油氣化工碼頭供配電工程設計

戰(zhàn)美

（中交水運規(guī)劃設計院有限公司，北京 100007）

油氣化工碼頭為裝卸原油、成品油、液體化學品等液體散貨的場所，屬于爆炸危險性較高場合，一旦發(fā)生停電、漏電或短路，可能導致火災、爆炸及泄漏事故，產(chǎn)生嚴重后果，因此，對供配電系統(tǒng)可靠性、安全性及穩(wěn)定性有著較高的要求，以保障人身和財產(chǎn)安全，確保生產(chǎn)穩(wěn)定運行，降低環(huán)境污染風險。

本文結合某油氣化工碼頭工程項目實例，對油氣化工碼頭供配電設計進行了分析和討論，對類似工程供配電設計可起到參考與借鑒的作用。

1 主要用電負荷和供配電特點

油氣化工碼頭用電設備種類較多，根據(jù)其性質不同可分為生產(chǎn)設備、輔助生產(chǎn)生活設備、照明設備、消防設備等。

生產(chǎn)設備即與裝卸相關的設備，包含輸油臂、電動閥門、軟管吊等，一般分布在各個裝卸區(qū)內或附近，緊急切斷電動閥門一般位于水陸交界處，為短時工作制。

輔助生產(chǎn)生活設備包含快速脫纜鉤、登船梯、排污泵、檢修設備等，為短時工作制；輔助靠譜系統(tǒng)、溢油監(jiān)測系統(tǒng)、生產(chǎn)用控制系統(tǒng)、油氣回收裝置、管道電伴熱系統(tǒng)、生產(chǎn)輔助建筑物內空調設備等，為長時工作制。

照明設備包含室外照明設備和室內照明設備，如生產(chǎn)生活輔助建筑物內的照明設備以及碼頭平臺、引橋、道路等室外照明設備。

消防設備包含泡沫比例混合裝置、干粉裝置、消防泵、消防控制系統(tǒng)等。

除油氣回收裝置、管道電伴熱系統(tǒng)及消防泵等用電設備外，一般負荷容量較小，配電電壓采用380/220V。消防設備、緊急切斷電動閥門、消防控制系統(tǒng)等一般劃分為一級負荷，電動閥門等生產(chǎn)設備劃分為二級負荷，其余負荷可劃分為二級或三級負荷。

2 供配電設計要點

2.1 供配電系統(tǒng)

油氣化工碼頭供配電系統(tǒng)能夠安全可靠、長期穩(wěn)定運行是工程設計的關鍵。可靠的供配電系統(tǒng)表現(xiàn)為出現(xiàn)故障時可以及時切除故障，無故障發(fā)生時不會誤動作。在油氣化工碼頭供配電系統(tǒng)搭建中，應將保證其可靠性作為首要任務。

油氣化工碼頭的供電電源一般優(yōu)先考慮引自庫區(qū)或港區(qū)，供電電源電壓由總用電負荷容量、供電距離、港區(qū)規(guī)劃等因素決定。

用電總容量小，供電距離較近時，進線電源一般優(yōu)先考慮采用低壓380V；用電總容量較大（超過250kW），供電距離較遠時，進線電源一般優(yōu)先考慮采用中壓10kV。因油氣化工碼頭負荷等級要求高，供電電源一般采用雙路同級電壓供電，并應設置應急電源。工程項目中，常用應急電源有EPS 應急電源和柴油發(fā)電機組。

10kV 系統(tǒng)一般采用單母線分段的接線方式，放射式配電方式。油氣化工碼頭低壓負荷多，負荷等級要求高，如何搭建低壓系統(tǒng)是一個關鍵問題，低壓系統(tǒng)一般采用單母線分段的接線方式，動力負荷宜采用放射式的配電方式，或放射式與樹干式相結合，以放射式為主的配電方式，照明及檢修宜采用鏈式的配電方式。此外應明確應急電源與正常電源間連接方式、啟動條件及可持續(xù)時間。

2.2 電氣設備選擇

（1）室外電氣設備。油氣化工碼頭所處沿海地區(qū)，環(huán)境鹽霧及濕度大，腐蝕性強，污穢等級不應低于Ⅳ級，戶外電氣產(chǎn)品如室外配電箱、配電柜以及燈具等的防護等級不低于IP65，防腐等級不低于WF2，防爆等級依據(jù)爆炸危險區(qū)域等級劃分圖確定。

（2）變壓器。已發(fā)布實施的新規(guī)范GB 20052-2020《電力變壓器能效限定值及能效等級》中可知，以往工程項目設計中使用較多、2013 版能效標準中可滿足1 級能效的SC（B）13 干式變壓器僅能夠達到2020版新標準的3 級能效，不能滿足國家和地方針對綠色低碳節(jié)能的要求。今后設計時，變壓器應選用低損耗、低噪音、滿足新規(guī)范1 級能效的干式變壓器，產(chǎn)品選型標注如SCB18-1000/10-NX1。

（3）中低壓配電裝置。工程項目中，一般情況下，低壓配電裝置采用抽屜式和固定式成套低壓標準配電柜；中壓配電裝置采用中置柜和環(huán)網(wǎng)柜。環(huán)網(wǎng)柜絕緣保護氣體介質選用干燥空氣代替六氟化硫，既無有毒的副產(chǎn)物，又可減少碳排放。

2.3 電纜選擇及敷設方式

普通動力照明用電負荷供電電纜采用阻燃銅芯電纜，消防用電負荷供電電纜采用銅芯耐火或礦物絕緣電纜。

消防用電負荷與普通動力照明用電負荷供電電纜分開敷設，消防用電負荷主用電源供電電纜與備用電源供電電纜敷設路徑最好不同。可采用沿電纜橋架、埋地保護管道及電纜溝的方式敷設電纜。選擇供電電纜敷設路由時，結合其他專業(yè)設備、管道布置情況，可與管道并行敷設，但與各種管道的凈距，需滿足相關規(guī)范要求。此外，為線路安裝和維護提供安全空間，且便于安裝和維護，減少對通道的占用以及其他設備檢修或故障時的相互影響。

2.4 照明照度

碼頭平均照度不低于15lx，此外，工藝閥組區(qū)、系纜操作區(qū)等有夜間作業(yè)要求的區(qū)域，2020年頒布的JTS 158-2019《油氣化工碼頭設計防火規(guī)范》第8.1.8 條提出了局部照明照度要求，相應區(qū)域的照度應滿足該條要求。

碼頭兩端處及引橋段設置夜間警示燈。室外照明應設專用電路，分區(qū)域、分組控制。

消防水泵房、生產(chǎn)及消防控制室、變配電間、泡沫間、應急電源設備間和值班室以及發(fā)生火災時仍需正常工作的場所設置備用照明，其照度不應低于正常照明的照度值，備用電源的連續(xù)供電時間不少于180min。

2.5 防雷接地

碼頭前沿的架空管線、裝卸臂、高桿照明燈、變電所設備等可能遭受雷擊傷害，輕則損壞生產(chǎn)設備和設施，影響生產(chǎn)，重則引發(fā)斷電、火災和爆炸，甚至導致人員傷亡等重大事故，因此必須做好防雷接地設計。

按自然條件、當?shù)乩妆┤蘸蜕a(chǎn)裝置的重要程度劃分防雷等級。在登船梯及消防炮塔上裝設接閃桿，引下線與碼頭接地網(wǎng)連接。建構筑物的屋頂裝設接閃帶或其他可滿足規(guī)范要求的防雷設施。

接地系統(tǒng)采用TN-S 系統(tǒng)。防雷接地、防靜電接地、保護接地、電氣設備接地采用共用接地裝置，接地電阻不大于1Ω。利用水工及建構筑物的基礎金屬體或單獨敷設的接地用熱鍍鋅扁鋼等作為接地裝置。正常情況下不導電的一切外露導體均應與PE 線可靠連接。

所有裝卸設施包括工藝管線、金屬支架等都應做好電氣連接并接地，工藝管線和裝卸設備等均作防靜電接地處理，防靜電措施符合《海港總體設計規(guī)范》、《油氣化工碼頭設計防火規(guī)范》、《港口防雷與接地技術要求》的相關要求；應設置消除人體靜電的裝置，位置如碼頭出入口、登船梯上下口、裝卸區(qū)操作平臺出入口等；JTS 158-2019《油氣化工碼頭設計防火規(guī)范》中對于船岸之間的接地方式給出了明確的規(guī)定，油氣化工碼頭與作業(yè)船舶之間采取電氣絕緣措施，碼頭登船通道不得形成船岸之間的電氣通路，碼頭上不應設置為作業(yè)船舶跨接的防靜電接地裝置。

3 工程應用實例

3.1 項目概述

該工程位于遼寧省盤錦市規(guī)劃東作業(yè)區(qū)一港池西側岸線，順岸布置3 個5 萬噸級油品及液體化工品泊位，年設計吞吐量為660 萬t，碼頭岸線總長862m，碼頭平臺采用大平臺，共布置5 個裝卸區(qū)，通過3 座引橋與后方西引堤相連。

3.2 供配電系統(tǒng)設計

該工程碼頭一般用電負荷主要有快速拖纜鉤、輸油臂液壓站、登船梯、軟管吊、電動閥門、室外照明及碼頭檢修用電等，均為低壓負荷，按二級負荷考慮，總安裝容量為1803.7kW，計算功率為899.6kVA；管線電伴熱采用集膚效應系統(tǒng)，為10kV 供電，按三級負荷考慮，總容量為8000 kW。重要用電負荷主要有消防控制系統(tǒng)、消防水管道電伴熱、泡沫罐間消防設備等，均為低壓負荷，按一級負荷考慮，安裝容量為202kW，計算功率為175kVA。

本工程需新建1 座10/0.4kV 變電所，兩路10kV 電源分別由附近已建工程配套的變電所兩段10kV 母線提供，2 座變電所距離為1km。高低壓系統(tǒng)均采用單母線分段的接線方式，兩臺變壓器分列運行。本工程重要用電負荷負載性質較多，備用電源選用了柴油發(fā)電機組。柴油發(fā)電機組與低壓柜間接線方式參考《工業(yè)與民用供配電設計手冊》中的示例，即重要用電負荷的主用電源由碼頭變電所#1 變壓器提供，備用電源由碼頭變電所#2 變壓器和柴油發(fā)電機出線經(jīng)切換后的應急母線提供，在各自分配電箱進線處自動切換。

變電所設置在非爆炸危險區(qū)內，變電所室內外高差不小于0.6m。主要設有高壓配電室、低壓配電室、柴油發(fā)電機房、電伴熱設備室并附設電氣值班室。

4 結論

完善的供配電設計可以保障設備正常運行，減少供電事故發(fā)生，在進行供配電系統(tǒng)設計時，設計者要嚴格執(zhí)行相關規(guī)范要求，結合港區(qū)未來發(fā)展規(guī)劃及總平面布置，接納新理念、新技術、新產(chǎn)品，提出科學合理、環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟效益高的供配電方案，以保證油氣化工碼頭供配電更加安全可靠。