中石化北海煉化公司供電質量問題研究

許小紅

摘 要：針對中石化北海煉化公司供電情況、敏感負載對電壓波動的問題，結合相關線路的防雷現狀及措施，繼電保護定值調整情況進行研究和分析，查找存在的主要問題和采取的應對措施，提高供電質量。

關鍵詞：電壓波動；供電質量

1 中石化北海煉化公司供電總體情況

1.1 用戶基本情況

北海煉油異地改造石油化工（以下簡稱“北海石化”）項目包括一個320萬噸油庫、一個5萬噸碼頭、一個輸油管站和一個500噸原油處理能力的煉油廠，同期配套建設1臺65噸/時鍋爐和一套12兆瓦抽凝發電機組等相應的輔助設施和公用工程系統。項目用電負荷主要有催化車間、儲運系統、熱工系統等，總負荷為58.68MW，均為一級負荷，其中敏感負荷為11.5MW。

1.2 用戶接入系統情況

2010年2月6日，為保證中石化負荷的供電可靠性，建議北海石化采用220kV接入系統，但用戶經過綜合考慮，采用110kV接入電網系統。

北海石化用電性質為一級負荷，故考慮兩回110kV線路分別接入兩個220kV變電站；其中一回由220kV平陽站經110kV平三線至三塘站母線，再經110kV三石線接入石化變電站，三石線路長度約16km；另一回由220kV鐵山變電站經110kV鐵石線直接接入110kV石化變電站，鐵石線路長度約5.5km。北海煉化公司110kV石化變電站接入系統接線圖如圖1所示（注：實心表示開關閉合，空心表示開關斷開）。

1.3 用戶線路防雷設計情況

110kV鐵石線和三石線為用戶線路，該兩條線路路徑平坦，所經過的地區為沙質地，土壤電阻率高。110kV鐵石和三石線路按照常規防雷標準設計，線路均采用雙避雷線保護，地線保護角較小，屏蔽效果較好，線路防雷設計的主要問題是桿塔接地電阻較高，一般達20Ω，反擊耐雷水平不足。北海屬于雷暴多發地區，年均雷暴日超過90天，線路雷擊跳閘較為嚴重。以三石線為例，該線路2012年雷擊跳閘兩次，均為反擊，雷擊跳閘率高達12.5次/100km·a。

1.4 備自投裝置設計情況

為保證變電站供電可靠性，按照南方電網標準設計要求，在變電站配置110kV備自投裝置。

2 敏感負荷對電壓波動的要求

2.1 離心空氣壓縮機

機組設置有低電壓停機保護，動作時間為500ms。正常情況下，當電網電壓跌至55%（即5.5kV），時間維持在500ms以上，機組才會出現低電壓保護停機。由于離心空氣壓縮機的特殊性，實際運行過程中，當電網電壓跌至70%左右（即7kV），維持時間300ms左右，機組由于轉速降低出現“喘動現象”導致機組工藝連鎖停機（軸位移）。

2.2 擠壓造粒機

機組設置有低電壓停機保護，動作時間為500ms。正常情況下，當電網電壓跌至55%（即5.5kV），時間維持在500ms以上，機組才會出現低電壓保護停機。由于機組輔助機泵由變頻器控制，實際運行中，當電網電壓跌至70%左右（即7kV），變頻器停機導致主機扭矩增大，擠壓造粒機就會出現工藝連鎖停機。

3 存在的主要問題

北海地區屬于雷暴多發地區，年均雷暴日超過90天，線路雷擊跳閘較為嚴重。北海電網110kV電網受雷擊、樹枝放電導致的單相接地等故障跳閘，導致110kV電網電壓瞬時“驟降”就有可能引發北海石化敏感負荷機組保護動作。

據北海石化反映，2012年北海石化供電母線電壓波動（晃電）37次，敏感負荷機組及快切裝置動作共17次，影響到廠內機泵等設備運行的共15次，經排查，用戶自身線路原因造成影響6次，電網影響9次（110kV電網雷擊影響7次，10kV線路雷擊影響1次，10kV系統接地影響1次）。2013年通過措施整改后，晃電19次，對用戶造成影響8次，用戶自身線路原因造成影響2次，電網影響5次（110kV電網雷擊影響4次，220kV線路重合閘動作影響1次），原因未明1次。

4 采取的應對措施

針對110kV電網電壓波動造成北海石化部分電機跳閘情況，目前已采取如下應對措施：

（1）、調整了110kV三塘站的運行方式。通過調整三塘站110kV母線運行方式（分母運行），實現不同220kV變電站單獨對石化站的供電需求，盡量減少線路故障對三石線的影響。

（2）、優化繼電保護定值。對110kV鐵龍荔線距離Ⅰ段保護定值進行了重新計算和調整，將定值調整為100毫秒，減少線路故障跳閘時間較長對用戶設備的影響。由于鐵龍荔線雷擊跳閘次數多，該項措施效果明顯。

（3）、對相關線路采取差異化防雷改造。已完成110kV鐵龍荔線差異化防雷改造工作，對30基桿塔裝設線路型氧化鋅避雷器，同時將110kV鐵石線、三石線桿塔GPS坐標錄入廣西電網雷電定位系統，以便及時掌握線路雷擊情況。

（4）、強化對相關線路的特巡特維工作。將110kV平三線、鐵龍荔線納入特巡特維范圍，并按廣西電網公司線路風險等級管控要求，及時消除線路隱患和缺陷，確保線路可靠運行。

（5）、主動做好客戶服務。一是指導北海石化做好線路巡視維護工作。派出專人現場指導北海石化查找線路故障點，以及設備隱患和缺陷。二是及時將電網風險情況告知北海石化，協助做好風險預控，并督促做好各項應急準備工作。三是及時將涉及其線路的雷電活動信息告知北海石化，以便其采取應對措施。

通過采取上述應對措施，對北海石化供電質量有明顯改善。

5 北海煉化公司采取的應對措施

北海煉化公司針對電壓波動問題采取了一系列措施，主要有：

（1）針對受影響的機泵情況，對重要機泵配電回路進行改造，將普通接觸器改造為防晃電接觸器。

（2）對37臺變頻的控制回路進行改造，增加其失壓再啟動及防晃電功能。對電壓波動敏感的負荷進行設備改造，增加抗晃電功能。

（3）對279臺電動機控制回路增設低壓綜保再啟動功能，實現晃電停機后再啟動。

（4）對發電機的繼電保護整定值進行調整。對變電所各級快切裝置的整定值進行了優化，使各級快切裝置相互配合。

（5）對鐵石線、三石線的桿塔接地進行改造。在2013年雷雨季前完成了桿塔加裝接地極工作，每個桿塔加裝兩個接地極，降低桿塔接地電阻，提高線路的耐雷水平。該項措施的效果有待運行驗證，主要是加裝接地極沒有考慮土壤特性。三石線今年還是發生雷擊跳閘。

（6）采用噴射氣流滅弧防雷裝置，對鐵石線、三石線全線逐桿逐相加裝噴射氣流滅弧防雷裝置，該改造項目已經實施，于12月底前全部安裝完畢。值得一提是，噴射氣流滅弧防雷裝置類似于絕緣子串并聯間隙，雖有噴射氣流滅弧功能，但是否能夠有效切斷工頻續流，尚需運行進一步驗證。該裝置在廣西電網有應用，效果不理想，據了解有一條35kV線路已全線拆除。該措施不及裝設線路型MOA有效。鑒于北海石化公司已全線采用噴射氣流滅弧防雷裝置，我們提出的裝設線路型MOA措施沒有被采納。

總的來說，通過對快切裝置設置優化，關鍵重要機泵采用防晃電接觸器改造，變頻電機采取轉速跟蹤再起動設置和接入再起動裝置雙保險，次要機泵采取綜保再啟動等多種措施后，外部電網故障對生產影響已經較小。

6 下一步措施和建議

目前國際上沒有統一的衡量電壓暫降的指標及其管理的標準，也沒有對電力系統電壓暫降現象的限值標準；對于我國而言，目前的國標只有設備的抗擾度實驗，沒有針對我國電網的特點的指標和評估體系及限值。

經綜合分析，電壓暫降導致北海石化部分電機跳閘的問題，需電網側和用戶側同時采取措施，才能予以根本解決。

參考文獻

[1]趙麗惠.提高供電可靠性方法研究.中國新技術新產品