石油化工企業(yè)電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)研究

辛銳，王小龍

（中國(guó)石油廣東石化公司,廣東 揭陽(yáng) 515200）

2020年1月，石化組織高層領(lǐng)導(dǎo)召開(kāi)會(huì)議，針對(duì)石油煉化企業(yè)往年出現(xiàn)的電氣事故、設(shè)備運(yùn)行等問(wèn)題，進(jìn)行溯源分析，編制可行的電氣事故預(yù)防方案，編制適應(yīng)石化組織生產(chǎn)的反事故體系，旨在強(qiáng)化電氣系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性，增強(qiáng)石化組織的安全管理能力。事故分析采取案例整編形式，共有53起事故，事故類(lèi)型有線路故障、誤操作等。為此，探索電氣設(shè)備、供電程序的運(yùn)維方法，具有一定研究?jī)r(jià)值。

1 項(xiàng)目概況

案例項(xiàng)目的全廠供配電、煉油區(qū)供電主項(xiàng)110kV線纜敷設(shè)工作已完工，回路送電項(xiàng)目處于可運(yùn)行狀態(tài)，110kV電纜設(shè)有48個(gè)回路，電纜橋架長(zhǎng)度總計(jì)19km，線纜敷設(shè)區(qū)域長(zhǎng)達(dá)300余km。案例項(xiàng)目的建設(shè)任務(wù)有煉油生產(chǎn)、化工生產(chǎn)及儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備等。

2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2.1 廠區(qū)基礎(chǔ)資料

案例項(xiàng)目所在的石化廠區(qū)，廠區(qū)面積總數(shù)近920公頃，含有石化生產(chǎn)、行政服務(wù)等多個(gè)經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目。廠區(qū)內(nèi)表現(xiàn)出明顯的“亞熱帶氣候”環(huán)境特點(diǎn)，光照充足、降水量大、全年不降雪、霜期較短。區(qū)位優(yōu)勢(shì)較為顯著，周邊航線發(fā)達(dá)，合作企業(yè)較多。案例項(xiàng)目所在區(qū)域表現(xiàn)出溫度高、降水量大、雷電較多、環(huán)境含水量較高等特點(diǎn)。

2.2 專(zhuān)業(yè)主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

該石化項(xiàng)目所在廠區(qū)的專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)為：極端溫度最大值為38.4℃，極端溫度最小值為1.5℃，整年溫度平均值為22.6℃，整年低溫平均值為5.7℃，全年內(nèi)溫度最高的月份為7月，7月高溫平均值為34.9℃，7月地層-0.4m位置土壤溫度平均值為30℃，全年內(nèi)氣壓平均值為101.12kPa，全年內(nèi)降水平均值為1807.5mm，全年內(nèi)濕度平均值為79%。參照區(qū)域各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)的實(shí)測(cè)結(jié)果，作為項(xiàng)目對(duì)應(yīng)參數(shù)的設(shè)計(jì)值，以此提升項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3 電氣設(shè)備與供電系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)

3.1 供配電系統(tǒng)

案例項(xiàng)目采取兩級(jí)負(fù)荷的變電站設(shè)計(jì)，采取多個(gè)配電母線供電形式。系統(tǒng)中的變壓器、母線均處于單獨(dú)運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)計(jì)多級(jí)變壓器容量，每?jī)膳_(tái)設(shè)備為一組，當(dāng)一臺(tái)變壓器出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，另一臺(tái)設(shè)備能夠帶動(dòng)兩組母線運(yùn)行。項(xiàng)目設(shè)有應(yīng)急電源，采取EPS或應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電形式。輔助電源選擇鉛酸電池組。在進(jìn)行供配電維護(hù)時(shí)，應(yīng)從變壓器誤動(dòng)作、UPS等不間斷電源的停機(jī)等故障視角，制定相應(yīng)的運(yùn)維方案，以此保障運(yùn)維質(zhì)量。

變壓器故障的檢測(cè)方法，采取設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)方法。紅外熱像檢測(cè)時(shí)，從設(shè)備自身、調(diào)壓開(kāi)關(guān)、儲(chǔ)油裝置、連接線路等位置，逐一進(jìn)行檢測(cè)。如有發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障、異常聲音、持續(xù)性瓦斯信號(hào)等，需開(kāi)展油的取樣檢測(cè)活動(dòng)。采取周期性檢測(cè)方法，測(cè)定部分位置放電情況。變壓器的運(yùn)維方法，采取預(yù)防檢修、試運(yùn)行等方法，結(jié)合變壓器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測(cè)變壓器的運(yùn)行情況，依據(jù)設(shè)備具體情況，進(jìn)行環(huán)境清潔。10kV變壓器運(yùn)行期間，參照饋出回路情況，每個(gè)配電周期需運(yùn)行一次，作為生產(chǎn)設(shè)施全面檢修任務(wù)，統(tǒng)籌檢修防護(hù)。不小于110kV的變壓器，可歸入供電線路、生產(chǎn)設(shè)施等維修進(jìn)程，保障生產(chǎn)期內(nèi)完成一次運(yùn)檢。

UPS應(yīng)急電源，采取分類(lèi)檢修運(yùn)維形式。參照UPS的運(yùn)行情況、檢修效果、備件性能等因素，制定分級(jí)動(dòng)態(tài)管理體系。A類(lèi)UPS電源，≥9分；B類(lèi)UPS電源評(píng)分介于6～8分；C類(lèi)UPS電源，≤5分。對(duì)UPS故障進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)，檢修項(xiàng)目包括定期清掃、周期性試運(yùn)行、元器件性能測(cè)試等。A/B類(lèi)試運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行檢修處理。對(duì)于C類(lèi)UOS采取狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。EPS檢修時(shí)，與C類(lèi)UPS檢修方法一致。

直流電源監(jiān)測(cè)時(shí)，采取預(yù)防檢修措施。供電期間有異常問(wèn)題，需停電檢修。蓄電池運(yùn)維期間，應(yīng)采取在線監(jiān)測(cè)方法。狀態(tài)檢測(cè)時(shí)，從電壓、內(nèi)阻兩個(gè)方面，測(cè)定蓄電池運(yùn)行能力。檢修蓄電池可與生產(chǎn)設(shè)備共同進(jìn)行，每個(gè)生產(chǎn)任務(wù)期間，均需進(jìn)行一次蓄電池活化檢測(cè)，準(zhǔn)確核實(shí)蓄電池的存儲(chǔ)能力。依據(jù)活化檢測(cè)結(jié)果，嚴(yán)格遵照生產(chǎn)廠家的技術(shù)規(guī)范，進(jìn)行充電、放電各項(xiàng)管理。

3.2 變電站

案例項(xiàng)目所在區(qū)域共設(shè)有多種類(lèi)型的變電站：220kV總變電站，供電范圍有化工區(qū)、煉油區(qū)等；110kV變電站，用于下轄10kV/0.4kV變電所及相關(guān)裝置設(shè)備等供電。變壓器間隔位置添加防火墻，干式變壓器進(jìn)行單獨(dú)布設(shè)。變電站的運(yùn)維工作，可從繼電保護(hù)方面進(jìn)行運(yùn)維管理。繼電保護(hù)相應(yīng)設(shè)施的運(yùn)維工作，需采取一般巡檢、專(zhuān)業(yè)檢查相聯(lián)合形式，及時(shí)排除異常運(yùn)行問(wèn)題。在線監(jiān)測(cè)時(shí)，全面監(jiān)測(cè)各系統(tǒng)運(yùn)行情況。

系統(tǒng)運(yùn)行期間，設(shè)備如有異常問(wèn)題，需及時(shí)退出系統(tǒng)，保證故障處理的及時(shí)性。故障消除后，即可恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行，縮短繼電保護(hù)的空檔。如果繼電保護(hù)停用時(shí)間大于1年，再次運(yùn)行前，需全面測(cè)定繼電保護(hù)程序的性能。線路、變壓器等多種設(shè)備運(yùn)行前期，需保證互感設(shè)備、測(cè)量設(shè)備精確性，相應(yīng)完成相量、差流的監(jiān)測(cè)，以此提升回路連接的準(zhǔn)確性。

3.3 電氣監(jiān)控、保護(hù)及測(cè)量

電氣智能程序含有站控、間隔兩個(gè)系統(tǒng)，使用分層、分布等形式，提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接質(zhì)量。案例項(xiàng)目全廠范圍內(nèi)，均設(shè)有電氣控制總站，全面進(jìn)行電氣監(jiān)控，設(shè)有信號(hào)與上級(jí)站的連接接口。

全廠電氣程序融合1000M以太網(wǎng)組成，主干網(wǎng)絡(luò)程序引入自愈式網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)系統(tǒng)均設(shè)有單獨(dú)站點(diǎn)，配置相應(yīng)的電氣監(jiān)控保護(hù)程序，子站利用環(huán)網(wǎng)交換設(shè)備，可成功連接主干網(wǎng)絡(luò)。各子站的連接方式，采取雙星結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)在10kV及以下的變電所為單獨(dú)子站，各子站均擁有保護(hù)監(jiān)控能力。變電站內(nèi)部的站控、間隔各處，均進(jìn)行直接連接處理。設(shè)計(jì)在110kV的變電站，使用單星型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。220kV變電站，使用雙星形結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。電氣平臺(tái)能夠全面接收各項(xiàng)狀態(tài)參數(shù)、測(cè)量參數(shù)等多種信息，有序落實(shí)劃分監(jiān)測(cè)資料類(lèi)型、保證監(jiān)測(cè)資料存儲(chǔ)質(zhì)量，結(jié)合各級(jí)密碼權(quán)限特點(diǎn)，合理進(jìn)行站內(nèi)控制。如有V、I、P等超限問(wèn)題，給出故障警報(bào)、畫(huà)面閃屏等多種提示。全面保存用電資料，采取分時(shí)段形式進(jìn)行電量管理，全面落實(shí)電氣監(jiān)測(cè)工作，準(zhǔn)確測(cè)定保護(hù)效果。

3.4 供配電線路及敷設(shè)

不足10kV的線纜，應(yīng)選擇阻燃性線纜，阻燃級(jí)別選擇A級(jí)。用于高溫環(huán)境的線路，應(yīng)選擇具有溫度耐受性的線纜，嚴(yán)格遵照電力項(xiàng)目電纜規(guī)格的各項(xiàng)要求。比如，用于消防程序的線纜，應(yīng)急電源使用的供電線路，均應(yīng)選擇耐火類(lèi)型；在人員密集區(qū)，比如綜合建筑、實(shí)驗(yàn)中心等，均選擇銅芯線纜，使用聚烯烴護(hù)套。線纜敷設(shè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)重規(guī)范內(nèi)容逐一敷設(shè)，依據(jù)工藝管架逐一進(jìn)行線纜敷設(shè)，合理設(shè)計(jì)獨(dú)立支架，增強(qiáng)線纜敷設(shè)的牢固性。在非鋪砌范圍內(nèi)，需采取直埋敷設(shè)方法，敷設(shè)路線均添加標(biāo)志樁。在通行路徑處進(jìn)行單芯線纜鋪設(shè)，需給出玻璃鋼管的線纜保護(hù)處理。進(jìn)行多芯線纜敷設(shè)時(shí)，需采取鍍鋅鋼管的防護(hù)處理。各埋管位置應(yīng)預(yù)留不小于10%的線纜敷設(shè)空間。110kV的線纜，應(yīng)選擇電纜架設(shè)方法，部分位置采取埋地敷設(shè)方法。單芯動(dòng)力線纜采取三角敷設(shè)方法，各線纜間隔不大于線纜外徑的3倍。消防區(qū)域內(nèi)使用的線纜，應(yīng)采取埋地敷設(shè)形式，比如直埋、穿管、充砂等。如有地上敷設(shè)需求，不可進(jìn)行無(wú)關(guān)工藝、無(wú)關(guān)儲(chǔ)罐組的穿越處理，不能與其他氣體管線同步敷設(shè)，需使用耐火線纜，線纜耐火時(shí)間應(yīng)大于90min，敷設(shè)在專(zhuān)用橋架位置。

3.5 檢修電源箱和方便插座

生產(chǎn)程序中需增設(shè)檢修電源箱，檢修半徑不小于30m。檢修電源箱設(shè)計(jì)時(shí)，均配置1路輸入線、2路輸出線、1組電源插座。部分裝置的檢修需求較為特殊時(shí)，可參照業(yè)主具體規(guī)則，添加多個(gè)檢修電源箱，容量選擇400A。檢修電源箱的裝設(shè)方位，選定在罐區(qū)防火堤外側(cè)。選擇性能更高、功能更全、可用于大修的檢修電源箱，將其放置在聯(lián)合變電站內(nèi)，安裝時(shí)選擇出線較為便利的位置。依據(jù)該石化項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求，在目標(biāo)區(qū)域裝設(shè)方便插座，使其半徑小于15m。如果需要增設(shè)行燈插座，需靠近容器、鍋爐等位置，提升設(shè)備取用便利性。方便插座設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)小于16A，采取單獨(dú)設(shè)計(jì)回路的形式，給予相應(yīng)的漏電保護(hù)，順應(yīng)安裝環(huán)境的各項(xiàng)規(guī)范。

3.6 防雷、防靜電及接地

建筑項(xiàng)目屋頂位置，設(shè)有防雷接閃裝置，使用熱浸鋅圓鋼拼組成防雷網(wǎng)格，在建筑項(xiàng)目屋頂位置添加接閃桿。混凝土建筑進(jìn)行防雷布設(shè)時(shí)，采取明敷形式，逐一敷設(shè)引下線、斷接卡，選出接地的最小路徑。建筑結(jié)構(gòu)使用的各種鋼筋構(gòu)件，均需進(jìn)行等電位連接處理。鋼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目，引下線設(shè)計(jì)可選擇鋼結(jié)構(gòu)主體。案例項(xiàng)目中變電所，可融合二類(lèi)防雷思想，完成防雷設(shè)計(jì)。煙囪位置設(shè)立的接閃桿，材料類(lèi)型為“不銹鋼”。0.4kV低壓線路、變電站各處設(shè)計(jì)的浪涌保護(hù)裝置，均應(yīng)按照建筑防雷需求，完成各項(xiàng)設(shè)計(jì)。

參照石化儀表防雷的各項(xiàng)要求，儀表控制室需進(jìn)行嚴(yán)格的防雷設(shè)計(jì)，具體防雷要求如下。接閃網(wǎng)格邊長(zhǎng)應(yīng)小于5mm，或者接閃網(wǎng)格面積小于24mm2。設(shè)有多組防雷引下線，防雷線路間隔小于12m。引下線應(yīng)規(guī)格敷設(shè)于控制室的外側(cè)角落位置。控制室位置的鋼筋，與接閃器無(wú)須進(jìn)行直連處理，需進(jìn)行等電位連接，選擇鄰近位置，將其連接至室外接地網(wǎng)。

各類(lèi)金屬部件、鋼軌，均應(yīng)進(jìn)行電氣連接處理，保證防靜電操作的規(guī)范性。對(duì)于直徑不小于2.5m、容積高于50m3的設(shè)施，接地點(diǎn)應(yīng)大于2處。接地點(diǎn)設(shè)計(jì)，以設(shè)備外圍為主，布點(diǎn)間隔不可超過(guò)30m。如活動(dòng)走梯、浮船等金屬構(gòu)件，將其進(jìn)行防靜電處理時(shí)，使用銅芯軟絞線，進(jìn)行多于2處的接地處理地下直埋管線除外，其余靜電連接的具體規(guī)范如下。生產(chǎn)裝置進(jìn)出位置、終末點(diǎn)位，均設(shè)有接地點(diǎn)。接地間隔應(yīng)不小于100m。平行管線敷設(shè)時(shí)，距離凈值不大于100mm，每間隔20m增加一組跨接線。如果管線處于交叉狀態(tài)，管線間距凈值不足100mm時(shí)，需增設(shè)跨接線。金屬法蘭的防靜電處理，應(yīng)選擇金屬線完成跨接。

3.7 電動(dòng)機(jī)狀態(tài)檢測(cè)與潤(rùn)滑

當(dāng)電機(jī)的容量高于2000kW，檢測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可選擇振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)方法。利用監(jiān)測(cè)平臺(tái)的頻譜分析程序，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)報(bào)警參數(shù)。針對(duì)DCS控制程序中連接電機(jī)電流、功率參數(shù)等多種信息，相應(yīng)設(shè)計(jì)警報(bào)限值。給出警報(bào)反饋時(shí)，值班人員可及時(shí)進(jìn)行電機(jī)故障處理。當(dāng)電機(jī)離線監(jiān)測(cè)時(shí)，使用振動(dòng)頻譜程序進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，采取離線頻譜檢測(cè)形式，創(chuàng)建頻譜分析模型。依據(jù)電機(jī)生產(chǎn)說(shuō)明的具體要求，從電機(jī)工況、運(yùn)行時(shí)程等方面進(jìn)行考量，綜合確定油脂加注周期及檢修周期，以此保證電機(jī)潤(rùn)滑效果。

3.8 電氣檢修與維護(hù)

對(duì)于案例項(xiàng)目進(jìn)行各項(xiàng)電氣檢修、運(yùn)維時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)極端天氣防護(hù)。在測(cè)得有雷雨天氣時(shí)，需提前查看各級(jí)變電站（所）屋頂排水口的疏水能力，去除雜物，防止堵塞。雨后再次檢查輸水線路，排查漏水問(wèn)題。雷雨天氣前期，運(yùn)維人員應(yīng)全面檢查戶(hù)外電動(dòng)機(jī)的各個(gè)部位，比如設(shè)備外殼、接線裝置等位置，保證各部位功能完好性，排除密封膠墊老化、設(shè)備漏水等問(wèn)題，檢查機(jī)座排水線路的暢通性。如果測(cè)得戶(hù)外溫度最大值達(dá)到35℃，需使用紅外熱像檢測(cè)技術(shù)，全面掃查電氣設(shè)備的運(yùn)行情況。電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)負(fù)荷較高、電流較大，應(yīng)增加檢測(cè)次數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)案例項(xiàng)目的各項(xiàng)電氣程序，逐步開(kāi)展電氣防護(hù)，保證防雷處理的規(guī)范性，設(shè)定完整的檢修方案，保證案例項(xiàng)目整體電氣使用的安全性。針對(duì)變壓器、電源箱、電機(jī)等多種電氣設(shè)備，確保在線檢修的及時(shí)性，給予相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)維處理，保證故障消除質(zhì)量，增加石化生產(chǎn)安全性，展現(xiàn)出電氣運(yùn)維的積極作用，切實(shí)貫徹安全生產(chǎn)思想。