電設(shè)備來(lái)講保護(hù)功能較差，與所服務(wù)的設(shè)備功率匹配比要求高，一般為1：1.4，因此初期投資成本高。

本項(xiàng)目廠區(qū)規(guī)模小，建廠資金并不充裕，選用的柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源，如廠區(qū)自身發(fā)展前景好、資金投入到位，設(shè)計(jì)人員可采用EPS取代柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源是可行的。

四、雙電源切換及消防泵電機(jī)啟動(dòng)方式

《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》CB50160規(guī)定：重要消防低壓用電設(shè)備的供電應(yīng)在最末一級(jí)配電裝置或配電箱處實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，也就是說(shuō)僅僅是雙電源已不能滿足消防負(fù)荷的要求，實(shí)現(xiàn)雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換才是關(guān)鍵。

雙電源切換方法為一路市電，一路自備電源分別引出一路低壓電源至雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，一路常用，一路備用，當(dāng)常用電突然故障或停電時(shí)，通過(guò)雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換到備用電源上。該類自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)通常分為CB級(jí)和PC級(jí)，CB級(jí)具有短路保護(hù)功能，PC級(jí)不具備保護(hù)功能，但具備較高的耐受和接通能力，保證了消防負(fù)荷的供電可靠性，近來(lái)用雙電源切換的主流是一體式自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，此類電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是集開(kāi)關(guān)與邏輯控制于一體，無(wú)需外加控制器，真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。該開(kāi)關(guān)不具備電流保護(hù)功能，屬于PC級(jí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其一般轉(zhuǎn)換時(shí)間較小，開(kāi)關(guān)切換驅(qū)動(dòng)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，切換平穩(wěn)可靠，開(kāi)關(guān)帶有機(jī)電聯(lián)鎖裝置，可實(shí)現(xiàn)自投自復(fù)、自投不自復(fù)、失壓、欠壓、斷相保護(hù)、手動(dòng)一自動(dòng)轉(zhuǎn)換、延時(shí)控制等，大幅提升了雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換的可靠性。

在廠區(qū)發(fā)生火災(zāi)的事故情況時(shí)，除消防設(shè)備的供電回路需保證供電外，其它負(fù)荷均已強(qiáng)行切斷電源，事故時(shí)變壓器專供消防負(fù)荷，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)消防泵配電與消防泵房相鄰，配電線路段、壓降小，電動(dòng)機(jī)可直接啟動(dòng)，直接啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)設(shè)備和二次線路接線簡(jiǎn)單、所需電器元件少、故障率低、維護(hù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)投資少，當(dāng)在實(shí)際情況不能滿足直接啟動(dòng)要求時(shí)，設(shè)計(jì)者需選擇降壓?jiǎn)?dòng)，現(xiàn)今由于軟啟動(dòng)器的迅速發(fā)展及技術(shù)日趨成熟，在消防電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)方式上優(yōu)先選用軟啟動(dòng)方式。

五、電纜敷設(shè)

消防泵房通常獨(dú)立設(shè)計(jì)，與開(kāi)閉所或配電室的距離較遠(yuǎn)，而消防泵要求至少雙回路電力供電，設(shè)計(jì)人員參考舊的圖集和規(guī)范，部分建設(shè)單位、施工單位從節(jié)約成本方面考慮，選用普通電力電纜。因此，必須學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)新的設(shè)計(jì)規(guī)范，《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50217明確規(guī)定：“在外部火勢(shì)作用一定時(shí)間內(nèi)需維持通電場(chǎng)所或回路，明敷的電纜應(yīng)實(shí)施耐火防護(hù)或選用具有耐火性電纜，消防、報(bào)警、應(yīng)急照明、斷路器操作直流電源和發(fā)電機(jī)組緊急停機(jī)的保安電源等。”對(duì)消防配電線纜的選用做出了明確規(guī)定，否則過(guò)低標(biāo)準(zhǔn)的選用普通電纜會(huì)給工程帶來(lái)隱患。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，對(duì)消防配電電纜的選擇方面，要嚴(yán)格要求選用耐火等級(jí)高的電纜及線路的防火防護(hù)保護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬敏.淺談石油化工企業(yè)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].化工管理，2015（08）.

[2]董云鵬.石油化工企業(yè)消防用電的供配電設(shè)計(jì)探討[J].電氣應(yīng)用，2017（20）.