煉油系統關鍵機組抗電網波動技術選擇及應用

一、電網波動對關鍵機組油泵電機穩定運行產生的影響

煉油系統關鍵機組使用高壓電機作為動力驅動壓縮機運行，而機組潤滑油系統中的油泵電機是由交流接觸器控制其運行的，當電網出現波動時，由于電壓下降或中斷，線圈對鐵心的吸引力小于釋放彈簧的彈力使得接觸器釋放，導致該油泵電機跳閘，然而該油泵往往通過油壓低聯鎖參數將聯鎖高壓電機跳閘，致使該關鍵機組非計劃停車，造成不必要的損失，因此盡快提高關鍵機組油泵電機抗電網波動能力是非常有必要的。

二、關鍵機組抗電網波動存在的主要問題

根據煉油系統近幾年歷次電網波動造成關鍵機組聯鎖停機的事故分析得出，關鍵機組的主油泵能否再啟動、輔助油泵能否切換成功并不是保住油壓避免停主機的唯一要素，事實證明，即使關鍵機組主油泵再啟動了或輔助油泵切換成功了，但該機組仍舊因為油壓低而聯鎖停機，原因為電網波動后油泵再啟動建立油壓的時間普遍長于機組油壓低聯鎖停機時間，由此可以看出，機組油壓系統對油泵電機抗電網波動能力要求很高，目前在用的技術已無法滿足要求。為了保證在電網波動情況下，關鍵機組油泵電機不受影響仍可以正常工作，電機轉速及輸出功率不受影響，公司經過多方調研討論后決定考慮是否可以將電壓補償技術引進應用到關鍵機組油泵電機回路中去。

三、針對關鍵機組油泵電機的兩種電壓補償技術方案綜述

目前針對石化行業關鍵機組油泵電機電壓補償技術方案主要有以下兩種：

1.動力UPS技術方案

動力UPS與一般的UPS有些不同，動力UPS是基于變頻器及直流支撐系統的組織架構，方案的核心是采用DC-BANK對變頻器直流回路提供另一路直流電壓，其 IGBT逆變器就能不間斷地輸出三相正弦交流電壓，而且電壓為0-380V，頻率為0-50Hz連續可調，實現電機的軟啟動或變頻調速運行。系統在直流母線端配有一組免維護蓄電池，可以在電網電壓跌落時輸出的直流母線電壓保持不變。系統在電網電壓正常時，自動對蓄電池進行充電控制，以保證其始終處于容量充足的狀態。

2.南京颶能EnLVRT技術方案

南京颶能公司低電壓穿越支撐裝置En-LVRT是以AC變頻+LOWDCBACKUP為基礎，在380V用電系統與異步電動機之間增加一個帶直流輸入端子的變頻器，同時增加低壓 DCBACKUP，在變頻器直流輸入端子與低壓DC備份電源之間串聯一個DC/DC升壓變換器。

該裝置功能描述：當電網電壓正常時通過變頻器的交流輸入端向油泵電機供電，保持油泵電機為恒速運行狀態；當電網電壓故障時將利用超級電容和直流升壓變換器通過變頻器的直流輸入端口向油泵電機供電，直至3s以內電網電壓恢復正常，但如果電網電壓故障持續時間超過3s，則允許變頻器保護停機。變頻器交流供電模式和直流供電模式的切換時間在0ms左右，為自動切換動作。

四、兩種電壓補償技術方案分析比較選擇

通過對以上這兩種電壓補償技術方案綜述的了解，發現它們類似之處在于均采用變頻器方式，由超級電容或蓄電池為變頻器直流母線供電，確保電網系統波動時，不間斷的提供輸出電源，但主要區別在于：動力UPS的DC-BANK一般采用蓄電池作為直流儲能電源，而南京颶能En-LVRT則是以進口超級電容作為儲能元件。

1.從以下幾個方面對超級電容與蓄電池進行分析比較：

(1)技術方面：超級電容器大多是雙電層結構，同電解電容器相比，這種超級電容器能量密度和功率密度都非常高。同蓄電池相比，超級電容器儲存電荷的能力高，并具有充放電速度快、效率高、對環境無污染、循環壽命長、使用溫度范圍寬、安全性高等技術特點。

(2)投資方面：超級電容器作為新技術產品，市場應用10年左右，起初價格很貴，大約1～2美元／法拉，隨著超級電容器作為標準產品大批量供應市場，價格也大大降低，目前平均0.01～0.02美元／法拉。雖然總體上較蓄電池相比從初期投資上略高，但從長遠角度來看，是值得的。

(3)壽命方面：超級電容充放電次數達100萬次，免維護，使用溫度范圍廣，-40度到70度；而蓄電池，充放電次數一般達不到1000次，還需要定期維護，檢測電池內阻，低于-20度時很難釋放出電。

(4)體積方面：超級電容從占地面積上遠遠小于電池組。

綜上所述，可以得出使用超級電容優于使用蓄電池的結論，南京颶能En-LVRT技術方案具有較為明顯的技術優勢，結合實際情況考慮覺得它更適合些。所以為進一步提高煉油系統關鍵機組抗電網波動能力，公司決定利用二催化裝置檢修機會將它應用到二催化氣壓機機組1#輔助油泵電機回路中去。

結語

應用在二催化氣壓機1#輔助油泵電機回路中的南京颶能En-LVRT經受住了現場實際運行的考驗，驗證了其抗電網波動能力確實達到了預期的效果。

另外，還要提醒一下本文探討說明的只是以蓄電池作為直流儲能電源的動力UPS技術不適合在此處應用，但是天津泰策公司生產的以進口超級電容作為直流儲能電源的動力UPS電壓補償裝置其實也是值得大家考慮應用的，記住千萬不要選擇國產超級電容，因為它在煉油系統第三空壓站空壓機的輔助油泵上曾有過應用，根據其實際運行情況來看，發現國產超級電容性能不穩定，質量不可靠，問題較多，目前已退出運行。

而且，本文主要是從機組油泵電機的角度來分析考慮如何提高煉油系統關鍵機組抗電網波動能力的，采用電壓補償裝置只是關鍵機組供電系統內的一項抗電網波動措施而已，為了更好地保證關鍵機組抗電網波動能力，對于上級供電系統的抗電網波動措施也是要同步跟進的，所以我公司正積極準備與北京供電公司溝通協調，在外輸電線路增上光纖縱差保護，特別是在經常電網波動的鳳凰亭系統中要采取光纖縱差與快切相結合的技術措施，以提高故障狀態下的快速切除、快速恢復能力。