石油化工企業(yè)電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)運行維護研究

辛銳，王小龍

（中國石油廣東石化公司,廣東 揭陽 515200）

2020年1月，石化組織高層領(lǐng)導(dǎo)召開會議，針對石油煉化企業(yè)往年出現(xiàn)的電氣事故、設(shè)備運行等問題，進行溯源分析，編制可行的電氣事故預(yù)防方案，編制適應(yīng)石化組織生產(chǎn)的反事故體系，旨在強化電氣系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性，增強石化組織的安全管理能力。事故分析采取案例整編形式，共有53起事故，事故類型有線路故障、誤操作等。為此，探索電氣設(shè)備、供電程序的運維方法，具有一定研究價值。

1 項目概況

案例項目的全廠供配電、煉油區(qū)供電主項110kV線纜敷設(shè)工作已完工，回路送電項目處于可運行狀態(tài)，110kV電纜設(shè)有48個回路，電纜橋架長度總計19km，線纜敷設(shè)區(qū)域長達300余km。案例項目的建設(shè)任務(wù)有煉油生產(chǎn)、化工生產(chǎn)及儲運設(shè)備等。

2 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2.1 廠區(qū)基礎(chǔ)資料

案例項目所在的石化廠區(qū)，廠區(qū)面積總數(shù)近920公頃，含有石化生產(chǎn)、行政服務(wù)等多個經(jīng)營項目。廠區(qū)內(nèi)表現(xiàn)出明顯的“亞熱帶氣候”環(huán)境特點，光照充足、降水量大、全年不降雪、霜期較短。區(qū)位優(yōu)勢較為顯著，周邊航線發(fā)達，合作企業(yè)較多。案例項目所在區(qū)域表現(xiàn)出溫度高、降水量大、雷電較多、環(huán)境含水量較高等特點。

2.2 專業(yè)主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

該石化項目所在廠區(qū)的專業(yè)數(shù)據(jù)為：極端溫度最大值為38.4℃，極端溫度最小值為1.5℃，整年溫度平均值為22.6℃，整年低溫平均值為5.7℃，全年內(nèi)溫度最高的月份為7月，7月高溫平均值為34.9℃，7月地層-0.4m位置土壤溫度平均值為30℃，全年內(nèi)氣壓平均值為101.12kPa，全年內(nèi)降水平均值為1807.5mm，全年內(nèi)濕度平均值為79%。參照區(qū)域各項專業(yè)數(shù)據(jù)的實測結(jié)果，作為項目對應(yīng)參數(shù)的設(shè)計值，以此提升項目設(shè)計質(zhì)量。

3 電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)運行維護

3.1 供配電系統(tǒng)

案例項目采取兩級負荷的變電站設(shè)計，采取多個配電母線供電形式。系統(tǒng)中的變壓器、母線均處于單獨運行狀態(tài)。設(shè)計多級變壓器容量，每兩臺設(shè)備為一組，當一臺變壓器出現(xiàn)質(zhì)量問題時，另一臺設(shè)備能夠帶動兩組母線運行。項目設(shè)有應(yīng)急電源，采取EPS或應(yīng)急發(fā)電機供電形式。輔助電源選擇鉛酸電池組。在進行供配電維護時，應(yīng)從變壓器誤動作、UPS等不間斷電源的停機等故障視角，制定相應(yīng)的運維方案，以此保障運維質(zhì)量。

變壓器故障的檢測方法，采取設(shè)備狀態(tài)檢測方法。紅外熱像檢測時，從設(shè)備自身、調(diào)壓開關(guān)、儲油裝置、連接線路等位置，逐一進行檢測。如有發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障、異常聲音、持續(xù)性瓦斯信號等，需開展油的取樣檢測活動。采取周期性檢測方法，測定部分位置放電情況。變壓器的運維方法，采取預(yù)防檢修、試運行等方法，結(jié)合變壓器的實際運行狀態(tài)，預(yù)測變壓器的運行情況，依據(jù)設(shè)備具體情況，進行環(huán)境清潔。10kV變壓器運行期間，參照饋出回路情況，每個配電周期需運行一次，作為生產(chǎn)設(shè)施全面檢修任務(wù)，統(tǒng)籌檢修防護。不小于110kV的變壓器，可歸入供電線路、生產(chǎn)設(shè)施等維修進程，保障生產(chǎn)期內(nèi)完成一次運檢。

UPS應(yīng)急電源，采取分類檢修運維形式。參照UPS的運行情況、檢修效果、備件性能等因素，制定分級動態(tài)管理體系。A類UPS電源，≥9分；B類UPS電源評分介于6～8分；C類UPS電源，≤5分。對UPS故障進行遠程檢測，檢修項目包括定期清掃、周期性試運行、元器件性能測試等。A/B類試運行期間發(fā)現(xiàn)故障問題，及時進行檢修處理。對于C類UOS采取狀態(tài)監(jiān)測方法，進行故障預(yù)測。EPS檢修時，與C類UPS檢修方法一致。

直流電源監(jiān)測時，采取預(yù)防檢修措施。供電期間有異常問題，需停電檢修。蓄電池運維期間，應(yīng)采取在線監(jiān)測方法。狀態(tài)檢測時，從電壓、內(nèi)阻兩個方面，測定蓄電池運行能力。檢修蓄電池可與生產(chǎn)設(shè)備共同進行，每個生產(chǎn)任務(wù)期間，均需進行一次蓄電池活化檢測，準確核實蓄電池的存儲能力。依據(jù)活化檢測結(jié)果，嚴格遵照生產(chǎn)廠家的技術(shù)規(guī)范，進行充電、放電各項管理。

3.2 變電站

案例項目所在區(qū)域共設(shè)有多種類型的變電站：220kV總變電站，供電范圍有化工區(qū)、煉油區(qū)等；110kV變電站，用于下轄10kV/0.4kV變電所及相關(guān)裝置設(shè)備等供電。變壓器間隔位置添加防火墻，干式變壓器進行單獨布設(shè)。變電站的運維工作，可從繼電保護方面進行運維管理。繼電保護相應(yīng)設(shè)施的運維工作，需采取一般巡檢、專業(yè)檢查相聯(lián)合形式，及時排除異常運行問題。在線監(jiān)測時，全面監(jiān)測各系統(tǒng)運行情況。

系統(tǒng)運行期間，設(shè)備如有異常問題，需及時退出系統(tǒng)，保證故障處理的及時性。故障消除后，即可恢復(fù)系統(tǒng)運行，縮短繼電保護的空檔。如果繼電保護停用時間大于1年，再次運行前，需全面測定繼電保護程序的性能。線路、變壓器等多種設(shè)備運行前期，需保證互感設(shè)備、測量設(shè)備精確性，相應(yīng)完成相量、差流的監(jiān)測，以此提升回路連接的準確性。

3.3 電氣監(jiān)控、保護及測量

電氣智能程序含有站控、間隔兩個系統(tǒng)，使用分層、分布等形式，提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接質(zhì)量。案例項目全廠范圍內(nèi)，均設(shè)有電氣控制總站，全面進行電氣監(jiān)控，設(shè)有信號與上級站的連接接口。

全廠電氣程序融合1000M以太網(wǎng)組成，主干網(wǎng)絡(luò)程序引入自愈式網(wǎng)絡(luò)。每個系統(tǒng)均設(shè)有單獨站點，配置相應(yīng)的電氣監(jiān)控保護程序，子站利用環(huán)網(wǎng)交換設(shè)備，可成功連接主干網(wǎng)絡(luò)。各子站的連接方式，采取雙星結(jié)構(gòu)。設(shè)計在10kV及以下的變電所為單獨子站，各子站均擁有保護監(jiān)控能力。變電站內(nèi)部的站控、間隔各處，均進行直接連接處理。設(shè)計在110kV的變電站，使用單星型進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。220kV變電站，使用雙星形結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。電氣平臺能夠全面接收各項狀態(tài)參數(shù)、測量參數(shù)等多種信息，有序落實劃分監(jiān)測資料類型、保證監(jiān)測資料存儲質(zhì)量，結(jié)合各級密碼權(quán)限特點，合理進行站內(nèi)控制。如有V、I、P等超限問題，給出故障警報、畫面閃屏等多種提示。全面保存用電資料，采取分時段形式進行電量管理，全面落實電氣監(jiān)測工作，準確測定保護效果。

3.4 供配電線路及敷設(shè)

不足10kV的線纜，應(yīng)選擇阻燃性線纜，阻燃級別選擇A級。用于高溫環(huán)境的線路，應(yīng)選擇具有溫度耐受性的線纜，嚴格遵照電力項目電纜規(guī)格的各項要求。比如，用于消防程序的線纜，應(yīng)急電源使用的供電線路，均應(yīng)選擇耐火類型；在人員密集區(qū)，比如綜合建筑、實驗中心等，均選擇銅芯線纜，使用聚烯烴護套。線纜敷設(shè)時，應(yīng)嚴重規(guī)范內(nèi)容逐一敷設(shè)，依據(jù)工藝管架逐一進行線纜敷設(shè)，合理設(shè)計獨立支架，增強線纜敷設(shè)的牢固性。在非鋪砌范圍內(nèi)，需采取直埋敷設(shè)方法，敷設(shè)路線均添加標志樁。在通行路徑處進行單芯線纜鋪設(shè)，需給出玻璃鋼管的線纜保護處理。進行多芯線纜敷設(shè)時，需采取鍍鋅鋼管的防護處理。各埋管位置應(yīng)預(yù)留不小于10%的線纜敷設(shè)空間。110kV的線纜，應(yīng)選擇電纜架設(shè)方法，部分位置采取埋地敷設(shè)方法。單芯動力線纜采取三角敷設(shè)方法，各線纜間隔不大于線纜外徑的3倍。消防區(qū)域內(nèi)使用的線纜，應(yīng)采取埋地敷設(shè)形式，比如直埋、穿管、充砂等。如有地上敷設(shè)需求，不可進行無關(guān)工藝、無關(guān)儲罐組的穿越處理，不能與其他氣體管線同步敷設(shè)，需使用耐火線纜，線纜耐火時間應(yīng)大于90min，敷設(shè)在專用橋架位置。

3.5 檢修電源箱和方便插座

生產(chǎn)程序中需增設(shè)檢修電源箱，檢修半徑不小于30m。檢修電源箱設(shè)計時，均配置1路輸入線、2路輸出線、1組電源插座。部分裝置的檢修需求較為特殊時，可參照業(yè)主具體規(guī)則，添加多個檢修電源箱，容量選擇400A。檢修電源箱的裝設(shè)方位，選定在罐區(qū)防火堤外側(cè)。選擇性能更高、功能更全、可用于大修的檢修電源箱，將其放置在聯(lián)合變電站內(nèi)，安裝時選擇出線較為便利的位置。依據(jù)該石化項目的設(shè)計要求，在目標區(qū)域裝設(shè)方便插座，使其半徑小于15m。如果需要增設(shè)行燈插座，需靠近容器、鍋爐等位置，提升設(shè)備取用便利性。方便插座設(shè)計時，應(yīng)小于16A，采取單獨設(shè)計回路的形式，給予相應(yīng)的漏電保護，順應(yīng)安裝環(huán)境的各項規(guī)范。

3.6 防雷、防靜電及接地

建筑項目屋頂位置，設(shè)有防雷接閃裝置，使用熱浸鋅圓鋼拼組成防雷網(wǎng)格，在建筑項目屋頂位置添加接閃桿?；炷两ㄖM行防雷布設(shè)時，采取明敷形式，逐一敷設(shè)引下線、斷接卡，選出接地的最小路徑。建筑結(jié)構(gòu)使用的各種鋼筋構(gòu)件，均需進行等電位連接處理。鋼結(jié)構(gòu)建筑項目，引下線設(shè)計可選擇鋼結(jié)構(gòu)主體。案例項目中變電所，可融合二類防雷思想，完成防雷設(shè)計。煙囪位置設(shè)立的接閃桿，材料類型為“不銹鋼”。0.4kV低壓線路、變電站各處設(shè)計的浪涌保護裝置，均應(yīng)按照建筑防雷需求，完成各項設(shè)計。

參照石化儀表防雷的各項要求，儀表控制室需進行嚴格的防雷設(shè)計，具體防雷要求如下。接閃網(wǎng)格邊長應(yīng)小于5mm，或者接閃網(wǎng)格面積小于24mm2。設(shè)有多組防雷引下線，防雷線路間隔小于12m。引下線應(yīng)規(guī)格敷設(shè)于控制室的外側(cè)角落位置?？刂剖椅恢玫匿摻?，與接閃器無須進行直連處理，需進行等電位連接，選擇鄰近位置，將其連接至室外接地網(wǎng)。

各類金屬部件、鋼軌，均應(yīng)進行電氣連接處理，保證防靜電操作的規(guī)范性。對于直徑不小于2.5m、容積高于50m3的設(shè)施，接地點應(yīng)大于2處。接地點設(shè)計，以設(shè)備外圍為主，布點間隔不可超過30m。如活動走梯、浮船等金屬構(gòu)件，將其進行防靜電處理時，使用銅芯軟絞線，進行多于2處的接地處理地下直埋管線除外，其余靜電連接的具體規(guī)范如下。生產(chǎn)裝置進出位置、終末點位，均設(shè)有接地點。接地間隔應(yīng)不小于100m。平行管線敷設(shè)時，距離凈值不大于100mm，每間隔20m增加一組跨接線。如果管線處于交叉狀態(tài)，管線間距凈值不足100mm時，需增設(shè)跨接線。金屬法蘭的防靜電處理，應(yīng)選擇金屬線完成跨接。

3.7 電動機狀態(tài)檢測與潤滑

當電機的容量高于2000kW，檢測其運行狀態(tài)時，可選擇振動在線監(jiān)測方法。利用監(jiān)測平臺的頻譜分析程序，準確設(shè)計報警參數(shù)。針對DCS控制程序中連接電機電流、功率參數(shù)等多種信息，相應(yīng)設(shè)計警報限值。給出警報反饋時，值班人員可及時進行電機故障處理。當電機離線監(jiān)測時，使用振動頻譜程序進行狀態(tài)檢測，采取離線頻譜檢測形式，創(chuàng)建頻譜分析模型。依據(jù)電機生產(chǎn)說明的具體要求，從電機工況、運行時程等方面進行考量，綜合確定油脂加注周期及檢修周期，以此保證電機潤滑效果。

3.8 電氣檢修與維護

對于案例項目進行各項電氣檢修、運維時，應(yīng)加強極端天氣防護。在測得有雷雨天氣時，需提前查看各級變電站（所）屋頂排水口的疏水能力，去除雜物，防止堵塞。雨后再次檢查輸水線路，排查漏水問題。雷雨天氣前期，運維人員應(yīng)全面檢查戶外電動機的各個部位，比如設(shè)備外殼、接線裝置等位置，保證各部位功能完好性，排除密封膠墊老化、設(shè)備漏水等問題，檢查機座排水線路的暢通性。如果測得戶外溫度最大值達到35℃，需使用紅外熱像檢測技術(shù)，全面掃查電氣設(shè)備的運行情況。電氣設(shè)備運行時負荷較高、電流較大，應(yīng)增加檢測次數(shù)。

4 結(jié)語

綜上所述，針對案例項目的各項電氣程序，逐步開展電氣防護，保證防雷處理的規(guī)范性，設(shè)定完整的檢修方案，保證案例項目整體電氣使用的安全性。針對變壓器、電源箱、電機等多種電氣設(shè)備，確保在線檢修的及時性，給予相應(yīng)的設(shè)備運維處理，保證故障消除質(zhì)量，增加石化生產(chǎn)安全性，展現(xiàn)出電氣運維的積極作用，切實貫徹安全生產(chǎn)思想。