接收站应急发电系统设计优化分析

蔡勇斌,杨　锴,李海波（.中海石油海南天然气有限公司,海口　57805;　.　广东珠海金湾液化天然气有限公司,广东　珠海　59000）



接收站应急发电系统设计优化分析

蔡勇斌1,杨锴2,李海波1
（1.中海石油海南天然气有限公司,海口578105;2.广东珠海金湾液化天然气有限公司,广东珠海519000）

摘 要：本文介绍LNG接收站应急发电系统的配置选型的基本方法，分析了发电机容量和电压等级选择对工艺系统的影响。并对比分析了海南LNG项目与其他LNG项目应急发电系统选型差异特点，阐述了应急系统的优化设计过程。

关键词：发电机；应急负荷；电压等级；事故段；优化

1　LNG接收站应急用电需求

大型LNG接收站间断性接收LNG并连续向管网供气，其生产工艺对供电的稳定性要求高。一级负荷约占总负荷的70%，其中包括：应急照明、关键仪表负荷、开关柜的控制电源、消防负荷及部分重要的工艺负荷等特别重要负荷，其余为三级用电负荷。

柴油发电机计划达到如下工艺设计目标：

（1）启动时间。在上级双回路电源失电的情况下15S启动达额定电压；本体邮箱支撑应急负荷8小时。

（2）应急电源供应范围。部分重要的工艺负荷等特别重要负荷，在两路外电失电的情况下，保住LNG罐内泵、仪表空压机、码头卸料设备等的用电能迅速恢复。

（3）达到的功效。应急情况保证天然气外输安全停车，确保到港LNG船的卸料和返输装船操作，全厂的应急照明和仪控系统可正常运行。BOG的循环系统工艺（压缩机）安全停车。

（4）电压降控制指标。满足国标《供配电系统设计规范》GB 50052-2009的要求，在正常运行情况下的电压降及用电设备端电压允许偏差值如下所述：1）母线电压降：±5%；2）线路最大允许电压降；3）电机-正常情况下：±5%；4）启动时电动机端头：-15%；5）照明回路：±5%；6）其它用电设备若无特殊规定为：±5%。

2　海南LNG事故供电系统设计选择与优化

2.1容量配置过程

（1）发电机容量初选。累加发电机负荷需求达1910KVA，其中罐内泵直接挂在6KV应急段无需用系数，其他设备接在码头区、海水气化区、总变380低压段。统计需用系数约0.7，即发电机至少满足1349KW负荷需求。最终在柴油发电机容量序列中选择2000KVA容量，有效功率1600KW，功率因素0.8。

（2）应急负荷统计与发电机容量冗余分析。罐内泵，两台200KW，在应急发电机供电的情况下，仅供1台运行工作。海南LNG 20%发电机冗余。

（3）应急负荷启动冲击与用电设备压降分析。接收站内主要泵类有工艺人员控制依次投入，电网压降可以控制在规定的5%范围内。

2.2发电机电压等级选择过程

（1）选择电压等级的影响因素分析。国内目前主要的LNG项目的罐内泵的用电容量虽然都只有200KW左右，但考虑到LNG的特殊性，都选择了6KW电压等级的电动机作为驱动器。这使得LNG项目中应急负荷都存在6KV和0.38KV两个电压等级，而柴油发电机只有1台，所以无论选择哪种出口电压的柴油发电机，都需要添加变压环节才能供应到全部应急负荷。电压等级的选择会影响：应急负荷启动的电流冲击、柴油发电机的造价、输电电缆电压等级与长度、末端电压降等因素，所以需要综合考虑。

海南LNG项目在规划应急发电机配电网主结构时，分析只能有两种模式，差异点主要在对于远距离低压负荷和6KV罐内泵两处的供电方式.

（2）海南LNG发电机电压等级考虑。海南LNG项目的应急负荷的分布特点是：高压负荷数量少，集中在储罐区；低压负荷数量多，分布不集中，分散在海水变区和码头变区。海南LNG占地57.2公顷，是国内占地面积最大的LNG接收站。其中码头变远离负荷中心，距离发电机的线路路径长达1500米。

低压供电半径：正常电源低压供电半径一般考虑200m,而柴油发电机的供电对象仅为应急负荷，其负荷密度较一般负荷密度小得多，所以供电半径可以放大到到300m.而且对线路较长或容量较大的电动机回路应校验电压降以及保护灵敏度，必要的时候需增加供电线路的电缆截面。这些对投资经济性需要考虑。

2.3运行方式

（1）系统正常和紧急情况下的运行方式

总变电所内110kV及6kV的母线均为双电源进线，采用单母线分段的接线型式，各级母线均采用母联备用自投的方式进行电源切换，同时6kV系统设应急母线段，应急母线段与正常母线段通过母联连接。正常情况下全厂高低压负荷由正常电源供电，在外部电源尽失的情况下，启动柴油发电机，并切断与正常母线段的连接，由应急电源向界区内的特别重要负荷供电。

总变电所内低压正常380/220V系统和应急380/220V系统均为单母线分段接线，采用母联备用自投的方式进行电源切换。

码头变电所采用两路电源供电，一路电源来自主变电所6kV正常母线段，另一路电源引自主变电所6 kV应急母线段，通过两台变压器降至380/220V。380/220V系统为单母线分段接线型式，采用母联备用自投的方式进行电源切换。

（2）紧急柴油发电机系统。接收站设置一台出口电压为6.3kV，功率为1600kW的柴油发电机组。应急柴油发电机只是在紧急状况下使用的，这种概率很小，所以该发电机不设备用。

在外部电源失去时，为一级负荷中特别重要负荷供电。事故电源引自事故发电机组，组成6kV事故母线段，为总变电所内380/220V低压系统、海水变电所、码头变电所提供应急电源各一路。

3　结语

海南LNG事故发电系统设计思路重点考虑了：

（1）应急负荷计算与发电机容量的选择；

（2）事故段电压等级选择问题；

（3）LNG接收站的应急用电设备空间分布广，输电距离远，相比项目化工项装置更要考虑电压下降的影响；

（4）统筹考虑容量、电压、距离的选择对系统稳定性和经济性考虑。

最终选择的容量和电压等级是最为适合工艺生产需要的，充分考虑的码头变空间距离远的考虑，在项目实施和经济成本方面具有优势。

在海南LNG建成投产平稳生产期间，若发生上级双回路电源都失电的情况下，柴油发电机启动，带动应急负荷重新启动，保证工艺安全停车。

参考文献：

[1]刘介才等.工厂供电[M].机械工业出版社,2003.

[2]尧军奇.现代柴油发电机原理、使用与维修[M].中国电力出版社,2003.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.144