電氣安全設計分析

楊雪林

（江蘇京源環保股份有限公司）

1 工程案例簡介

本工程案例定義為A工程，A工程是一火力發電廠，位于海邊，3臺鍋爐，配1套干法脫硫脫硝裝置對煙氣進行處理，整個脫硫脫硝裝置主要分為主體裝置（凈化、再生、儲罐區域）、制酸區域、氨站區域、制氮區域、配電間區域。脫硫脫硝歸屬于化工裝置。

2 供配電系統安全設計

2.1 可靠的供配電方案設計

脫硫脫硝裝置是煙氣處理的核心，其中有易燃易爆有毒氣體參與反應，突然停電會導致較大經濟損失，影響企業的正常生產運營，為了保障企業連續、安全、穩定生產，整個裝置主要負荷劃分為二級負荷，部分重要負荷劃分為一級負荷中特別重要負荷，因此，對整個裝置的供電采用雙回路線路供電，確保一路電源故障另外一路電源不受影響，電源分別引自原廠房10kV高壓配電間不同母線段。本套裝置分兩部分負荷，其一為脫硫脫硝變負荷，計算負荷1320kW，變壓器選2000kVA干式變兩臺，其二為電加熱變負荷，計算負荷為1000kW，變壓器選為1250kVA干式變兩臺，變壓器選擇原則為留余量20%，確保安全穩定運行。

廠房鍋爐發電機機組3套，廠主變電所為10kV雙母線，雙母線自動切換，下級為廠配電間10kV，三段母線，實現全互鎖切換。脫硫脫硝裝置四臺變壓器配四臺高壓柜，并于三段母線上，脫硫脫硝變引自I、II段母線，電加熱變引自II、III段母線，電源引至脫硫脫硝低壓配電間，脫硫脫硝裝置所有負荷均為低壓380V，低壓配電間集中供電至各用電設備。整個高壓系統采用先進綜合電力自動化系統進行監測控制，確保穩定安全運行。

脫硫脫硝低壓配電間采用單母線分段型式，每段母線帶50%總負荷供電，當某段進線故障，母聯自動切換，使得另外一路電源自動承擔100%總負荷供電，確保整個裝置不停電。一工一備用電設備分別在不同母線進行供電，非變頻較高功率電動機采取軟啟動控制。A工程脫硫脫硝安全供配電單線圖如下圖所示。

2.2 應急電源與應急照明設計

A工程儀表及控制系統的用電負荷屬于一級負荷中特別重要負荷，這類負荷當供電中斷時，為確保安全停工及處理事故，不致造成設備損壞和人身傷害事故，不致造成重大經濟損失，需要設置UPS，且要求不間斷供電時間為30min；視頻監控及火災自動報警系統均由UPS供電。UPS設手動旁路開關，當主路失電時，自動切到蓄電池回路，當蓄電池回路不滿足條件時，自動切到旁路運行，后備時間選擇30min，確保持續供電要求，保障特別重要負荷持續運行需求。

應急照明分為備用照明和疏散照明，備用照明供消防作業及救援人員繼續工作的照明，例如消防控制室、自備電源室、配電室、消防水泵房、防煙及排煙機房、電話總機房等；疏散照明供人員疏散，并為消防人員撤離火災現場的照明。配套設置疏散指示標志燈。A工程在控制室、配電室等主要場所設置應急照明和疏散指示標志燈，照明時間大于90min，確?；馂奈ｋU情況人員安全疏散。

2.3 可靠的控制系統設計

圖 A工程安全供配電單線圖

A工程脫硫脫硝系統新增10kV開關柜，其微機保護裝置采用先進的保護裝置，與原10kV變電所綜合自動化系統組網通信，該系統集保護、監控、通信于一體，具備保護的獨立性和功能的完整性，配置靈活，結構簡單，維護方便，友好的人機界面。脫硫脫硝裝置用到的四臺變壓器配置微機綜合保護裝置，將信號上傳于綜合自動化系統，確保供配電安全。

電動機保護動作信號接入DCS系統中，由DCS系統實現用電設備的聯鎖、遠程控制及故障報警，同時通過DCS系統對低壓電氣設備的運行狀態進行集中監視，微機綜合保護裝置分散安裝于開關柜內，所有接觸器狀態信號、電氣事故信號等均送入DCS系統。脫硫脫硝一體化控制系統將實現自動對有關參數進行掃描和數據處理，定時制表，參數越限時自動報警和打印，根據人工指令自動完成各局部工藝系統或輔機的程序啟停，當系統發生異?；蚴鹿蕰r，通過保護、聯鎖或人工干預，使系統能在安全工況下運行或停機，完整嚴謹的控制程序設計，實現設備的安全控制。

3 防雷接地設計

A工程氨站劃分為第一、二類防雷區，設置接閃桿，其他建筑按照第三類防雷建筑設計防雷。為防雷電波侵入，電纜進出線在進出端將電纜的金屬外皮、鋼管等與電氣設備接地相連，低壓電源線路引入的總配電柜處裝設Ⅰ級試驗的電涌保護器等。易燃易爆儲罐均單獨做防雷處理。將工作接地、保護接地、防雷接地、防靜電接地統一采用同一接地裝置，接地網接地電阻做到1Ω及以下，且與原廠主接地網多處連接，充分利用各設備基礎內的鋼筋作為自然接地體，再敷設必要的人工接地極，以滿足接地電阻值的要求，依照規范，對所有要求接地部分均可靠接地，如所有電氣設備外殼、開關柜接地母線、金屬構架、電纜橋架、金屬箱罐及其他可能事故帶電的金屬物等等。固定設備 （塔、容器、機泵、換熱器、過濾器等）、儲罐、管道系統等均做防靜電處理。整個裝置進行全面等電位聯結。

4 爆炸危險區域電氣設備設計

干法脫硫脫硝工藝需向凈化塔噴氨水除去氮氧化物，氨站是氨水的供給站，其中，氨氣屬于易燃易爆氣體，為保證氨站安全穩定運行，進行爆炸危險區域劃分，據此對電氣設備進行選型，以滿足氨站防爆要求。針對A工程做如下設計。

1）氨站單元主要釋放源為閥門和法蘭等，釋放源等級為二級，釋放介質為NH3（ⅡA級T1組），相對密度0.6。

2）可燃物質輕于空氣，通風良好且為第二級釋放源的主要生產裝置區，當釋放源距地坪的高度不超過4.5m時，以釋放源為中心，半徑為4.5m，頂部與釋放源的距離為7.5m，及釋放源至地坪以上的范圍劃為2區。

3）卸氨池和污水池等的液體表面至地坪的范圍劃為1區，1區外及池壁外水平距離半徑為3m，地坪上高度為3m的范圍劃為2區。

4）以槽車密閉式注送口為中心，半徑為1.5m的空間或以非密閉式注送口為中心，半徑為3m的空間和爆炸危險區域內地坪下的坑、溝劃分為1區。

以槽車密閉式注送口為中心，半徑為4.5m的空間或以非密閉式注送口為中心，半徑為7.5m的空間以及至地坪以上的范圍內劃分為2區。

5）低溫液化氣體儲罐堤高（H）小于儲罐到堤的距離（x），按“堤高小于儲罐到堤的距離之爆炸危險區域大樣圖”劃分。以釋放閥為中心，半徑為1.5m的范圍劃為1區；儲罐外壁4.5m半徑的范圍劃為2區。

6）爆炸危險區域內所選電氣設備防爆等級不低于ExDⅡBT4。

5 火災自動報警系統及視頻監控系統設計

火災自動報警系統由火災自動報警系統控制器、點型自動感煙感溫探測器、火災手動報警按鈕、纜式線型感溫探測器及相應的纜線組成。

針對A工程，在脫硫脫硝系統全面設置火災自動報警系統，用來警戒整個工廠，使火災在引燃階段或早期得以發現并及時報警，這是企業安全生產的重要手段之一。將火災自動報警系統控制器設置在原控制室內，低壓配電室及其電纜橋架和電纜溝內分別設置點型感溫感煙火災探測器和纜式線型感溫探測器，同時配備手動報警按鈕和聲光報警器；在凈化再生儲罐裝置、制酸裝置、空壓站、管廊等單元的主要通道和消防通道旁，設置現場火災手動報警按鈕。本系統能在發生火災后第一時間識別到火災，并迅速將火災報警信號發送到控制室，使人員及早知曉火情，引導人員盡快逃生，同時，聯動控制與之相連接的滅火消防設施，及早調動各類消防設施發揮應有作用，最大限度預防和減少建筑物或場所的火災危害?；馂淖詣訄缶刂破鹘尤肴珡S火災報警主機。氨站單獨設置一套可燃氣體探測報警系統，與全廠火災報警主機相通訊。

為提高A工程生產效率和管理水平，及時發現和排除生產事故隱患，依據標準，在以下場所設置監控點：

1）環境惡劣、對人身有傷害的生產崗位和場所，如氨站有毒氣體場所。

2）在生產運行狀態下需要隨時監視的設備和儀表等，如制酸區。

3）其他需要進行安全監視的場所，如空壓站、儲罐、凈化再生區。

6 結束語

對電氣安全設計進行了全面的總結分析，提出了各種電氣安全設計方案及內容，電氣安全設計是裝置安全穩定運行的前提，為避免或降低生產事故提供了保證。針對A工程所做的電氣安全設計，取得了良好效果。隨著現代工業發展，為滿足干法脫硫脫硝工藝的需求，給電氣提出了更為嚴格的電氣安全設計要求，希望本文可以提供一些電氣安全設計參考。