解決方案
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泰永長征石油化工解決方案

石油化工由于其設備負荷的特殊性,生產的連續性,要求供電可靠不能間斷,一般大中型冶金工廠常采用多電源供電,必要時須設置保安電源。工廠供配電系統除滿足基本負荷需要外,要能承受煉鋼電弧爐、大型軋鋼機在生產過程中產生的沖擊負荷。要考慮電力調度靈活和發展的可能性,以適應產品改變和工廠擴建的需要。供配電設計還要考慮設備及人身安全,冶金工廠消耗電能很大,要注意節電。既要節省一次投資,也要減少運行費用,但不能影響供電安全和可靠性。


客戶的需求


安全:杜絕或避免人身的死亡或傷害事故的發生。

高效:確保設備在規定年限內正常、高效、有序運行。

環保:確保對沿線環境不產生不良影響,如噪音,有害氣體、諧波、電磁干擾等。

降低成本:減少建設成本及運營成本。

可持續發展:延長系統整體使用年限,減少系統整體的維護資金。


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1、全廠總變電站供電系統

大型石化企業的用電負荷較大,通??傔\行容量大于60MVA,供電電壓為66 kV,110kV,220kV,并應由兩個以上獨立的電源供電,運行方式一般為雙電源單母線運行或雙電源雙母線運行。大型石化企業一般設有一個總降壓變電所作為主變電所,即總全廠總變電站。(受供電力公司制約,也有一些大型石化企業內具有數個主變電所。)

常規全廠總變電站,接線方式通常是單母線分段帶聯絡開關,也有帶旁路及雙母線等。全廠總變電站一般位于企業的外側,且靠近負荷中心,以便輸入供電電源,因此必須采用電力電纜向生產裝置變電所供電。企業內采用的供配電電壓及供配電方式根據企業的負荷特點及地理位置等因素進行選擇,通常為10kV。典型人系統一次圖見圖1

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圖1 全廠總變電站供電系統圖

10 kV保護斷路器推薦使用MV1型戶內高壓真空斷路器.

MV1型戶內高壓真空斷路器,該產品主要用于發電廠、交流配電系統和變電站內的保護和控制,也可以作為電網設備、工礦企業動力設備的保護和控制單元。由于真空斷路器的優越滅弧特性,使得該產品特別適合用在額定工作電流下的頻繁操作或多次開斷短路電流的場所。該產品的操動機構與斷路器本體一體化設計,既可以作為固定安裝單元,也可以配合專用的推進機構,組成手車單元使用。

表1為MV1型戶內高壓真空斷路器選型表。

參數名稱 單位 數據
額定電壓 kV 12
額定頻率 Hz 50
額定絕緣水平 1min工頻耐壓 kV 42對地/48斷口
額定雷電沖擊耐壓(峰值) kV 75對地/85斷口
額定電流 A 630 1250 1600 2000 2500 3150 4000*
額定短路開斷電流(有效值)
額定短時耐受電流(有效值)
kA 25 25
31.5 31.5 31.5 31.5 31.5 31.5
40 40 40 40 40 40
額定短路關合電流(有效值)
額定動穩定電流(有效值)
kA 63 63
80 80 80 80 80
100 100 100 100 100 100

表1MV1型戶內高壓真空斷路器選型表。

2、中壓配電系統

中壓配電系統一般為A、B兩段母線供電,兩段母線設聯絡開關,其一次圖見圖2。每段母線有1回路電源。電源和聯絡開關通常是用3選聯絡方案,切換裝置一般采用傳統中壓開關組合方案,但這種方案存在無機械互鎖、轉換時間長約20分鐘、多元器件集成導致故障源多等缺點,所以這里推薦中壓轉換開關方案,中壓轉換開關方案具體系統原理見圖3

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圖2 中壓單母線分段一次圖 泰永長征石油化工解決方案
圖3 中壓轉換開關方案一次圖

進線保護電器置推薦使用TBBQ12中壓轉換開關。

TBBQ12中壓轉換開關具有機械/電氣雙重互鎖,防止因誤操作造成常用、備用電源同時合閘;永磁機構驅動,轉換時間200ms以內,供電連續性高; 專用控制器可使ATSE在系統中的切換,防止二次短路事故發生。TBBQ12中壓轉換開關開斷電流為20kA。表3為TBBQ12中壓轉換開關選型表。

本體型號 額定電流 額定電壓
TBBQ12 630A 12kV
TBBQ12 100A 12kV
TBBQ12 1250A 12kV

控制器型號 供電電壓范圍
C800V AC110~220V
C800V DC220V

表2 TBBQ12中壓轉換開關選型表。


3、低壓配電系統

石化企業常用的低壓配電系統,系統采用兩進線一母聯(單母線分斷),此配電系統結構簡單,用電可靠性高。

低壓配電系統主要設備為配網低壓柜,又叫開關屏或是低壓配電屏,它將低壓電路所需的開關設備、測量儀表、保護裝置和輔助設備等,按照一定的接線方案安裝在金屬柜內構成的一種組合式電氣設備,用以進行控制、保護、計量、分配和監視等等。配網低壓柜通常由進線柜,出線柜,無功補償柜,聯絡柜組成。圖3為為常用的低壓配電系統圖。

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圖4 常用低壓配電系統

進線及聯絡斷路器配置,系統進線保護斷路器推薦使用MA60系列框架斷路器,區域聯鎖功能確保(三選二方案)完全選擇性保護,對于石化企業供電可靠性要求高非常適合。MA60系列框架斷路器與變壓器選型配合見表3

饋出支路保護電器配置,推薦使用MA60系列框架斷路器,或MB60系列塑殼斷路器作為保護電器。

變壓器容量/KVA 額定電流/A 阻抗電壓/U% 短路電流/KA 斷路器+智能控制器
315 455 4 11.4 MA60-1600/630 H
400 577 4 14.4 MA60-1600/630 H
500 722 4 18.1 MA60-1600/800 H
630 909 4 22.7 MA60-1600/1000 H
800 1155 6 19.3 MA60-1600/1250 H
1000 1443 6 24.1 MA60-1600/1600 H
1250 1804 6 30.1 MA60-2500/2000 H
1600 2309 6 38.5 M60-2500/2500
2000 2887 6 48.1 MA60-4000/2900 H
2500 3608 6 60.1 MA60-4000/4000 H
3150 4547 6 75.8 MA60-6300/5000 H

表3 MA60系列框架斷路器與變壓器選型配合表

上表計算依據:上級電網的短路功率設定為 500 MVA ;變壓器為10 KV / 0.4 KV 。當短路電流的計算結果發生改變時,MA60斷路器要從65KA、85KA、100KA、120KA中選取適合的分斷能力指標。

4、應急供電系統

石化行業是國民經濟的支柱行業之一,其企業基本上是大型和特大型聯合企業,是國家的重點企業。一個石化企業一般都有幾套大型或特大型裝置組成,各裝置間為上、下游關系,不但連續性強,相互間影響形成一個生產鏈,停一次車恢復正常生產要一周~二周時間,即恢復生產時間長,由于裝置規模大停產經濟損失重大,石化企業的用電負荷絕大部分屬一級負荷。

一級負荷中特別重要用電負荷,在石化企業中占比較大,且特別典型,通常有以下幾種:

① 中斷供電時,將發生爆炸及有毒物質泄漏的相關負荷:a 安全停車自動程序控制裝置(儀表、繼電器、程控器等)及其執行機構(某些進料閥、排料閥、排空閥等)以及配套的處理設施。b 設備內有不能排放的爆炸危險物料,若其會發生局部聚合大量放熱反應時,為避免危險后果所需的攪拌設施和中止劑投放設施或冷卻水專用供應設備。c爆炸危險物料使用的大型壓縮機和安全軸封及正壓系統等的電氣設備。

② 中斷供電時,現場處理事故、搶救及撤離人員所必需的事故照明、通信系統、火災報警設備、消防系統的用電負荷等。

③ 藝控制的DCS、FCS電氣微機保護,信息管理系統的用電負荷。

據《供配電系統設計規范》GB50052-2009標準對一級負荷中的特別重要負荷對供電的要求: 對特別重要用電負荷供電除了兩個電源外(即一、二級用電負荷的電源),尚應增設應急電源,并嚴禁將其它負荷接入應急供電系統,以保證供電的可靠性和連續性。

石化行業人應急電源通常采用大容量的備用發電機,具體原理圖見圖5

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圖5應急供電系統系統圖

用于企業變電站專用電與發電機的應急電源轉換的ATSE需選用“抽出帶旁路型的三工位專業一體化PC級”,使用類別為AC-33iA。ATSE額定電流宜按照發電機額定電流的1.25倍選擇,表4是TBBQ3-W/2W抽出帶旁路型ATSE選型表。

額定電流 100~400 630~1600 2000~3200 4000
電壽命/次 6000 6000 6000 6000
機械壽命/次 10000 30000 30000 30000
使用類別 AC-33iA AC-33iA AC-33iA AC-33iA
本體轉換時間/ms 80≤ 140≤ 200≤ 50≤
額定短時耐受電流Icw/kA 12.5 32 50 50

表4 TBBQ3-W/2W旁路型選型表

發電機以及變壓器出口處斷路器阻抗小,短路電流大,所以根據發電機容量和短路分斷能力的不同要求,發電機出口斷路器推薦選用MA60斷路器(分斷能力ICU=ICS=ICW),并配置H型智能控制器,可以實現四段保護、過頻/欠頻保護、過壓/欠壓保護和發電機并網運行時的逆功率保護。具體保護見表5

欠頻保護 過頻保護 過壓保護 欠壓保護 逆功率保護
執行方式 脫扣、報警、OFF 脫扣、報警、OFF 脫扣、報警、OFF 脫扣、報警、OFF 脫扣、報警、OFF
啟動值 45Hz~65Hz 45Hz~65Hz 380V~690V 150V~380V 5KW~500KW
返回值 45Hz~65Hz 45Hz~65Hz 380V~690V 150V~380V 5KW~500KW
啟動時間 200ms~9000ms 200ms~9000ms 200ms~30000ms 200ms~30000ms 200ms~20000ms
返回時間 200ms~9000ms 200ms~9000ms 200ms~30000ms 200ms~30000ms 200ms~20000ms

表5 MAT60-H智能控制器用于發電機保護


5、動力三箱配電系統

常見石化企業廠房辦公樓照明配電系統見圖6,常見石化企業廠房動力配電系統見圖7

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圖6廠房辦公樓照明配電系統一次簡圖 泰永長征石油化工解決方案
圖7廠房動力配電系統一次簡圖

系統進線保護斷路器推薦使用MB1,MB2系列微型斷路器或 MB60塑殼斷路器。

體育場館普通動力三箱配電系統的雙電源切換推薦使用TBBQ3系列雙電源轉開關。TBBQ3系列雙電源轉開關,專業PC級一體化設計;額定電流16A~5000A,國內范圍最大;高標準分斷能力,使用類別AC-33iA;勵磁驅動,轉換時間??;專用銀合金觸頭,耐弧抗氧化;特設獨立滅弧系統,滅弧迅速。TBBQ3系列雙電源轉開關選型見表6

額定電流 16~100 125~250 320~400 630~1600 2000~3200 4000~5000
電氣壽命 6000 6000 6000 6000 6000 3000
機械壽命 10000 10000 10000 10000 10000 10000
使用類別 AC-33iA / AC-33B AC-33iA
本體轉換時間/ms 75 75 80 140 200 220
額定短時耐受電流Icw/kA 5 10 12.5 32 50 50
N極重疊轉換型 - - -

表6 TBBQ3系列雙電源轉換開關選型

6、消防配電系統

體育場館消防負荷如:消防泵、排煙風機、加壓送風機、消防控制室、消防電梯等,采用雙電源供電并在末端自動切換,當消防設備(消防泵、噴淋泵、防排煙風機等)長期不用,一旦要使用的時候必定是消防應急,所以必須可靠供電。由于長期不用,消防設備存在結垢或者銹蝕而導致線路電流過載的隱患。為了減小此類故障產生,和保障負荷的連續可靠供電,線路的保護斷路器過載不允許跳閘。消防配電系統原理圖見圖8

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圖8消防配電系統原理圖

針對于消防負載的保護斷路器,系統進線推薦使用MB60系列斷路器。

系統饋線使用推薦MB50系列斷路器, MB50系列斷路器帶CBI功能(過載報警不跳閘)這款塑殼斷路器,當線路發生過載時,斷路器不跳閘,直接從斷路器上輸出過載報警的無源干接點給到用,從而實現遠方或者就地的聲光報警。

過載報警不跳閘功能斷路器應用的相關規范要求:

《民用建筑電氣設計規范》(JGJ16-2008)第7.6.4規定:“......對于突然斷電比過負荷造成的損失更大的線路,該線路的過負荷保護應作用于信號而不應切斷電路?!?

《低壓配電設計規范》(GB50054-2011)第 6.3.6規定:“ 過負荷斷電將引起嚴重后果的線路,其過負荷保護不應切斷線路,可作用于信號?!?

《通用用電設備配電設計規范》(GB50055-2011)第2.3.7.1規定“......斷電比過載造成的損失更大時,應使過載保護動作于信號?!?

7、站用交直流系統

變電站交直流系統又稱站用電系統,是保證變電站安全可靠地輸送電能的一個必不可少的環節。站用電主要為了變電站內的一、二次設備提供電源。石化行業站用交直流系統在變電站所失電的情況下,仍能保證控制信號、保護、自動裝置等電源及事故處理工作。地鐵變電站站用交直流設備主要有交流屏、充電屏、饋線屏、電池屏4部分組成。系統主要有交流和直流系統兩部分,對應方案見下圖。

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圖9 站用交流系統簡圖 泰永長征石油化工解決方案
圖10 站用直流系統簡圖

推薦選用TBBQ3系列:

為保證變電站所在失電情況下,變電站仍能進正常操作及檢修運行。交流和直流電電源屏的電通常來自兩段低壓母線,通過雙電源切換裝置給系統供電。系統雙電源切換裝置推薦使用TBBQ3系列專用PC級產品。TBBQ3系列選型見表6。

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