尹東華

摘要：化工企業(yè)的供配電一直是供配電領(lǐng)域較為典型的，需要在依據(jù)供配電設(shè)計(jì)的規(guī)范諸如《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等的同時(shí)，結(jié)合《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求進(jìn)行整合設(shè)計(jì)。

本文根據(jù)最新規(guī)范的要求，對(duì)化工類廠房的電氣消防設(shè)計(jì)，進(jìn)行了全面的總結(jié)，為指導(dǎo)后續(xù)工程設(shè)計(jì)，提供整體思路。

關(guān)鍵詞：供配電;化工企業(yè)供電;消防供配電

1 化工企業(yè)供配電的特點(diǎn)

1.1供電等級(jí)要求高

化工企業(yè)由于涉及的介質(zhì)一般具有爆炸危險(xiǎn)性，同時(shí)工藝的生產(chǎn)過(guò)程具有連續(xù)性。停電對(duì)于物料的反應(yīng)起到重大的影響。故對(duì)連續(xù)運(yùn)行的石化企業(yè)來(lái)說(shuō)，對(duì)供配電的可靠性要求是非常高的，一些重要的負(fù)荷均為一級(jí)負(fù)荷，僅幾個(gè)周波的電力系統(tǒng)故障就能造成大量生產(chǎn)裝置停工，甚至造成重大損失和傷亡。

1.2負(fù)載穩(wěn)定

石化企業(yè)的負(fù)載是相對(duì)平穩(wěn)的，連續(xù)運(yùn)行曲線的變化很小，生產(chǎn)裝置穩(wěn)定投產(chǎn)后，負(fù)載一般維持在一定水平。

1.3負(fù)載以交流電動(dòng)機(jī)為主

石油化工單位的負(fù)載主要是以大型異步交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的風(fēng)機(jī)、攪拌器、水泵、壓縮機(jī)為主。由于石油化工企業(yè)供配電系統(tǒng)內(nèi)具有大量交流異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，且功率因數(shù)一般在0.8～0.9之間，因此，需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。當(dāng)采用電容器補(bǔ)償時(shí)，電力電容器組宜安裝在主變電所或多區(qū)域變電所內(nèi)，采用就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償集合的方式。

1.4大型設(shè)備的啟動(dòng)沖擊大

壓縮機(jī)等大型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)雖然次數(shù)很少，但啟動(dòng)沖擊大，是影響企業(yè)供配電系統(tǒng)穩(wěn)定的重要因素。所以，大型設(shè)備的啟動(dòng)是供配電設(shè)計(jì)時(shí)不得不考慮的問(wèn)題。

1.5具有自備電廠

很多石化企業(yè)都具有企業(yè)自己的自備電廠，其規(guī)模與企業(yè)的裝機(jī)規(guī)模及當(dāng)?shù)貓@區(qū)的用電負(fù)荷缺口有關(guān)，像山東鄒平某大型化工企業(yè)除了發(fā)電自用外還能為本地其它企業(yè)提供一定電力和保安電源。石油化工企業(yè)的自備電廠的主要作用是為企業(yè)內(nèi)提供汽源，因此汽輪機(jī)多以背壓式、抽汽背壓式或抽汽凝汽式為主。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障造成石化企業(yè)大面積停電，生產(chǎn)裝置會(huì)立即停止用汽，各發(fā)電動(dòng)機(jī)很難保證此時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行。通常大型石化企業(yè)的熱電廠既是企業(yè)供配電系統(tǒng)的中心。

1.6負(fù)荷容量隨裝置的新建逐步增大

石油化工企業(yè)電力系統(tǒng)的另一個(gè)重要特點(diǎn)是，隨著企業(yè)的發(fā)展，企業(yè)向上下游擴(kuò)展，新增上下游產(chǎn)業(yè)鏈的化工裝置及改造擴(kuò)容是石化企業(yè)司空見(jiàn)慣的事情，因此在設(shè)計(jì)石化企業(yè)內(nèi)供配電系統(tǒng)時(shí)一定要考慮留有足夠的擴(kuò)展余地。

2石油化工企業(yè)供配電設(shè)計(jì)

2.1供配電網(wǎng)絡(luò)電壓等級(jí)的選取

根據(jù)石油化工企業(yè)發(fā)展負(fù)荷擴(kuò)展余量大的特點(diǎn)，最高一級(jí)供電電壓的選取，除了考慮附近電網(wǎng)電壓等級(jí)外，還應(yīng)考慮到企業(yè)的發(fā)展。例如，對(duì)于運(yùn)行容量在50MVA左右及以上的企業(yè)，按照我國(guó)電壓等級(jí)的劃分，常規(guī)企業(yè)選取35kV電壓等級(jí)較為合適，但是對(duì)于石油化工企業(yè)，選取110kV甚至220kV作為第一級(jí)電力網(wǎng)絡(luò)電壓更合適。

2.2供配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

宜采用總變電所和區(qū)域變電所結(jié)合的方式進(jìn)行配電，全廠一個(gè)主變電所，一個(gè)或多個(gè)區(qū)域變電所進(jìn)行供電。主變電所內(nèi)設(shè)置高壓無(wú)功補(bǔ)償，分變電所內(nèi)設(shè)置低壓無(wú)功補(bǔ)償和低壓設(shè)備配電室室。

2.3雙電源和保安電源的設(shè)置

石油化工企業(yè)由于停電時(shí)，可能會(huì)造成人身傷害時(shí)，同時(shí)停電將在經(jīng)濟(jì)上造成較大或重大損失，另外停電將影響企業(yè)的正常運(yùn)行，故均采取雙路電源供電。雙路供電供到總變電所一級(jí)。

另外，對(duì)于一些特別重要的負(fù)荷，比方說(shuō)消防水泵及突然停電后造成重大損失的負(fù)荷，應(yīng)該設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)作為保安電源，或者設(shè)置柴油消防泵。另外對(duì)于一些特別重要的電機(jī)，可以設(shè)置專用動(dòng)力EPS作為一個(gè)或幾個(gè)電機(jī)的保安電源。

2.4低壓配電的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.4.1設(shè)計(jì)過(guò)程中一般以200KW為界線，200KW以上的電動(dòng)機(jī)用中壓，200KW以下的用低壓，傳統(tǒng)的低壓都用220/380V系統(tǒng)。

2.4.2老化工企業(yè)高壓電機(jī)大都使用6kV等級(jí)，因此中壓供電系統(tǒng)也是6kV等級(jí)，隨著電氣設(shè)備制造業(yè)技術(shù)水平的提高，現(xiàn)在10kV電機(jī)的質(zhì)量是安全穩(wěn)定可靠的，因此建議使用10kV供電系統(tǒng)，并使用10KV高壓電動(dòng)機(jī)。

2.4.3用電負(fù)荷分類：用電負(fù)荷等級(jí)可以分為三類：一類是普通負(fù)荷，如辦公生活用電及一些不重要的負(fù)荷用電，這些負(fù)荷屬于三級(jí)負(fù)荷，一般選單電源供電即可滿足要求;另一類是生產(chǎn)裝置的用電設(shè)備，停電時(shí)可使化工裝置停產(chǎn)或減產(chǎn)，這一類屬于二級(jí)負(fù)荷，化工企業(yè)大部分屬于這一類;最后一類是化工裝置中的重要設(shè)備，停電可造成裝置的損壞或設(shè)備報(bào)廢等，這其中還有部分設(shè)備特別重要，停電可致使有毒有害氣體泄漏，引起火災(zāi)或爆炸等危害，這后一類設(shè)備屬于一級(jí)負(fù)荷。

2.4.4干式變壓器的配置：建議均采用兩兩成對(duì)設(shè)計(jì)，互為備用的方式進(jìn)行供電設(shè)計(jì)，對(duì)于裝置中的成對(duì)負(fù)荷，均布在兩個(gè)成對(duì)的變壓器上。

2.4.5抗晃電設(shè)計(jì)：

普通低壓電動(dòng)機(jī)控制回路的防晃電措施：低壓電動(dòng)機(jī)在化工裝置中的使用量很大，要使低壓電動(dòng)機(jī)在晃電后自動(dòng)運(yùn)行，需在控制回路采取措施?？尚械姆椒ㄓ校菏褂每够坞婋姍C(jī)保護(hù)器;使用常規(guī)時(shí)間繼電器，將時(shí)間繼電器的延時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn)串接在起動(dòng)回路中;使用交流UPS電源或直流電源作為電動(dòng)機(jī)控制回路電源，交流停電時(shí)，控制電源不停電;設(shè)計(jì)使用單獨(dú)的PLC控制柜解決晃電問(wèn)題。

變頻器控制設(shè)備的防晃電措施

變頻器調(diào)速電機(jī)的抗晃電措施：變頻器對(duì)電壓的變化更為敏感，有時(shí)系統(tǒng)稍有波動(dòng)，即使變頻器控制的設(shè)備停機(jī)。解決變頻器晃電停機(jī)有兩個(gè)方案：對(duì)于普通的變頻器控制的設(shè)備，可利用變頻器自身的參數(shù)設(shè)置菜單將變頻器低電壓報(bào)警停機(jī)功能解除，在控制回路采取晃電控制措施。當(dāng)電壓恢復(fù)后，變頻器會(huì)自檢，當(dāng)檢測(cè)到起動(dòng)條件具備時(shí)可自動(dòng)起動(dòng);對(duì)于變頻器控制的特別重要的設(shè)備（不允許停機(jī)的設(shè)備）可采用DCBANK（直流支撐系統(tǒng)）為變頻器供電，當(dāng)檢測(cè)交流停電后，并接于變頻器直流母線的DCBABK系統(tǒng)立即投入運(yùn)行，使變頻器的逆變部分繼續(xù)工作，機(jī)械設(shè)備不停機(jī)，當(dāng)電源恢復(fù)后，DCBANK系統(tǒng)自動(dòng)退出運(yùn)行。

2.5繼電保護(hù)定值的整定

繼電保護(hù)定值整定是關(guān)系到供電系統(tǒng)安全的重要環(huán)節(jié)，只有定值設(shè)計(jì)合理，才能在系統(tǒng)內(nèi)部故障時(shí)，準(zhǔn)確、可靠、快速、有選擇的將故障設(shè)備切除，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

關(guān)于上下級(jí)定值的配合，對(duì)于末端設(shè)備保護(hù)定值的設(shè)計(jì)在保證被保護(hù)設(shè)備安全的前提下盡量將定值取小，而上一級(jí)設(shè)備的定值在保證設(shè)備安全的前提下適當(dāng)加大，即增大級(jí)差和時(shí)間差，盡量避免越級(jí)跳閘，縮小停電范圍。

有時(shí)靈敏度、選擇性、可靠性是不能兼顧的，要根據(jù)實(shí)際情況取舍。當(dāng)一路外電源停電時(shí)，母線備自投開(kāi)關(guān)的動(dòng)作順序，不同的設(shè)計(jì)人員會(huì)有不同的處理方式。

2.6爆炸危險(xiǎn)區(qū)域

由于化工企業(yè)的原材料復(fù)雜且多樣化，部分材料屬于危險(xiǎn)爆炸性的材料粉末，因此，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行材料分放的過(guò)程中，要根據(jù)化學(xué)材料的性質(zhì)和成分進(jìn)行相應(yīng)的區(qū)分，防止化學(xué)材料受外界因素影響而產(chǎn)生的爆炸性氣體對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生的危害，設(shè)計(jì)人員要對(duì)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的電氣設(shè)備和材料進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)措施，以免材料產(chǎn)生化學(xué)性質(zhì)，嚴(yán)重影響著化工企業(yè)的正常運(yùn)行。

2.7計(jì)算負(fù)荷

化工企業(yè)在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一般采用負(fù)荷計(jì)算的方法，負(fù)荷計(jì)算的方法有效的保證了計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)性，在計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)，還要重視短路電流的計(jì)算，有效的保證了化工企業(yè)供配電系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。結(jié)合系統(tǒng)所提供的所有數(shù)據(jù)和參數(shù)進(jìn)行參考，合理的制定出供配電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷方案。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)論目前，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)能力以及在科學(xué)技術(shù)方面的迅猛發(fā)展，化工企業(yè)供配電應(yīng)用技術(shù)日益成熟，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮到化工企業(yè)的供電特點(diǎn)，并根據(jù)供電特點(diǎn)擬定供電方案，并根據(jù)化工企業(yè)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域較多的特性合理選擇防爆電氣設(shè)備。

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