石油化工變電所電力系統(tǒng)的優(yōu)化研究

郝 明

（中國(guó)石油集團(tuán)大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

因?yàn)槭a(chǎn)裝置容量的增加，增加了循環(huán)水的調(diào)節(jié)范圍，以及對(duì)每種循環(huán)水的能源安全和穩(wěn)定性要求。之前石化B4和B5 分部的電力裝置面臨一定的安全風(fēng)險(xiǎn)：原B4 和B5 變壓器為6 kV 變流器，B4 變壓器的電源由B5 變壓器提供；B5 高壓變壓器于1994 年生產(chǎn)，已經(jīng)運(yùn)行了26 年多；低壓配電表是1994 年制作的，拆除了低壓配電的內(nèi)部元件；B4 變壓器的高電壓限值是在1980 年代制定，當(dāng)時(shí)沒(méi)有備件；面板指示在預(yù)篩選過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)電容器損害，因?yàn)闆](méi)有備件無(wú)法更換，因此不可能確保安全供電。

1 性能優(yōu)化目標(biāo)

循環(huán)水B4 和B5 變電站為新的現(xiàn)代化裝置，高壓和低壓開(kāi)關(guān)應(yīng)更換為優(yōu)化電源，更換移動(dòng)式水電站繼電保護(hù)及后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)，以增強(qiáng)新B5 變電站的能源安全以及可靠性。

2 績(jī)效系統(tǒng)優(yōu)化方法

2.1 集成基板

由于歷史原因，水循環(huán)裝置規(guī)模擴(kuò)大。現(xiàn)有循環(huán)水模塊由2個(gè)6 kV 分區(qū)使用，能源系統(tǒng)為三級(jí)系統(tǒng)。B4 和B5 變電站處于同一水平，性能優(yōu)化和轉(zhuǎn)換前，系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 優(yōu)化前的電力系統(tǒng)

這兩座變電站的設(shè)備已運(yùn)行多年，故障率逐年上升，生產(chǎn)廠家已無(wú)備件。輸入線路維護(hù)和B4 變壓器預(yù)測(cè)試不僅需要正常的總線連接，同時(shí)也是并聯(lián)變壓器的母線連接，所以開(kāi)關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)很大。為了解決這個(gè)問(wèn)題，變電站經(jīng)理同意對(duì)高壓變電站B4 和B5 循環(huán)水進(jìn)行優(yōu)化整合，三級(jí)電源是兩級(jí)電源優(yōu)化（圖2）。

圖2 優(yōu)化后性能系統(tǒng)

2.2 引進(jìn)新設(shè)備

1994 年生產(chǎn)的B5 變壓器高壓柜，高壓起重機(jī)軌道結(jié)構(gòu)及鎖箱變形嚴(yán)重。B4 變壓器是日本在1980 年生產(chǎn)的，沒(méi)有備件，所以沒(méi)有安全電源的保障。

新建B5 變電站應(yīng)建立符合最新GB 3906—2006《3.6 kV～40.5 kV 交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》、DL/T 404—2007《3.6 kV～40.5 kV 交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》和IEC 62271—200 標(biāo)準(zhǔn)并通過(guò)完整試驗(yàn)的西門(mén)子高壓配電盤(pán)。每個(gè)安全殼室應(yīng)有自己的壓力開(kāi)關(guān)，應(yīng)采用西門(mén)子公司新3aE 真空開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，減少了控制面板的安裝面積，是一種可靠的鎖定和固定方式，方便設(shè)備的日常檢查和維護(hù)，節(jié)省維修費(fèi)用。

微機(jī)綜合保護(hù)裝置取代了傳統(tǒng)的電磁繼電器保護(hù)裝置。接收RCS-9613CS 保護(hù)裝置，總線耦合器接收Micom-143 保護(hù)裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)和變壓器接收Micom-P127 系列保護(hù)裝置。

三相零階全局保護(hù)裝置可接受三相差動(dòng)保護(hù)。保護(hù)裝置具有電流差動(dòng)和零階功能，并開(kāi)信道自動(dòng)監(jiān)測(cè)，通信誤碼率在線檢測(cè)，通道錯(cuò)誤碼自動(dòng)鎖定差動(dòng)保護(hù)。人機(jī)界面靈活，后臺(tái)通信方式配有RS-485 通信接口。

Micom-P127 和Micom-143 系列保護(hù)裝置配套使用保護(hù)，裝置功能系統(tǒng)集保護(hù)功能、控制功能、數(shù)據(jù)采集和錯(cuò)誤記錄于一體，監(jiān)視事件、記錄錯(cuò)誤并進(jìn)行性能測(cè)試吸收。液晶屏配有中文界面，能顯示錯(cuò)誤信息，如錯(cuò)誤類型、錯(cuò)誤時(shí)間、故障值、保護(hù)時(shí)間、保護(hù)開(kāi)關(guān)、防御狀態(tài)等，并具有邏輯編程功能。可以根據(jù)測(cè)量值和電壓、邏輯實(shí)現(xiàn)必要的邏輯數(shù)據(jù)，用戶可編程和調(diào)整保護(hù)裝置的內(nèi)部邏輯，對(duì)此進(jìn)行更改。

2.3 新技術(shù)引進(jìn)

最初的B4 和B5 被改為無(wú)人值守范圍，因此必須收集現(xiàn)場(chǎng)操作員的操作和故障數(shù)據(jù)。優(yōu)化后，增加了1 個(gè)新的B5 變壓器，1 個(gè)后臺(tái)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由微機(jī)保護(hù)裝置、智能裝置、通信控制裝置及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信裝置等組成，具有可靠性高、技術(shù)先進(jìn)、擴(kuò)展性強(qiáng)、易于更新、遙信、遙測(cè)、遙控、遠(yuǎn)距離等優(yōu)點(diǎn)。所有電氣設(shè)備，如微型復(fù)合保護(hù)裝置、B5 基板多功能控制面板、直流供電系統(tǒng)、UPS（Uninterruptible Power Supply，不間斷電源）、EPS（Emergency Power Supply，應(yīng)急電源）、諧波消除器、小電源選線器等，實(shí)現(xiàn)快速通信和全面監(jiān)控。應(yīng)在最短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)故障，避免設(shè)備故障對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響，使故障點(diǎn)中斷得更快。

3 系統(tǒng)優(yōu)化效果

3.1 減少故障點(diǎn)

新變換B5、B4 變壓器進(jìn)站線路，母聯(lián)開(kāi)關(guān)或電纜故障導(dǎo)致循環(huán)水風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備停運(yùn)，變電站引起的故障點(diǎn)已得到糾正。

3.2 降低工作頻率

主變壓器、B5 變壓器和B4 變壓器之間的母線連接必須每年進(jìn)行電氣和變壓器維護(hù)。如果在B4 變壓器的初始試驗(yàn)和維護(hù)條件下建立電力系統(tǒng)模式，可以減少上下層的工作時(shí)間，減少母線連接和進(jìn)線的運(yùn)行，避免故障導(dǎo)致停電停機(jī)，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

3.3 提高可靠性

保護(hù)系統(tǒng)中的電磁鐵、儀表、線圈、觸點(diǎn)、電源等外部環(huán)境影響不再存在，反轉(zhuǎn)Micom-P127、Micom-143 系列保護(hù)器和RCS-9613CS 保護(hù)裝置功能齊全，動(dòng)作迅速可靠。功能強(qiáng)大的插件可以滿足不同協(xié)議的需求，強(qiáng)弱電隔離，抗干擾能力強(qiáng)。中文界面顯示屏等新設(shè)備和新技術(shù)的引入，提高了新B5 的可靠性。高壓開(kāi)關(guān)引起變壓器電氣故障的可能性越來(lái)越大，若外部設(shè)備損壞，繼電保護(hù)裝置能快速修復(fù)缺陷。

3.4 減少錯(cuò)誤處理時(shí)間

B5 變電站為無(wú)人值守變電站，檢查綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集B5 變電所的運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳送給集控人員進(jìn)行快速通信和全面監(jiān)控。操作員可以處理操作程序的實(shí)時(shí)變化，在短時(shí)間內(nèi)解決進(jìn)線的電氣干擾。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可直接報(bào)警，顯示故障類型，提醒值班人員迅速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。在綜合自動(dòng)控制系統(tǒng)中，應(yīng)盡可能適當(dāng)、果斷地處理事故，避免設(shè)備故障影響整個(gè)能源供應(yīng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，操作人員完成和恢復(fù)生產(chǎn)的應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間明顯縮短，并有整改記錄。

4 結(jié)論

自實(shí)施該項(xiàng)目以優(yōu)化能源系統(tǒng)以來(lái)，B5 變電站和線路的穩(wěn)定性和安全性得到了提高。通過(guò)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)變電站進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸和實(shí)時(shí)監(jiān)控，變電站控制等級(jí)改善。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的電氣設(shè)備可確保循環(huán)水裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。