石油化工企業消防用電的供配電設計探討

李二郎福

摘要：合理設計電氣供配電系統，保證消防用電的可靠性是預防火災發生的重要措施之一。本文論述了石油化工企業消防用電的供配電設計。

關鍵詞：石油化工;消防用電;供配電設計

火災事故不僅危害石化企業的人員及財產安全，而且易引發爆炸等重大安全事故。因此，預防火災事故，確保人身和財產安全，防止爆炸等次生災害，在工程設計中尤為重要。設計中應采取適當的技術措施，防止火災的發生。電氣專業可通過合理確定消防用電負荷等級，正確設置柴油發電機、柴油泵等第二動力源，優化切除非消防電源措施等，完善供配電系統設計，保證消防負荷供電的可靠性。

一、石化企業供配電特點

1、可靠性要求高。對連續運行的石化企業來講，其對供配電可靠性要求較高，僅僅幾個周波的電力系統發生相應故障，就可能會導致較大規模的裝置設備停止運轉，甚至引發災難性結果，所以對供配電系統可靠性要求高。

2、安全性要求高。對電力系統的控制方法擬定及電氣設備的選擇，安全性有其重要影響。石化企業持續壯大規模，除提高經濟效益外，還要加強安全機制的完善程度。石化企業中易燃易爆品較常見，在生產階段極易發生安全事故，因此供配電系統設計及安裝時，需注意防火，確保系統的安全性。

3、啟動難。石油化工企業多采用大型電動機，雖然大型電動機啟動次數少，但其所需啟動時間長，這對供配電系統影響較大。另外，石油化工企業一般有自備熱電廠，一些大規模用電的公司可提供保安電源和一定的負荷，如果電力系統有故障，熱力系統中的裝置會停止用汽，這將會引起大面積停電。因此，石油化工企業需解決啟動難這一問題。

4、負荷以異步電動機為主。石化企業的負荷主要是以異步電動機拖動的風機、壓縮機及隔爆或增安型異步電動機拖動的機泵為主。由于石化企業供配電系統內具有大量異步電動機在運行，因此，應對其功率因數進行有效的補償。當采用電力電容補償時，電力電容器組宜安裝在主變電所、多區域配電所或多區域變電所內，因這些變電所內的負荷相對平穩，而且可縮短裝置變電所故障時的備用電源自動投入時間。

二、石油化工企業對供電電源的要求

石化企業的負荷通常大于60MV，具有110kV和220kV兩個獨立的電源供電系統。其運行方式可劃分為雙電源單運行和雙電源雙運行兩種方式。雙電源單運行是指只有一個供電電源運行，另一個電源在故障時自動投入，保證供電的持續性，其換電操作方便，但容易造成企業生產紊亂。雙電源雙運行是指兩個電源全部運行，其特點是某一個電源停電時產生的影響很小，但換電倒閘操作起來復雜。

三、消防電源的選擇

《石油化工企業設計防火規范》GB50160中指出當僅采用電源作為消防水泵房設備動力源時，應滿足《供配電系統設計規范》CB50052所規定的一級負荷供電要求，一級負荷供電要求為：應由雙重電源供電，當一路電源發生故障時，另一路電源不應同時受到損壞。以某工程消防水泵為例，一路電源采用ZR-YJV22-0.6/1KV-4*150+1*70型阻燃電纜埋地敷設至消防泵雙電源切換控制柜，另一路由柴油發電機引入，此兩路電源可滿足消防泵供電要求。以此項目為例，介紹了消防泵的電源選擇、雙電源切換、啟動方式、電纜敷設中應注意的問題。

由于柴油發電機組的容量較大，可并機運行且持續供電時間長，還可獨立運行，不與地區電網并列運行，不受電網故障的影響，可靠性較高，尤其對某些地區常用市電不是很可靠的情況下，把柴油發電機作為備用電源，既能起到應急電源的作用，又能通過低壓系統的合理優化，將一些平時比較重要的負荷在停電時使用，因此在工程中得到了廣泛的使用。但柴油發電機組的推廣也帶來諸多問題：占用面積大，儲油間本身是一個火災隱患，還需對其進行防火處理，其次，柴油發電機組帶來的噪音、振動、排煙、通風、防潮、防凍問題也很嚴重;再次，在某些場合，對允許中斷時間要求較高的情況下，柴油發電機的啟動時間一般在15s以內，柴油發電機作為應急電源是不能滿足允許中斷時間要求的。

與柴油發電機相比EPS有如下特點：啟動時間小于1Oms，運行及后續的維護相對而言較簡單，可在無人值守情況下較長時間內安全運行，還可利用計算機進行遠程監控，而柴油發電機則需專人看守，定期開啟、保養和維護，EPS使用時無排氣、無排煙、無噪音、無振動、無公害，短時過載能力強，對供電設備及其自身在實際運行時具有較好的保護功能，與所服務的設備功率匹配比要求低，一般選擇1：1即可，因此可節約初期的投資成本，而柴油發電機自身過載能力較弱，不管對其自身還是供電設備來講保護功能較差，與所服務的設備功率匹配比要求高，一般為1：1.4，因此初期投資成本高。

本項目廠區規模小，建廠資金并不充裕，選用的柴油發電機作為應急電源，如廠區自身發展前景好、資金投入到位，設計人員可采用EPS取代柴油發電機作為應急電源是可行的。

四、雙電源切換及消防泵電機啟動方式

《石油化工企業設計防火規范》CB50160規定：重要消防低壓用電設備的供電應在最末一級配電裝置或配電箱處實現自動切換，也就是說僅僅是雙電源已不能滿足消防負荷的要求，實現雙電源自動轉換才是關鍵。

雙電源切換方法為一路市電，一路自備電源分別引出一路低壓電源至雙電源自動轉換開關，一路常用，一路備用，當常用電突然故障或停電時，通過雙電源轉換開關自動切換到備用電源上。該類自動轉換開關通常分為CB級和PC級，CB級具有短路保護功能，PC級不具備保護功能，但具備較高的耐受和接通能力，保證了消防負荷的供電可靠性，近來用雙電源切換的主流是一體式自動轉換開關，此類電源轉換系統是集開關與邏輯控制于一體，無需外加控制器，真正實現機電一體化的自動轉換開關。該開關不具備電流保護功能，屬于PC級轉換開關，其一般轉換時間較小，開關切換驅動采用電機驅動，切換平穩可靠，開關帶有機電聯鎖裝置，可實現自投自復、自投不自復、失壓、欠壓、斷相保護、手動一自動轉換、延時控制等，大幅提升了雙電源自動轉換的可靠性。

在廠區發生火災的事故情況時，除消防設備的供電回路需保證供電外，其它負荷均已強行切斷電源，事故時變壓器專供消防負荷，本項目設計消防泵配電與消防泵房相鄰，配電線路段、壓降小，電動機可直接啟動，直接啟動的優點是啟動設備和二次線路接線簡單、所需電器元件少、故障率低、維護簡單、經濟投資少，當在實際情況不能滿足直接啟動要求時，設計者需選擇降壓啟動，現今由于軟啟動器的迅速發展及技術日趨成熟，在消防電動機降壓啟動方式上優先選用軟啟動方式。

五、電纜敷設

消防泵房通常獨立設計，與開閉所或配電室的距離較遠，而消防泵要求至少雙回路電力供電，設計人員參考舊的圖集和規范，部分建設單位、施工單位從節約成本方面考慮，選用普通電力電纜。因此，必須學習領會新的設計規范，《電力工程電纜設計規范》GB50217明確規定：“在外部火勢作用一定時間內需維持通電場所或回路，明敷的電纜應實施耐火防護或選用具有耐火性電纜，消防、報警、應急照明、斷路器操作直流電源和發電機組緊急停機的保安電源等。”對消防配電線纜的選用做出了明確規定，否則過低標準的選用普通電纜會給工程帶來隱患。在實際設計中，設計人員應嚴格遵守相關規定，對消防配電電纜的選擇方面，要嚴格要求選用耐火等級高的電纜及線路的防火防護保護。

參考文獻：

[1]馬敏.淺談石油化工企業供配電系統設計[J].化工管理，2015（08）.

[2]董云鵬.石油化工企業消防用電的供配電設計探討[J].電氣應用，2017（20）.