石油化工變電所電力系統(tǒng)的優(yōu)化研究

郝 明

（中國石油集團大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

因為石化生產裝置容量的增加，增加了循環(huán)水的調節(jié)范圍，以及對每種循環(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險：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，已經運行了26 年多；低壓配電表是1994 年制作的，拆除了低壓配電的內部元件；B4 變壓器的高電壓限值是在1980 年代制定，當時沒有備件；面板指示在預篩選過程中發(fā)現(xiàn)了幾個電容器損害，因為沒有備件無法更換，因此不可能確保安全供電。

1 性能優(yōu)化目標

循環(huán)水B4 和B5 變電站為新的現(xiàn)代化裝置，高壓和低壓開關應更換為優(yōu)化電源，更換移動式水電站繼電保護及后臺監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)，以增強新B5 變電站的能源安全以及可靠性。

2 績效系統(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)模擴大。現(xiàn)有循環(huán)水模塊由2個6 kV 分區(qū)使用，能源系統(tǒng)為三級系統(tǒng)。B4 和B5 變電站處于同一水平，性能優(yōu)化和轉換前，系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 優(yōu)化前的電力系統(tǒng)

這兩座變電站的設備已運行多年，故障率逐年上升，生產廠家已無備件。輸入線路維護和B4 變壓器預測試不僅需要正常的總線連接，同時也是并聯(lián)變壓器的母線連接，所以開關的安全風險很大。為了解決這個問題，變電站經理同意對高壓變電站B4 和B5 循環(huán)水進行優(yōu)化整合，三級電源是兩級電源優(yōu)化（圖2）。

圖2 優(yōu)化后性能系統(tǒng)

2.2 引進新設備

1994 年生產的B5 變壓器高壓柜，高壓起重機軌道結構及鎖箱變形嚴重。B4 變壓器是日本在1980 年生產的，沒有備件，所以沒有安全電源的保障。

新建B5 變電站應建立符合最新GB 3906—2006《3.6 kV～40.5 kV 交流金屬封閉開關設備和控制設備》、DL/T 404—2007《3.6 kV～40.5 kV 交流金屬封閉開關設備和控制設備》和IEC 62271—200 標準并通過完整試驗的西門子高壓配電盤。每個安全殼室應有自己的壓力開關，應采用西門子公司新3aE 真空開關的設計，結構緊湊，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，方便設備的日常檢查和維護，節(jié)省維修費用。

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

三相零階全局保護裝置可接受三相差動保護。保護裝置具有電流差動和零階功能，并開信道自動監(jiān)測，通信誤碼率在線檢測，通道錯誤碼自動鎖定差動保護。人機界面靈活，后臺通信方式配有RS-485 通信接口。

Micom-P127 和Micom-143 系列保護裝置配套使用保護，裝置功能系統(tǒng)集保護功能、控制功能、數據采集和錯誤記錄于一體，監(jiān)視事件、記錄錯誤并進行性能測試吸收。液晶屏配有中文界面，能顯示錯誤信息，如錯誤類型、錯誤時間、故障值、保護時間、保護開關、防御狀態(tài)等，并具有邏輯編程功能。可以根據測量值和電壓、邏輯實現(xiàn)必要的邏輯數據，用戶可編程和調整保護裝置的內部邏輯，對此進行更改。

2.3 新技術引進

最初的B4 和B5 被改為無人值守范圍，因此必須收集現(xiàn)場操作員的操作和故障數據。優(yōu)化后，增加了1 個新的B5 變壓器，1 個后臺綜合自動化系統(tǒng)。綜合自動化系統(tǒng)由微機保護裝置、智能裝置、通信控制裝置及相關網絡通信裝置等組成，具有可靠性高、技術先進、擴展性強、易于更新、遙信、遙測、遙控、遠距離等優(yōu)點。所有電氣設備，如微型復合保護裝置、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，應急電源）、諧波消除器、小電源選線器等，實現(xiàn)快速通信和全面監(jiān)控。應在最短時間內檢測到發(fā)動機故障，避免設備故障對整個供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的影響，使故障點中斷得更快。

3 系統(tǒng)優(yōu)化效果

3.1 減少故障點

新變換B5、B4 變壓器進站線路，母聯(lián)開關或電纜故障導致循環(huán)水風機、水泵等設備停運，變電站引起的故障點已得到糾正。

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行電氣和變壓器維護。如果在B4 變壓器的初始試驗和維護條件下建立電力系統(tǒng)模式，可以減少上下層的工作時間，減少母線連接和進線的運行，避免故障導致停電停機，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

3.3 提高可靠性

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

3.4 減少錯誤處理時間

B5 變電站為無人值守變電站，檢查綜合自動化系統(tǒng)采集B5 變電所的運行和故障數據，實時傳送給集控人員進行快速通信和全面監(jiān)控。操作員可以處理操作程序的實時變化，在短時間內解決進線的電氣干擾。綜合自動化系統(tǒng)可直接報警，顯示故障類型，提醒值班人員迅速到達現(xiàn)場。在綜合自動控制系統(tǒng)中，應盡可能適當、果斷地處理事故，避免設備故障影響整個能源供應系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，操作人員完成和恢復生產的應急響應時間明顯縮短，并有整改記錄。

4 結論

自實施該項目以優(yōu)化能源系統(tǒng)以來，B5 變電站和線路的穩(wěn)定性和安全性得到了提高。通過綜合自動化系統(tǒng)對變電站進行遠程傳輸和實時監(jiān)控，變電站控制等級改善。經過優(yōu)化的電氣設備可確保循環(huán)水裝置的安全穩(wěn)定運行。