油氣化工碼頭供配電工程設(shè)計(jì)

戰(zhàn)美

（中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100007）

油氣化工碼頭為裝卸原油、成品油、液體化學(xué)品等液體散貨的場(chǎng)所，屬于爆炸危險(xiǎn)性較高場(chǎng)合，一旦發(fā)生停電、漏電或短路，可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸及泄漏事故，產(chǎn)生嚴(yán)重后果，因此，對(duì)供配電系統(tǒng)可靠性、安全性及穩(wěn)定性有著較高的要求，以保障人身和財(cái)產(chǎn)安全，確保生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

本文結(jié)合某油氣化工碼頭工程項(xiàng)目實(shí)例，對(duì)油氣化工碼頭供配電設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和討論，對(duì)類似工程供配電設(shè)計(jì)可起到參考與借鑒的作用。

1 主要用電負(fù)荷和供配電特點(diǎn)

油氣化工碼頭用電設(shè)備種類較多，根據(jù)其性質(zhì)不同可分為生產(chǎn)設(shè)備、輔助生產(chǎn)生活設(shè)備、照明設(shè)備、消防設(shè)備等。

生產(chǎn)設(shè)備即與裝卸相關(guān)的設(shè)備，包含輸油臂、電動(dòng)閥門、軟管吊等，一般分布在各個(gè)裝卸區(qū)內(nèi)或附近，緊急切斷電動(dòng)閥門一般位于水陸交界處，為短時(shí)工作制。

輔助生產(chǎn)生活設(shè)備包含快速脫纜鉤、登船梯、排污泵、檢修設(shè)備等，為短時(shí)工作制；輔助靠譜系統(tǒng)、溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、生產(chǎn)用控制系統(tǒng)、油氣回收裝置、管道電伴熱系統(tǒng)、生產(chǎn)輔助建筑物內(nèi)空調(diào)設(shè)備等，為長(zhǎng)時(shí)工作制。

照明設(shè)備包含室外照明設(shè)備和室內(nèi)照明設(shè)備，如生產(chǎn)生活輔助建筑物內(nèi)的照明設(shè)備以及碼頭平臺(tái)、引橋、道路等室外照明設(shè)備。

消防設(shè)備包含泡沫比例混合裝置、干粉裝置、消防泵、消防控制系統(tǒng)等。

除油氣回收裝置、管道電伴熱系統(tǒng)及消防泵等用電設(shè)備外，一般負(fù)荷容量較小，配電電壓采用380/220V。消防設(shè)備、緊急切斷電動(dòng)閥門、消防控制系統(tǒng)等一般劃分為一級(jí)負(fù)荷，電動(dòng)閥門等生產(chǎn)設(shè)備劃分為二級(jí)負(fù)荷，其余負(fù)荷可劃分為二級(jí)或三級(jí)負(fù)荷。

2 供配電設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 供配電系統(tǒng)

油氣化工碼頭供配電系統(tǒng)能夠安全可靠、長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行是工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?？煽康墓┡潆娤到y(tǒng)表現(xiàn)為出現(xiàn)故障時(shí)可以及時(shí)切除故障，無故障發(fā)生時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作。在油氣化工碼頭供配電系統(tǒng)搭建中，應(yīng)將保證其可靠性作為首要任務(wù)。

油氣化工碼頭的供電電源一般優(yōu)先考慮引自庫(kù)區(qū)或港區(qū)，供電電源電壓由總用電負(fù)荷容量、供電距離、港區(qū)規(guī)劃等因素決定。

用電總?cè)萘啃。╇娋嚯x較近時(shí)，進(jìn)線電源一般優(yōu)先考慮采用低壓380V；用電總?cè)萘枯^大（超過250kW），供電距離較遠(yuǎn)時(shí)，進(jìn)線電源一般優(yōu)先考慮采用中壓10kV。因油氣化工碼頭負(fù)荷等級(jí)要求高，供電電源一般采用雙路同級(jí)電壓供電，并應(yīng)設(shè)置應(yīng)急電源。工程項(xiàng)目中，常用應(yīng)急電源有EPS 應(yīng)急電源和柴油發(fā)電機(jī)組。

10kV 系統(tǒng)一般采用單母線分段的接線方式，放射式配電方式。油氣化工碼頭低壓負(fù)荷多，負(fù)荷等級(jí)要求高，如何搭建低壓系統(tǒng)是一個(gè)關(guān)鍵問題，低壓系統(tǒng)一般采用單母線分段的接線方式，動(dòng)力負(fù)荷宜采用放射式的配電方式，或放射式與樹干式相結(jié)合，以放射式為主的配電方式，照明及檢修宜采用鏈?zhǔn)降呐潆姺绞?。此外?yīng)明確應(yīng)急電源與正常電源間連接方式、啟動(dòng)條件及可持續(xù)時(shí)間。

2.2 電氣設(shè)備選擇

（1）室外電氣設(shè)備。油氣化工碼頭所處沿海地區(qū)，環(huán)境鹽霧及濕度大，腐蝕性強(qiáng)，污穢等級(jí)不應(yīng)低于Ⅳ級(jí)，戶外電氣產(chǎn)品如室外配電箱、配電柜以及燈具等的防護(hù)等級(jí)不低于IP65，防腐等級(jí)不低于WF2，防爆等級(jí)依據(jù)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)劃分圖確定。

（2）變壓器。已發(fā)布實(shí)施的新規(guī)范GB 20052-2020《電力變壓器能效限定值及能效等級(jí)》中可知，以往工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中使用較多、2013 版能效標(biāo)準(zhǔn)中可滿足1 級(jí)能效的SC（B）13 干式變壓器僅能夠達(dá)到2020版新標(biāo)準(zhǔn)的3 級(jí)能效，不能滿足國(guó)家和地方針對(duì)綠色低碳節(jié)能的要求。今后設(shè)計(jì)時(shí)，變壓器應(yīng)選用低損耗、低噪音、滿足新規(guī)范1 級(jí)能效的干式變壓器，產(chǎn)品選型標(biāo)注如SCB18-1000/10-NX1。

（3）中低壓配電裝置。工程項(xiàng)目中，一般情況下，低壓配電裝置采用抽屜式和固定式成套低壓標(biāo)準(zhǔn)配電柜；中壓配電裝置采用中置柜和環(huán)網(wǎng)柜。環(huán)網(wǎng)柜絕緣保護(hù)氣體介質(zhì)選用干燥空氣代替六氟化硫，既無有毒的副產(chǎn)物，又可減少碳排放。

2.3 電纜選擇及敷設(shè)方式

普通動(dòng)力照明用電負(fù)荷供電電纜采用阻燃銅芯電纜，消防用電負(fù)荷供電電纜采用銅芯耐火或礦物絕緣電纜。

消防用電負(fù)荷與普通動(dòng)力照明用電負(fù)荷供電電纜分開敷設(shè)，消防用電負(fù)荷主用電源供電電纜與備用電源供電電纜敷設(shè)路徑最好不同?？刹捎醚仉娎|橋架、埋地保護(hù)管道及電纜溝的方式敷設(shè)電纜。選擇供電電纜敷設(shè)路由時(shí)，結(jié)合其他專業(yè)設(shè)備、管道布置情況，可與管道并行敷設(shè)，但與各種管道的凈距，需滿足相關(guān)規(guī)范要求。此外，為線路安裝和維護(hù)提供安全空間，且便于安裝和維護(hù)，減少對(duì)通道的占用以及其他設(shè)備檢修或故障時(shí)的相互影響。

2.4 照明照度

碼頭平均照度不低于15lx，此外，工藝閥組區(qū)、系纜操作區(qū)等有夜間作業(yè)要求的區(qū)域，2020年頒布的JTS 158-2019《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第8.1.8 條提出了局部照明照度要求，相應(yīng)區(qū)域的照度應(yīng)滿足該條要求。

碼頭兩端處及引橋段設(shè)置夜間警示燈。室外照明應(yīng)設(shè)專用電路，分區(qū)域、分組控制。

消防水泵房、生產(chǎn)及消防控制室、變配電間、泡沫間、應(yīng)急電源設(shè)備間和值班室以及發(fā)生火災(zāi)時(shí)仍需正常工作的場(chǎng)所設(shè)置備用照明，其照度不應(yīng)低于正常照明的照度值，備用電源的連續(xù)供電時(shí)間不少于180min。

2.5 防雷接地

碼頭前沿的架空管線、裝卸臂、高桿照明燈、變電所設(shè)備等可能遭受雷擊傷害，輕則損壞生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)施，影響生產(chǎn)，重則引發(fā)斷電、火災(zāi)和爆炸，甚至導(dǎo)致人員傷亡等重大事故，因此必須做好防雷接地設(shè)計(jì)。

按自然條件、當(dāng)?shù)乩妆┤蘸蜕a(chǎn)裝置的重要程度劃分防雷等級(jí)。在登船梯及消防炮塔上裝設(shè)接閃桿，引下線與碼頭接地網(wǎng)連接。建構(gòu)筑物的屋頂裝設(shè)接閃帶或其他可滿足規(guī)范要求的防雷設(shè)施。

接地系統(tǒng)采用TN-S 系統(tǒng)。防雷接地、防靜電接地、保護(hù)接地、電氣設(shè)備接地采用共用接地裝置，接地電阻不大于1Ω。利用水工及建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)金屬體或單獨(dú)敷設(shè)的接地用熱鍍鋅扁鋼等作為接地裝置。正常情況下不導(dǎo)電的一切外露導(dǎo)體均應(yīng)與PE 線可靠連接。

所有裝卸設(shè)施包括工藝管線、金屬支架等都應(yīng)做好電氣連接并接地，工藝管線和裝卸設(shè)備等均作防靜電接地處理，防靜電措施符合《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》、《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《港口防雷與接地技術(shù)要求》的相關(guān)要求；應(yīng)設(shè)置消除人體靜電的裝置，位置如碼頭出入口、登船梯上下口、裝卸區(qū)操作平臺(tái)出入口等；JTS 158-2019《油氣化工碼頭設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中對(duì)于船岸之間的接地方式給出了明確的規(guī)定，油氣化工碼頭與作業(yè)船舶之間采取電氣絕緣措施，碼頭登船通道不得形成船岸之間的電氣通路，碼頭上不應(yīng)設(shè)置為作業(yè)船舶跨接的防靜電接地裝置。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概述

該工程位于遼寧省盤錦市規(guī)劃東作業(yè)區(qū)一港池西側(cè)岸線，順岸布置3 個(gè)5 萬噸級(jí)油品及液體化工品泊位，年設(shè)計(jì)吞吐量為660 萬t，碼頭岸線總長(zhǎng)862m，碼頭平臺(tái)采用大平臺(tái)，共布置5 個(gè)裝卸區(qū)，通過3 座引橋與后方西引堤相連。

3.2 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該工程碼頭一般用電負(fù)荷主要有快速拖纜鉤、輸油臂液壓站、登船梯、軟管吊、電動(dòng)閥門、室外照明及碼頭檢修用電等，均為低壓負(fù)荷，按二級(jí)負(fù)荷考慮，總安裝容量為1803.7kW，計(jì)算功率為899.6kVA；管線電伴熱采用集膚效應(yīng)系統(tǒng)，為10kV 供電，按三級(jí)負(fù)荷考慮，總?cè)萘繛?000 kW。重要用電負(fù)荷主要有消防控制系統(tǒng)、消防水管道電伴熱、泡沫罐間消防設(shè)備等，均為低壓負(fù)荷，按一級(jí)負(fù)荷考慮，安裝容量為202kW，計(jì)算功率為175kVA。

本工程需新建1 座10/0.4kV 變電所，兩路10kV 電源分別由附近已建工程配套的變電所兩段10kV 母線提供，2 座變電所距離為1km。高低壓系統(tǒng)均采用單母線分段的接線方式，兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行。本工程重要用電負(fù)荷負(fù)載性質(zhì)較多，備用電源選用了柴油發(fā)電機(jī)組。柴油發(fā)電機(jī)組與低壓柜間接線方式參考《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的示例，即重要用電負(fù)荷的主用電源由碼頭變電所#1 變壓器提供，備用電源由碼頭變電所#2 變壓器和柴油發(fā)電機(jī)出線經(jīng)切換后的應(yīng)急母線提供，在各自分配電箱進(jìn)線處自動(dòng)切換。

變電所設(shè)置在非爆炸危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，變電所室內(nèi)外高差不小于0.6m。主要設(shè)有高壓配電室、低壓配電室、柴油發(fā)電機(jī)房、電伴熱設(shè)備室并附設(shè)電氣值班室。

4 結(jié)論

完善的供配電設(shè)計(jì)可以保障設(shè)備正常運(yùn)行，減少供電事故發(fā)生，在進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合港區(qū)未來發(fā)展規(guī)劃及總平面布置，接納新理念、新技術(shù)、新產(chǎn)品，提出科學(xué)合理、環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟(jì)效益高的供配電方案，以保證油氣化工碼頭供配電更加安全可靠。