LNG接收站電氣系統(tǒng)的設(shè)計

易吉梅(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

近年來，中國的能源產(chǎn)業(yè)取得了巨大的成就，并且實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也日趨合理。作為能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，液化天然氣(liquefied natural gas, LNG)作為一種清潔、高效、多用途的清潔能源，其產(chǎn)業(yè)也得到了快速發(fā)展。公司積極響應(yīng)國家號召，大力發(fā)展LNG領(lǐng)域的市場，陸續(xù)承接了多個大型LNG接收站及儲罐的EPC總包項目，并從中不斷進(jìn)行總結(jié)。下面，本文就以某項目的電氣系統(tǒng)設(shè)計為例，從供電電源、電氣負(fù)荷分類、電氣設(shè)備的防爆及防護(hù)等級等幾個方面簡述了LNG接收站電氣系統(tǒng)的設(shè)計，為后續(xù)類似項目提供了有益借鑒。

1 供電電源

LNG接收站作為重要的設(shè)備，為了確保供電的可靠性，一般采取雙電源供電，雙電源供電一般特指兩回電源來自不同的變電站(或配電所)，這樣就不會出現(xiàn)兩回電源同時失壓的情況。以某項目為例，采用35 kV雙回路供電，由兩個不同的變電所分別引出兩條35 kV線路，接至裝置主變電站35 kV配電室，通過兩臺35 kV/6.3 kV 20 000 kVA主變壓器向整個接收站供電，同時項目設(shè)置一臺出口電壓6 kV，容量為1 200 kW的事故發(fā)電機(jī)組，在外部電源發(fā)生故障時為特別重要負(fù)荷提供應(yīng)急備用電源。另采用不間斷電源裝置(UPS)、EPS和直流電源裝置等供電，以保證其供電可靠性。

2 電氣系統(tǒng)組成

以某項目為例，根據(jù)接收站區(qū)域配電需求，主要包括主變電站、工藝變電所、碼頭變電所以及廠前區(qū)變電所。主變電站35 kV系統(tǒng)由35 kV中壓開關(guān)柜、220 V直流屏、微機(jī)綜保系統(tǒng)等組成；6 kV系統(tǒng)由6 kV中壓開關(guān)柜、6 kV功率因素補(bǔ)償裝置、220 V直流屏、微機(jī)綜保系統(tǒng)等構(gòu)成，供全廠所有6 kV用電負(fù)荷用電。并為所內(nèi)380/220 V低壓系統(tǒng)供電、為碼頭區(qū)2個變電所提供6 kV電源各兩路，為廠前區(qū)變電所提供6 kV電源兩路。事故電源引自高壓應(yīng)急發(fā)電機(jī)組，組成6 kV事故母線段，在6 kV事故母線段出線設(shè)置1 000 kVA變壓器，為裝置變電所內(nèi)380/220 V低壓系統(tǒng)應(yīng)急母線段供電。

工藝變電所380/220 V低壓系統(tǒng)由兩臺6/0.4 kV 2 500 kVA變壓器、低壓開關(guān)柜及低壓功率因數(shù)補(bǔ)償裝置組成，為全廠(除碼頭、廠前區(qū)、公用工程區(qū)外)所有低壓負(fù)荷供電。

碼頭區(qū)所有用電負(fù)荷由碼頭1#變電所和碼頭2#變電所提供。碼頭區(qū)電源引自后方罐區(qū)工藝變電所6 kV專用電源線路。

廠前區(qū)變電所由2臺6/0.4 kV 800 kVA變壓器、380/220 V低壓開關(guān)柜及低壓功率因數(shù)補(bǔ)償裝置組成，為廠前區(qū)低壓用電負(fù)荷供電。

3 電氣負(fù)荷分類

LNG工程工藝裝置生產(chǎn)過程連續(xù)性強(qiáng)，自動化水平較高，且LNG及NG為易燃易爆物質(zhì)，突然中斷供電可能造成重大或較大經(jīng)濟(jì)損失，依據(jù)GB 50052—2009對負(fù)荷分級的規(guī)定，本期工程用電設(shè)備大部分為一、二級用電負(fù)荷，部分為一級負(fù)荷中的特別重要用電負(fù)荷(主要包括應(yīng)急照明，開關(guān)柜的控制電源，消防，重要的通訊、儀控系統(tǒng)等等)，非生產(chǎn)區(qū)負(fù)荷或維修負(fù)荷為三級負(fù)荷。具體負(fù)荷等級劃分情況如表1所示。

表1 負(fù)荷等級劃分表

4 電氣設(shè)備的防爆及防護(hù)等級

4.1 爆炸危險區(qū)域劃分

LNG項目原料輸入為液化天然氣，為氣態(tài)爆炸性混合物，屬于IIA級，溫度組別為T3。

由于天然氣具有易燃易爆的特性，根據(jù)GB 50058—2014的規(guī)定來劃分爆炸危險區(qū)域。LNG儲罐及輸送LNG的泵、管線的周圍一定范圍內(nèi)為爆炸危險區(qū)域1區(qū)及2區(qū)。其中LNG槽車注送口，以距密閉式注送口法蘭外邊緣為1.5 m以內(nèi)的空間劃分為1區(qū)[2]。

4.2 電氣設(shè)備的防爆及防護(hù)等級

電氣設(shè)備的防爆等級應(yīng)根據(jù)爆炸危險區(qū)域的分區(qū)、電氣設(shè)備種類和防爆結(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行選擇。選用的防爆電氣設(shè)備的級別和組別應(yīng)不低于爆炸性氣體環(huán)境內(nèi)爆炸性氣體混合物的級別和組別[3]。電氣設(shè)備防護(hù)等級根據(jù)GB/T 4208來確定。在工藝裝置區(qū)內(nèi)的電氣設(shè)備建議為隔爆或增安類型，防護(hù)等級不低于IP65；爆炸環(huán)境1區(qū)的電氣設(shè)備建議為隔爆型，防護(hù)等級不低于IP65；爆炸環(huán)境2區(qū)的電氣設(shè)備建議為隔爆或增安型，防護(hù)等級不低于IP65。

5 防雷靜電接地系統(tǒng)

5.1 防靜電接地

在接收站內(nèi)生產(chǎn)儲運(yùn)過程中會產(chǎn)生靜電積累的管道、容器、儲罐和加工設(shè)備均作靜電接地，每組專設(shè)的靜電接地電阻

＜100 Ω。

5.2 防雷保護(hù)系統(tǒng)

廠區(qū)內(nèi)各建筑物和構(gòu)筑物根據(jù)GB 50057—2010設(shè)置防雷保護(hù)系統(tǒng)。防雷保護(hù)系統(tǒng)由接閃器、引下線、接地干線和接地極等組成，其電阻不大于10 Ω。通常LNG罐高度在60 m以下，罐壁通常為大于4 mm的鋼制結(jié)構(gòu)，宜利用金屬罐體自身做接閃器裝置，不用另設(shè)接閃裝置[1]。建(構(gòu))筑物屋頂避雷帶一般采用Φ10 mm鍍鋅圓鋼，形成避雷網(wǎng)格。以建(構(gòu))筑物鋼筋或鋼柱作為引下線，與建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)焊接連接。在引下線上距地面不低于0.3 m處設(shè)接地體連接板和測試點(diǎn)，與人工接地體連接。

接收站各建(構(gòu))筑物及工藝裝置均敷設(shè)獨(dú)立的接地網(wǎng)，接地網(wǎng)采用70 mm2銅鍍鋼接地線，距各建(構(gòu))筑物3～5 m，埋深0.8 m。各獨(dú)立接地網(wǎng)之間不少于兩點(diǎn)，通過70 mm2鍍鋼接地線互聯(lián)，構(gòu)成全廠主接地網(wǎng)。

6 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合某項目的電氣系統(tǒng)設(shè)計，著重對LNG接收站的電氣系統(tǒng)設(shè)計做了介紹，其中包括供電電源、電氣系統(tǒng)組成、電氣負(fù)荷分類、電氣設(shè)備的防爆及防護(hù)等級等。隨著LNG清潔能源市場的不斷發(fā)展，后續(xù)還需要對LNG接收站的電氣設(shè)計做進(jìn)一步的研究和探討。