浅谈大型煤化工项目电气设计与主设备选型

王明康

摘 要：现代煤化工项目投资额度大，自动化程度高，对生产稳定性、安全性要求很高。电气系统是整个工艺生产系统的动力来源和基础，一旦停电，就会造成化工生产全线停车，原料的大量消耗、人工的消耗以及异常工况下有毒有害介质的排放，给企业带来巨大的经济损失，同时对环境的影响也是不可估量的，因此，供电系统的安全可靠就显得尤为重要。

关键词：电气设计 煤化工 设备选型

中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（a）-0047-02

大型煤化工项目用电负荷设计越来越大，供配电设备容量也越来越大，电压等级也越来越高，对电气系统的稳定、可靠、经济運行都提出了新的考验。

在大型煤化工项目中电气专业的设计包括总降变电站、自备电厂、各化工生产装置区变电所、全厂供电外线系统、动设备的动力配电及照明配电、防雷及接地、电气设备及材料选择等多个方面，下列对此做简单阐述。

1 总变电站的设计

总变电站是集变，配电于一体，功能多样的综合变电站，为全厂电力系统的核心，总电源进线为110kV双电源进线。总变电站内设一座110/35kV主变压器2台，110kV配电装置（GIS）一座。

总变站用电系统采用10/0.4kV干式变压器为总变范围内的低压负荷和二次装置、生活、办公、消防暖通等用电设备提供电能。

35kV作为整个化工项目的动力枢纽部分，分4段布置，配电柜采用柜顶双母线高压配电柜或GIS配电装置，其中4段母线为检修母线，1、2、3段母线为化工装置区35/10kV变电所提供电源。

110kV采用室内GIS布置，110kV系统采用双母线接线方式。在GIS室设计配置气体探测和通风联动系统，保证SF6意外泄露能及时排出，避免对人身造成伤害。同时GIS设备需配置微水检测系统在线检测SF6气体的运行工况，及时提醒运行维护人员。

2 继电保护和自动配置

（1）线路保护。110kV线路保护按单套保护配置，保护具有完善的主保护和后备保护功能。

（2）系统保护。保护系统是从机组整体出发，使炉、机，电及各装置区变电所之间相互配合，及时处理异常工况或用闭锁条件限制异常工况发生，避开事故扩大或防止误操作，保证人身和设备的安全。

（3）综合自动化系统除了对总降变范围内的电气设备实施“五遥”以外，通过光纤通讯还可对数公里以外装置区变电所高压设备进行“五遥”，实现装置区变电所的无人值守。

（4）在高压配电装置采用先进的微机五防系统防误闭锁，具有模拟操作智能判断、语音提示、自动生成操作票并进行更改及删除、替换等功能；闭锁作用贯穿于操作过程始终，杜绝各种误操作事故的发生。

（5）故障录波系统，通过故障录波装置能够准确进行故障元件诊断、事故后数据分析、保护动作行为评价等功能完善的电网故障信息综合分析系统。

（6）厂用电快速切换装置的应用可以在事故情况下以及正常情况下完成两路供电电源之间快速、可靠的切换，保证负荷的不断电运行。

不同于传统的备自投装置，快切装置具有检查同期的快速切换、同期捕捉切换和检查残压的切换功能。优先检同期，进行快速切换。快切装置具有正常情况下的手动切换，事故和不正常情况下的自动切换功能、手动切换加闭锁功能，可以在操作台上进行，也可以在装置面板上进行操作，自动切换由保护启动或装置检测到不正常情况后自行启动，不正常情况包括工作电源开关误跳和厂用母线失压。手动切换方式可选并联和串联，自动切换方式可选串联和并联。

（7）绝缘油在线检测系统，实时检测运行中的绝缘油工况，可生成历史曲线并存入数据库，作为运行维护和故障分析的重要依据。

3 自备电站电气系统

根据全厂的用汽、用电负荷和运行方式，配置多台小型机组，一般为50MW左右的空冷汽轮发电机组。机组采用与10/35kV升压变的单元接线方式。同期装置和励磁调节系统等自动装置和发变组保护装置应采用知名厂家生产的最新产品，发电机组及厂用电系统接入热电站的电气综合自动化，并与总降变电站做通讯连接。

通过升压变35kV管母与总降变电所的35kV母线连接，为全厂提供正常运行工况下的电能供给。自备电站厂用电根据机炉数量配置配电所室。

4 装置变电所

（1）化工装置区变电站为10kV，380V配电系统，多设计为单母线分段接线方式，380V系统分段数量根据化工装置区的系列数量对应配置。

（2）除一级负荷中特别重要负荷外，生产装置区有一、二级负荷的10kV配电装置，均采用取自不同配电母线段的双回路电源供电，单母线分段分列运行，母联开关设自投装置，每回路均能带100%负荷。

（3）有一、二级负荷的10/0.4kV降压变电所，10kV变电所采用取自不同配电母线段的双回路电源供电，2台变压器，低压单母线分段运行，对有一级负荷的母联设电源快切装置。一台变压器故障时，另一台能带2台变压器的100%负荷。

（4）三级负荷可采用单回路供电，单台降压变压器，变压器负荷率通常可按60%～80%左右选择。

（5）装置区变电所综合保护。装置应具有独立性、完整性、成套性、被保护设备包括电动机、变压器、馈线及电容器等，在装置内应具有被保护设备所必需的保护功能。

（6）低压负荷的分级。为了保持接触器在晃电情况下短时间的吸合状态，保证重要生产装置不停机，低压电动机控制回路加入了抗晃电模块，这会造成同一母线负荷同时启动，导致母线电压拉低、整条母线停电，为此，应对低压设备做好分级，根据分级合理的整定配置。

5 特殊电源装置的使用

（1）UPS电源装置。UPS不间断电源为重要的用电负荷供电，包括工业计算机、重要电动执行机构的动力电源，也作为电控设备的二次控制电源，保证重要设备的抗晃电性能。endprint

（2）直流系统供电包括事故润滑油泵工作电源，可交流失电情况下保证重要设备安全停机；也作为高压控制回路提供合闸、控制电源。

（3）柴油发电机与保安电源。由柴发和保安段配电柜组成了保安电源系统，通常也是作为汽轮机等大型机组事故停机情况下保证安全停机的电源系统，通过双电源组成与厂用电互为备用电源，为重要負荷提供事故情况下供电。

6 照明

按照明方式可分为：一般照明、局部照明和混合照明。按种类可分为：正常照明、应急照明、障碍照明等。其中应急照明包括备用和应急疏散指示灯。

烟囱、高塔等设施应加装障碍指示灯。

应急照明原则上采用EPS供电，应急照明时间应不低于30min。

7 节能设计

（1）大型化工厂照明用电负荷大，宜采用LED照明，同时配合光控加时控方式自动控制开闭时间。

（2）风机、水泵宜采用变频器控制可有效地减少电能消耗。

（3）使用新型高效节能电机、电气设备。

（4）在各装置区变电所10kV系统安装无功补偿装置，能有效提高系统功率因数，维持系统电压。

8 接地系统

110kV系统经小电阻接地或经隔离开关接地；6/10kV系统经消弧线圈或电阻接地或不接地；380V系统中性点直接接地。

生产装置内一般采用共用接地装置，即工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地连接在同一接地网上的综合接地系统，满足设备工作接地对接地电阻的要求。电气专业的共用接地装置还需与自控接地、通信接地连在一起，并满足上述专业对接地电阻的要求。

易燃易爆介质在化工厂有着广泛的应用，管道防静电跨接作为一项重要防静电技术措施，必须引起设计施工人员的高度重视。

9 设备的选择

电气设备和材料的设计标准均应不低于国家标准，设备和材料的选择均满足当地的地理、气象条件，以及周围环境化学腐蚀、气体或粉尘爆炸、风沙污秽等环境条件对电气设备的要求，对防护、防爆特性做出必要的要求。GIS装置、变压器、微机继电保护等自动装置，高压电缆、管型母线等重要设备材料宜采用业界知名品牌。

10 结语

大型煤化工项目关乎地区能源安全和经济社会发展，电气系统的合理设计和安全稳定运行对生产的连续稳定运行有着极其重要的作用。电气系统作为一个公用基础支持系统广泛应用于各行各业，却因为服务于不同的行业有着自身的特点，通过上述介绍我们可以从供电系统的整体设计上进行把握，设计出适合煤化工行业生产特点的电气系统。

参考文献

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