中石化北海煉化公司供電質(zhì)量問題研究

許小紅

摘 要：針對(duì)中石化北海煉化公司供電情況、敏感負(fù)載對(duì)電壓波動(dòng)的問題，結(jié)合相關(guān)線路的防雷現(xiàn)狀及措施，繼電保護(hù)定值調(diào)整情況進(jìn)行研究和分析，查找存在的主要問題和采取的應(yīng)對(duì)措施，提高供電質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電壓波動(dòng)；供電質(zhì)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(jiǎn)稱“北海石化”）項(xiàng)目包括一個(gè)320萬噸油庫(kù)、一個(gè)5萬噸碼頭、一個(gè)輸油管站和一個(gè)500噸原油處理能力的煉油廠，同期配套建設(shè)1臺(tái)65噸/時(shí)鍋爐和一套12兆瓦抽凝發(fā)電機(jī)組等相應(yīng)的輔助設(shè)施和公用工程系統(tǒng)。項(xiàng)目用電負(fù)荷主要有催化車間、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、熱工系統(tǒng)等，總負(fù)荷為58.68MW，均為一級(jí)負(fù)荷，其中敏感負(fù)荷為11.5MW。

1.2 用戶接入系統(tǒng)情況

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

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

1.3 用戶線路防雷設(shè)計(jì)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(jīng)過的地區(qū)為沙質(zhì)地，土壤電阻率高。110kV鐵石和三石線路按照常規(guī)防雷標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，線路均采用雙避雷線保護(hù)，地線保護(hù)角較小，屏蔽效果較好，線路防雷設(shè)計(jì)的主要問題是桿塔接地電阻較高，一般達(dá)20Ω，反擊耐雷水平不足。北海屬于雷暴多發(fā)地區(qū)，年均雷暴日超過90天，線路雷擊跳閘較為嚴(yán)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(dá)12.5次/100km·a。

1.4 備自投裝置設(shè)計(jì)情況

為保證變電站供電可靠性，按照南方電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求，在變電站配置110kV備自投裝置。

2 敏感負(fù)荷對(duì)電壓波動(dòng)的要求

2.1 離心空氣壓縮機(jī)

機(jī)組設(shè)置有低電壓停機(jī)保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間為500ms。正常情況下，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌至55%（即5.5kV），時(shí)間維持在500ms以上，機(jī)組才會(huì)出現(xiàn)低電壓保護(hù)停機(jī)。由于離心空氣壓縮機(jī)的特殊性，實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌至70%左右（即7kV），維持時(shí)間300ms左右，機(jī)組由于轉(zhuǎn)速降低出現(xiàn)“喘動(dòng)現(xiàn)象”導(dǎo)致機(jī)組工藝連鎖停機(jī)（軸位移）。

2.2 擠壓造粒機(jī)

機(jī)組設(shè)置有低電壓停機(jī)保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間為500ms。正常情況下，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌至55%（即5.5kV），時(shí)間維持在500ms以上，機(jī)組才會(huì)出現(xiàn)低電壓保護(hù)停機(jī)。由于機(jī)組輔助機(jī)泵由變頻器控制，實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌至70%左右（即7kV），變頻器停機(jī)導(dǎo)致主機(jī)扭矩增大，擠壓造粒機(jī)就會(huì)出現(xiàn)工藝連鎖停機(jī)。

3 存在的主要問題

北海地區(qū)屬于雷暴多發(fā)地區(qū)，年均雷暴日超過90天，線路雷擊跳閘較為嚴(yán)重。北海電網(wǎng)110kV電網(wǎng)受雷擊、樹枝放電導(dǎo)致的單相接地等故障跳閘，導(dǎo)致110kV電網(wǎng)電壓瞬時(shí)“驟降”就有可能引發(fā)北海石化敏感負(fù)荷機(jī)組保護(hù)動(dòng)作。

據(jù)北海石化反映，2012年北海石化供電母線電壓波動(dòng)（晃電）37次，敏感負(fù)荷機(jī)組及快切裝置動(dòng)作共17次，影響到廠內(nèi)機(jī)泵等設(shè)備運(yùn)行的共15次，經(jīng)排查，用戶自身線路原因造成影響6次，電網(wǎng)影響9次（110kV電網(wǎng)雷擊影響7次，10kV線路雷擊影響1次，10kV系統(tǒng)接地影響1次）。2013年通過措施整改后，晃電19次，對(duì)用戶造成影響8次，用戶自身線路原因造成影響2次，電網(wǎng)影響5次（110kV電網(wǎng)雷擊影響4次，220kV線路重合閘動(dòng)作影響1次），原因未明1次。

4 采取的應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)110kV電網(wǎng)電壓波動(dòng)造成北海石化部分電機(jī)跳閘情況，目前已采取如下應(yīng)對(duì)措施：

（1）、調(diào)整了110kV三塘站的運(yùn)行方式。通過調(diào)整三塘站110kV母線運(yùn)行方式（分母運(yùn)行），實(shí)現(xiàn)不同220kV變電站單獨(dú)對(duì)石化站的供電需求，盡量減少線路故障對(duì)三石線的影響。

（2）、優(yōu)化繼電保護(hù)定值。對(duì)110kV鐵龍荔線距離Ⅰ段保護(hù)定值進(jìn)行了重新計(jì)算和調(diào)整，將定值調(diào)整為100毫秒，減少線路故障跳閘時(shí)間較長(zhǎng)對(duì)用戶設(shè)備的影響。由于鐵龍荔線雷擊跳閘次數(shù)多，該項(xiàng)措施效果明顯。

（3）、對(duì)相關(guān)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(duì)30基桿塔裝設(shè)線路型氧化鋅避雷器，同時(shí)將110kV鐵石線、三石線桿塔GPS坐標(biāo)錄入廣西電網(wǎng)雷電定位系統(tǒng)，以便及時(shí)掌握線路雷擊情況。

（4）、強(qiáng)化對(duì)相關(guān)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(wǎng)公司線路風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)管控要求，及時(shí)消除線路隱患和缺陷，確保線路可靠運(yùn)行。

（5）、主動(dòng)做好客戶服務(wù)。一是指導(dǎo)北海石化做好線路巡視維護(hù)工作。派出專人現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)北海石化查找線路故障點(diǎn)，以及設(shè)備隱患和缺陷。二是及時(shí)將電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)情況告知北海石化，協(xié)助做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控，并督促做好各項(xiàng)應(yīng)急準(zhǔn)備工作。三是及時(shí)將涉及其線路的雷電活動(dòng)信息告知北海石化，以便其采取應(yīng)對(duì)措施。

通過采取上述應(yīng)對(duì)措施，對(duì)北海石化供電質(zhì)量有明顯改善。

5 北海煉化公司采取的應(yīng)對(duì)措施

北海煉化公司針對(duì)電壓波動(dòng)問題采取了一系列措施，主要有：

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

（2）對(duì)37臺(tái)變頻的控制回路進(jìn)行改造，增加其失壓再啟動(dòng)及防晃電功能。對(duì)電壓波動(dòng)敏感的負(fù)荷進(jìn)行設(shè)備改造，增加抗晃電功能。

（3）對(duì)279臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制回路增設(shè)低壓綜保再啟動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)晃電停機(jī)后再啟動(dòng)。

（4）對(duì)發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)整定值進(jìn)行調(diào)整。對(duì)變電所各級(jí)快切裝置的整定值進(jìn)行了優(yōu)化，使各級(jí)快切裝置相互配合。

（5）對(duì)鐵石線、三石線的桿塔接地進(jìn)行改造。在2013年雷雨季前完成了桿塔加裝接地極工作，每個(gè)桿塔加裝兩個(gè)接地極，降低桿塔接地電阻，提高線路的耐雷水平。該項(xiàng)措施的效果有待運(yùn)行驗(yàn)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(fā)生雷擊跳閘。

（6）采用噴射氣流滅弧防雷裝置，對(duì)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(xiàng)目已經(jīng)實(shí)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(lián)間隙，雖有噴射氣流滅弧功能，但是否能夠有效切斷工頻續(xù)流，尚需運(yùn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。該裝置在廣西電網(wǎng)有應(yīng)用，效果不理想，據(jù)了解有一條35kV線路已全線拆除。該措施不及裝設(shè)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(shè)線路型MOA措施沒有被采納。

總的來說，通過對(duì)快切裝置設(shè)置優(yōu)化，關(guān)鍵重要機(jī)泵采用防晃電接觸器改造，變頻電機(jī)采取轉(zhuǎn)速跟蹤再起動(dòng)設(shè)置和接入再起動(dòng)裝置雙保險(xiǎn)，次要機(jī)泵采取綜保再啟動(dòng)等多種措施后，外部電網(wǎng)故障對(duì)生產(chǎn)影響已經(jīng)較小。

6 下一步措施和建議

目前國(guó)際上沒有統(tǒng)一的衡量電壓暫降的指標(biāo)及其管理的標(biāo)準(zhǔn)，也沒有對(duì)電力系統(tǒng)電壓暫降現(xiàn)象的限值標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于我國(guó)而言，目前的國(guó)標(biāo)只有設(shè)備的抗擾度實(shí)驗(yàn)，沒有針對(duì)我國(guó)電網(wǎng)的特點(diǎn)的指標(biāo)和評(píng)估體系及限值。

經(jīng)綜合分析，電壓暫降導(dǎo)致北海石化部分電機(jī)跳閘的問題，需電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)同時(shí)采取措施，才能予以根本解決。

參考文獻(xiàn)

[1]趙麗惠.提高供電可靠性方法研究.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品