辛銳,王小龍
(中國石油廣東石化公司,廣東 揭陽 515200)
2020年1月,石化組織高層領導召開會議,針對石油煉化企業(yè)往年出現(xiàn)的電氣事故、設備運行等問題,進行溯源分析,編制可行的電氣事故預防方案,編制適應石化組織生產的反事故體系,旨在強化電氣系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性,增強石化組織的安全管理能力。事故分析采取案例整編形式,共有53起事故,事故類型有線路故障、誤操作等。為此,探索電氣設備、供電程序的運維方法,具有一定研究價值。
案例項目的全廠供配電、煉油區(qū)供電主項110kV線纜敷設工作已完工,回路送電項目處于可運行狀態(tài),110kV電纜設有48個回路,電纜橋架長度總計19km,線纜敷設區(qū)域長達300余km。案例項目的建設任務有煉油生產、化工生產及儲運設備等。
案例項目所在的石化廠區(qū),廠區(qū)面積總數近920公頃,含有石化生產、行政服務等多個經營項目。廠區(qū)內表現(xiàn)出明顯的“亞熱帶氣候”環(huán)境特點,光照充足、降水量大、全年不降雪、霜期較短。區(qū)位優(yōu)勢較為顯著,周邊航線發(fā)達,合作企業(yè)較多。案例項目所在區(qū)域表現(xiàn)出溫度高、降水量大、雷電較多、環(huán)境含水量較高等特點。
該石化項目所在廠區(qū)的專業(yè)數據為:極端溫度最大值為38.4℃,極端溫度最小值為1.5℃,整年溫度平均值為22.6℃,整年低溫平均值為5.7℃,全年內溫度最高的月份為7月,7月高溫平均值為34.9℃,7月地層-0.4m位置土壤溫度平均值為30℃,全年內氣壓平均值為101.12kPa,全年內降水平均值為1807.5mm,全年內濕度平均值為79%。參照區(qū)域各項專業(yè)數據的實測結果,作為項目對應參數的設計值,以此提升項目設計質量。
案例項目采取兩級負荷的變電站設計,采取多個配電母線供電形式。系統(tǒng)中的變壓器、母線均處于單獨運行狀態(tài)。設計多級變壓器容量,每兩臺設備為一組,當一臺變壓器出現(xiàn)質量問題時,另一臺設備能夠帶動兩組母線運行。項目設有應急電源,采取EPS或應急發(fā)電機供電形式。輔助電源選擇鉛酸電池組。在進行供配電維護時,應從變壓器誤動作、UPS等不間斷電源的停機等故障視角,制定相應的運維方案,以此保障運維質量。
變壓器故障的檢測方法,采取設備狀態(tài)檢測方法。紅外熱像檢測時,從設備自身、調壓開關、儲油裝置、連接線路等位置,逐一進行檢測。如有發(fā)現(xiàn)設備故障、異常聲音、持續(xù)性瓦斯信號等,需開展油的取樣檢測活動。采取周期性檢測方法,測定部分位置放電情況。變壓器的運維方法,采取預防檢修、試運行等方法,結合變壓器的實際運行狀態(tài),預測變壓器的運行情況,依據設備具體情況,進行環(huán)境清潔。10kV變壓器運行期間,參照饋出回路情況,每個配電周期需運行一次,作為生產設施全面檢修任務,統(tǒng)籌檢修防護。不小于110kV的變壓器,可歸入供電線路、生產設施等維修進程,保障生產期內完成一次運檢。
UPS應急電源,采取分類檢修運維形式。參照UPS的運行情況、檢修效果、備件性能等因素,制定分級動態(tài)管理體系。A類UPS電源,≥9分;B類UPS電源評分介于6~8分;C類UPS電源,≤5分。對UPS故障進行遠程檢測,檢修項目包括定期清掃、周期性試運行、元器件性能測試等。A/B類試運行期間發(fā)現(xiàn)故障問題,及時進行檢修處理。對于C類UOS采取狀態(tài)監(jiān)測方法,進行故障預測。EPS檢修時,與C類UPS檢修方法一致。
直流電源監(jiān)測時,采取預防檢修措施。供電期間有異常問題,需停電檢修。蓄電池運維期間,應采取在線監(jiān)測方法。狀態(tài)檢測時,從電壓、內阻兩個方面,測定蓄電池運行能力。檢修蓄電池可與生產設備共同進行,每個生產任務期間,均需進行一次蓄電池活化檢測,準確核實蓄電池的存儲能力。依據活化檢測結果,嚴格遵照生產廠家的技術規(guī)范,進行充電、放電各項管理。
案例項目所在區(qū)域共設有多種類型的變電站:220kV總變電站,供電范圍有化工區(qū)、煉油區(qū)等;110kV變電站,用于下轄10kV/0.4kV變電所及相關裝置設備等供電。變壓器間隔位置添加防火墻,干式變壓器進行單獨布設。變電站的運維工作,可從繼電保護方面進行運維管理。繼電保護相應設施的運維工作,需采取一般巡檢、專業(yè)檢查相聯(lián)合形式,及時排除異常運行問題。在線監(jiān)測時,全面監(jiān)測各系統(tǒng)運行情況。
系統(tǒng)運行期間,設備如有異常問題,需及時退出系統(tǒng),保證故障處理的及時性。故障消除后,即可恢復系統(tǒng)運行,縮短繼電保護的空檔。如果繼電保護停用時間大于1年,再次運行前,需全面測定繼電保護程序的性能。線路、變壓器等多種設備運行前期,需保證互感設備、測量設備精確性,相應完成相量、差流的監(jiān)測,以此提升回路連接的準確性。
電氣智能程序含有站控、間隔兩個系統(tǒng),使用分層、分布等形式,提升網絡系統(tǒng)連接質量。案例項目全廠范圍內,均設有電氣控制總站,全面進行電氣監(jiān)控,設有信號與上級站的連接接口。
全廠電氣程序融合1000M以太網組成,主干網絡程序引入自愈式網絡。每個系統(tǒng)均設有單獨站點,配置相應的電氣監(jiān)控保護程序,子站利用環(huán)網交換設備,可成功連接主干網絡。各子站的連接方式,采取雙星結構。設計在10kV及以下的變電所為單獨子站,各子站均擁有保護監(jiān)控能力。變電站內部的站控、間隔各處,均進行直接連接處理。設計在110kV的變電站,使用單星型進行網絡設計。220kV變電站,使用雙星形結構進行網絡設計。電氣平臺能夠全面接收各項狀態(tài)參數、測量參數等多種信息,有序落實劃分監(jiān)測資料類型、保證監(jiān)測資料存儲質量,結合各級密碼權限特點,合理進行站內控制。如有V、I、P等超限問題,給出故障警報、畫面閃屏等多種提示。全面保存用電資料,采取分時段形式進行電量管理,全面落實電氣監(jiān)測工作,準確測定保護效果。
不足10kV的線纜,應選擇阻燃性線纜,阻燃級別選擇A級。用于高溫環(huán)境的線路,應選擇具有溫度耐受性的線纜,嚴格遵照電力項目電纜規(guī)格的各項要求。比如,用于消防程序的線纜,應急電源使用的供電線路,均應選擇耐火類型;在人員密集區(qū),比如綜合建筑、實驗中心等,均選擇銅芯線纜,使用聚烯烴護套。線纜敷設時,應嚴重規(guī)范內容逐一敷設,依據工藝管架逐一進行線纜敷設,合理設計獨立支架,增強線纜敷設的牢固性。在非鋪砌范圍內,需采取直埋敷設方法,敷設路線均添加標志樁。在通行路徑處進行單芯線纜鋪設,需給出玻璃鋼管的線纜保護處理。進行多芯線纜敷設時,需采取鍍鋅鋼管的防護處理。各埋管位置應預留不小于10%的線纜敷設空間。110kV的線纜,應選擇電纜架設方法,部分位置采取埋地敷設方法。單芯動力線纜采取三角敷設方法,各線纜間隔不大于線纜外徑的3倍。消防區(qū)域內使用的線纜,應采取埋地敷設形式,比如直埋、穿管、充砂等。如有地上敷設需求,不可進行無關工藝、無關儲罐組的穿越處理,不能與其他氣體管線同步敷設,需使用耐火線纜,線纜耐火時間應大于90min,敷設在專用橋架位置。
生產程序中需增設檢修電源箱,檢修半徑不小于30m。檢修電源箱設計時,均配置1路輸入線、2路輸出線、1組電源插座。部分裝置的檢修需求較為特殊時,可參照業(yè)主具體規(guī)則,添加多個檢修電源箱,容量選擇400A。檢修電源箱的裝設方位,選定在罐區(qū)防火堤外側。選擇性能更高、功能更全、可用于大修的檢修電源箱,將其放置在聯(lián)合變電站內,安裝時選擇出線較為便利的位置。依據該石化項目的設計要求,在目標區(qū)域裝設方便插座,使其半徑小于15m。如果需要增設行燈插座,需靠近容器、鍋爐等位置,提升設備取用便利性。方便插座設計時,應小于16A,采取單獨設計回路的形式,給予相應的漏電保護,順應安裝環(huán)境的各項規(guī)范。
建筑項目屋頂位置,設有防雷接閃裝置,使用熱浸鋅圓鋼拼組成防雷網格,在建筑項目屋頂位置添加接閃桿?;炷两ㄖM行防雷布設時,采取明敷形式,逐一敷設引下線、斷接卡,選出接地的最小路徑。建筑結構使用的各種鋼筋構件,均需進行等電位連接處理。鋼結構建筑項目,引下線設計可選擇鋼結構主體。案例項目中變電所,可融合二類防雷思想,完成防雷設計。煙囪位置設立的接閃桿,材料類型為“不銹鋼”。0.4kV低壓線路、變電站各處設計的浪涌保護裝置,均應按照建筑防雷需求,完成各項設計。
參照石化儀表防雷的各項要求,儀表控制室需進行嚴格的防雷設計,具體防雷要求如下。接閃網格邊長應小于5mm,或者接閃網格面積小于24mm2。設有多組防雷引下線,防雷線路間隔小于12m。引下線應規(guī)格敷設于控制室的外側角落位置。控制室位置的鋼筋,與接閃器無須進行直連處理,需進行等電位連接,選擇鄰近位置,將其連接至室外接地網。
各類金屬部件、鋼軌,均應進行電氣連接處理,保證防靜電操作的規(guī)范性。對于直徑不小于2.5m、容積高于50m3的設施,接地點應大于2處。接地點設計,以設備外圍為主,布點間隔不可超過30m。如活動走梯、浮船等金屬構件,將其進行防靜電處理時,使用銅芯軟絞線,進行多于2處的接地處理地下直埋管線除外,其余靜電連接的具體規(guī)范如下。生產裝置進出位置、終末點位,均設有接地點。接地間隔應不小于100m。平行管線敷設時,距離凈值不大于100mm,每間隔20m增加一組跨接線。如果管線處于交叉狀態(tài),管線間距凈值不足100mm時,需增設跨接線。金屬法蘭的防靜電處理,應選擇金屬線完成跨接。
當電機的容量高于2000kW,檢測其運行狀態(tài)時,可選擇振動在線監(jiān)測方法。利用監(jiān)測平臺的頻譜分析程序,準確設計報警參數。針對DCS控制程序中連接電機電流、功率參數等多種信息,相應設計警報限值。給出警報反饋時,值班人員可及時進行電機故障處理。當電機離線監(jiān)測時,使用振動頻譜程序進行狀態(tài)檢測,采取離線頻譜檢測形式,創(chuàng)建頻譜分析模型。依據電機生產說明的具體要求,從電機工況、運行時程等方面進行考量,綜合確定油脂加注周期及檢修周期,以此保證電機潤滑效果。
對于案例項目進行各項電氣檢修、運維時,應加強極端天氣防護。在測得有雷雨天氣時,需提前查看各級變電站(所)屋頂排水口的疏水能力,去除雜物,防止堵塞。雨后再次檢查輸水線路,排查漏水問題。雷雨天氣前期,運維人員應全面檢查戶外電動機的各個部位,比如設備外殼、接線裝置等位置,保證各部位功能完好性,排除密封膠墊老化、設備漏水等問題,檢查機座排水線路的暢通性。如果測得戶外溫度最大值達到35℃,需使用紅外熱像檢測技術,全面掃查電氣設備的運行情況。電氣設備運行時負荷較高、電流較大,應增加檢測次數。
綜上所述,針對案例項目的各項電氣程序,逐步開展電氣防護,保證防雷處理的規(guī)范性,設定完整的檢修方案,保證案例項目整體電氣使用的安全性。針對變壓器、電源箱、電機等多種電氣設備,確保在線檢修的及時性,給予相應的設備運維處理,保證故障消除質量,增加石化生產安全性,展現(xiàn)出電氣運維的積極作用,切實貫徹安全生產思想。