天然氣凈化廠機泵晃電分組合理再啟動

1.目的

天然氣凈化廠（以下簡稱凈化廠）脫硫工藝主體裝置和配套輔助裝置使用的機泵設備眾多，其中貧液循環泵設備功率較大，屬于工藝流程的關鍵設備，參與凈化廠SIS系統聯鎖，對其供電可靠性和穩定性要求較高。凈化廠電力系統受雷電、電網故障等的影響，不可避免地存在著電壓暫降和短時中斷等晃電現象。為了確保凈化廠生產裝置的連續運行，對關鍵機泵設置了晃電再啟動功能，但大量機泵同時再啟動，需要的啟動電流較大，有可能造成電力系統電壓急劇降低，甚至導致變電站總開關過流保護動作而跳閘，進而造成全廠停電停產。因此有必要明確限制機泵設備再啟動的最大允許容量，并以此指導凈化廠合理分配機泵再啟動的數量及批次。

2.方法

機泵允許再啟動容量主要控制指標為系統母線電壓水平，其與電網短路容量、電動機等效啟動容量和已接負載密切相關。因此研究機泵允許再啟動容量，需要對機泵再啟動時母線壓降進行分析。

通過建立電路模型，發現母線電壓暫降可以采用電源側等效阻抗和負載側等效阻抗串聯電路來進行分析。因此通過控制凈化廠變電站配電母線電壓水平，采用串聯阻抗分壓原理可以反算負載側等效阻抗參數，進而計算凈化廠機泵允許再啟動容量和參與再啟動機泵的總設備功率。電動機自啟動時母線電壓計算公式如下：

式中SM表示成組自啟動機泵等效容量標幺值；U0表示母線空載電壓標幺值，取1.05；Um表示電機自啟動時母線電壓標幺值；X表示電源側阻抗標幺值（含變壓器）；SL表示母線已有負荷標幺值；K表示電動機組等效自啟動電流倍數。

某凈化廠機泵啟動時允許母線電壓暫降百分數為85%，晃電結束后機泵再啟動時母線負荷約0.8 MVA，機泵再啟動電流倍數按5倍考慮，為了簡化電路模型，等效阻抗參數推薦采用標幺值法，基準容量取變壓器額定容量，基準電壓取母線平均電壓，經計算允許成組再啟動電機總功率如表1所示。

表1 某凈化廠成組機泵再啟動允許容量計算數據表

3.效果

某凈化廠根據確定機泵允許再啟動的最大容量，明確了關鍵機泵再啟動的數量以及批次，結果如表2所示。

表2 某凈化廠允許再啟動機泵相關數據表

較之于以往根據個人經驗進行再啟動負荷估算，基于該項研究獲得的凈化廠電力系統允許再啟動機泵容量，合理分配機泵再啟動的數量及批次，實現了凈化廠關鍵機泵再啟動數量的摸索探底。該項研究成果可以有效控制多臺電機同時再啟動沖擊電流，極大地緩解了凈化廠電力系統母線電壓的波動，避免了凈化廠電力系統發生總開關過流跳閘事故，提高了晃電結束后凈化廠恢復生產的速度；同時凈化廠部分機泵設備的合理再啟動，還可以降低操作運行人員40%的勞動強度、降低50%的誤操作風險、降低50%的安全事故發生率。