LNG接收站電氣系統的設計

易吉梅(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

近年來，中國的能源產業取得了巨大的成就，并且實現了跨越式發展，能源產業結構也日趨合理。作為能源產業的重要組成部分，液化天然氣(liquefied natural gas, LNG)作為一種清潔、高效、多用途的清潔能源，其產業也得到了快速發展。公司積極響應國家號召，大力發展LNG領域的市場，陸續承接了多個大型LNG接收站及儲罐的EPC總包項目，并從中不斷進行總結。下面，本文就以某項目的電氣系統設計為例，從供電電源、電氣負荷分類、電氣設備的防爆及防護等級等幾個方面簡述了LNG接收站電氣系統的設計，為后續類似項目提供了有益借鑒。

1 供電電源

LNG接收站作為重要的設備，為了確保供電的可靠性，一般采取雙電源供電，雙電源供電一般特指兩回電源來自不同的變電站(或配電所)，這樣就不會出現兩回電源同時失壓的情況。以某項目為例，采用35 kV雙回路供電，由兩個不同的變電所分別引出兩條35 kV線路，接至裝置主變電站35 kV配電室，通過兩臺35 kV/6.3 kV 20 000 kVA主變壓器向整個接收站供電，同時項目設置一臺出口電壓6 kV，容量為1 200 kW的事故發電機組，在外部電源發生故障時為特別重要負荷提供應急備用電源。另采用不間斷電源裝置(UPS)、EPS和直流電源裝置等供電，以保證其供電可靠性。

2 電氣系統組成

以某項目為例，根據接收站區域配電需求，主要包括主變電站、工藝變電所、碼頭變電所以及廠前區變電所。主變電站35 kV系統由35 kV中壓開關柜、220 V直流屏、微機綜保系統等組成；6 kV系統由6 kV中壓開關柜、6 kV功率因素補償裝置、220 V直流屏、微機綜保系統等構成，供全廠所有6 kV用電負荷用電。并為所內380/220 V低壓系統供電、為碼頭區2個變電所提供6 kV電源各兩路，為廠前區變電所提供6 kV電源兩路。事故電源引自高壓應急發電機組，組成6 kV事故母線段，在6 kV事故母線段出線設置1 000 kVA變壓器，為裝置變電所內380/220 V低壓系統應急母線段供電。

工藝變電所380/220 V低壓系統由兩臺6/0.4 kV 2 500 kVA變壓器、低壓開關柜及低壓功率因數補償裝置組成，為全廠(除碼頭、廠前區、公用工程區外)所有低壓負荷供電。

碼頭區所有用電負荷由碼頭1#變電所和碼頭2#變電所提供。碼頭區電源引自后方罐區工藝變電所6 kV專用電源線路。

廠前區變電所由2臺6/0.4 kV 800 kVA變壓器、380/220 V低壓開關柜及低壓功率因數補償裝置組成，為廠前區低壓用電負荷供電。

3 電氣負荷分類

LNG工程工藝裝置生產過程連續性強，自動化水平較高，且LNG及NG為易燃易爆物質，突然中斷供電可能造成重大或較大經濟損失，依據GB 50052—2009對負荷分級的規定，本期工程用電設備大部分為一、二級用電負荷，部分為一級負荷中的特別重要用電負荷(主要包括應急照明，開關柜的控制電源，消防，重要的通訊、儀控系統等等)，非生產區負荷或維修負荷為三級負荷。具體負荷等級劃分情況如表1所示。

表1 負荷等級劃分表

4 電氣設備的防爆及防護等級

4.1 爆炸危險區域劃分

LNG項目原料輸入為液化天然氣，為氣態爆炸性混合物，屬于IIA級，溫度組別為T3。

由于天然氣具有易燃易爆的特性，根據GB 50058—2014的規定來劃分爆炸危險區域。LNG儲罐及輸送LNG的泵、管線的周圍一定范圍內為爆炸危險區域1區及2區。其中LNG槽車注送口，以距密閉式注送口法蘭外邊緣為1.5 m以內的空間劃分為1區[2]。

4.2 電氣設備的防爆及防護等級

電氣設備的防爆等級應根據爆炸危險區域的分區、電氣設備種類和防爆結構的要求進行選擇。選用的防爆電氣設備的級別和組別應不低于爆炸性氣體環境內爆炸性氣體混合物的級別和組別[3]。電氣設備防護等級根據GB/T 4208來確定。在工藝裝置區內的電氣設備建議為隔爆或增安類型，防護等級不低于IP65；爆炸環境1區的電氣設備建議為隔爆型，防護等級不低于IP65；爆炸環境2區的電氣設備建議為隔爆或增安型，防護等級不低于IP65。

5 防雷靜電接地系統

5.1 防靜電接地

在接收站內生產儲運過程中會產生靜電積累的管道、容器、儲罐和加工設備均作靜電接地，每組專設的靜電接地電阻

＜100 Ω。

5.2 防雷保護系統

廠區內各建筑物和構筑物根據GB 50057—2010設置防雷保護系統。防雷保護系統由接閃器、引下線、接地干線和接地極等組成，其電阻不大于10 Ω。通常LNG罐高度在60 m以下，罐壁通常為大于4 mm的鋼制結構，宜利用金屬罐體自身做接閃器裝置，不用另設接閃裝置[1]。建(構)筑物屋頂避雷帶一般采用Φ10 mm鍍鋅圓鋼，形成避雷網格。以建(構)筑物鋼筋或鋼柱作為引下線，與建(構)筑物基礎焊接連接。在引下線上距地面不低于0.3 m處設接地體連接板和測試點，與人工接地體連接。

接收站各建(構)筑物及工藝裝置均敷設獨立的接地網，接地網采用70 mm2銅鍍鋼接地線，距各建(構)筑物3～5 m，埋深0.8 m。各獨立接地網之間不少于兩點，通過70 mm2鍍鋼接地線互聯，構成全廠主接地網。

6 結語

綜上所述，本文結合某項目的電氣系統設計，著重對LNG接收站的電氣系統設計做了介紹，其中包括供電電源、電氣系統組成、電氣負荷分類、電氣設備的防爆及防護等級等。隨著LNG清潔能源市場的不斷發展，后續還需要對LNG接收站的電氣設計做進一步的研究和探討。