石油化工企業電氣設備與供電系統運行維護研究

辛銳，王小龍

（中國石油廣東石化公司,廣東 揭陽 515200）

2020年1月，石化組織高層領導召開會議，針對石油煉化企業往年出現的電氣事故、設備運行等問題，進行溯源分析，編制可行的電氣事故預防方案，編制適應石化組織生產的反事故體系，旨在強化電氣系統運行的平穩性，增強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，事故類型有線路故障、誤操作等。為此，探索電氣設備、供電程序的運維方法，具有一定研究價值。

1 項目概況

案例項目的全廠供配電、煉油區供電主項110kV線纜敷設工作已完工，回路送電項目處于可運行狀態，110kV電纜設有48個回路，電纜橋架長度總計19km，線纜敷設區域長達300余km。案例項目的建設任務有煉油生產、化工生產及儲運設備等。

2 設計基礎數據

2.1 廠區基礎資料

案例項目所在的石化廠區，廠區面積總數近920公頃，含有石化生產、行政服務等多個經營項目。廠區內表現出明顯的“亞熱帶氣候”環境特點，光照充足、降水量大、全年不降雪、霜期較短。區位優勢較為顯著，周邊航線發達，合作企業較多。案例項目所在區域表現出溫度高、降水量大、雷電較多、環境含水量較高等特點。

2.2 專業主要基礎數據

該石化項目所在廠區的專業數據為：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℃，全年內氣壓平均值為101.12kPa，全年內降水平均值為1807.5mm，全年內濕度平均值為79%。參照區域各項專業數據的實測結果，作為項目對應參數的設計值，以此提升項目設計質量。

3 電氣設備與供電系統運行維護

3.1 供配電系統

案例項目采取兩級負荷的變電站設計，采取多個配電母線供電形式。系統中的變壓器、母線均處于單獨運行狀態。設計多級變壓器容量，每兩臺設備為一組，當一臺變壓器出現質量問題時，另一臺設備能夠帶動兩組母線運行。項目設有應急電源，采取EPS或應急發電機供電形式。輔助電源選擇鉛酸電池組。在進行供配電維護時，應從變壓器誤動作、UPS等不間斷電源的停機等故障視角，制定相應的運維方案，以此保障運維質量。

變壓器故障的檢測方法，采取設備狀態檢測方法。紅外熱像檢測時，從設備自身、調壓開關、儲油裝置、連接線路等位置，逐一進行檢測。如有發現設備故障、異常聲音、持續性瓦斯信號等，需開展油的取樣檢測活動。采取周期性檢測方法，測定部分位置放電情況。變壓器的運維方法，采取預防檢修、試運行等方法，結合變壓器的實際運行狀態，預測變壓器的運行情況，依據設備具體情況，進行環境清潔。10kV變壓器運行期間，參照饋出回路情況，每個配電周期需運行一次，作為生產設施全面檢修任務，統籌檢修防護。不小于110kV的變壓器，可歸入供電線路、生產設施等維修進程，保障生產期內完成一次運檢。

UPS應急電源，采取分類檢修運維形式。參照UPS的運行情況、檢修效果、備件性能等因素，制定分級動態管理體系。A類UPS電源，≥9分；B類UPS電源評分介于6～8分；C類UPS電源，≤5分。對UPS故障進行遠程檢測，檢修項目包括定期清掃、周期性試運行、元器件性能測試等。A/B類試運行期間發現故障問題，及時進行檢修處理。對于C類UOS采取狀態監測方法，進行故障預測。EPS檢修時，與C類UPS檢修方法一致。

直流電源監測時，采取預防檢修措施。供電期間有異常問題，需停電檢修。蓄電池運維期間，應采取在線監測方法。狀態檢測時，從電壓、內阻兩個方面，測定蓄電池運行能力。檢修蓄電池可與生產設備共同進行，每個生產任務期間，均需進行一次蓄電池活化檢測，準確核實蓄電池的存儲能力。依據活化檢測結果，嚴格遵照生產廠家的技術規范，進行充電、放電各項管理。

3.2 變電站

案例項目所在區域共設有多種類型的變電站：220kV總變電站，供電范圍有化工區、煉油區等；110kV變電站，用于下轄10kV/0.4kV變電所及相關裝置設備等供電。變壓器間隔位置添加防火墻，干式變壓器進行單獨布設。變電站的運維工作，可從繼電保護方面進行運維管理。繼電保護相應設施的運維工作，需采取一般巡檢、專業檢查相聯合形式，及時排除異常運行問題。在線監測時，全面監測各系統運行情況。

系統運行期間，設備如有異常問題，需及時退出系統，保證故障處理的及時性。故障消除后，即可恢復系統運行，縮短繼電保護的空檔。如果繼電保護停用時間大于1年，再次運行前，需全面測定繼電保護程序的性能。線路、變壓器等多種設備運行前期，需保證互感設備、測量設備精確性，相應完成相量、差流的監測，以此提升回路連接的準確性。

3.3 電氣監控、保護及測量

電氣智能程序含有站控、間隔兩個系統，使用分層、分布等形式，提升網絡系統連接質量。案例項目全廠范圍內，均設有電氣控制總站，全面進行電氣監控，設有信號與上級站的連接接口。

全廠電氣程序融合1000M以太網組成，主干網絡程序引入自愈式網絡。每個系統均設有單獨站點，配置相應的電氣監控保護程序，子站利用環網交換設備，可成功連接主干網絡。各子站的連接方式，采取雙星結構。設計在10kV及以下的變電所為單獨子站，各子站均擁有保護監控能力。變電站內部的站控、間隔各處，均進行直接連接處理。設計在110kV的變電站，使用單星型進行網絡設計。220kV變電站，使用雙星形結構進行網絡設計。電氣平臺能夠全面接收各項狀態參數、測量參數等多種信息，有序落實劃分監測資料類型、保證監測資料存儲質量，結合各級密碼權限特點，合理進行站內控制。如有V、I、P等超限問題，給出故障警報、畫面閃屏等多種提示。全面保存用電資料，采取分時段形式進行電量管理，全面落實電氣監測工作，準確測定保護效果。

3.4 供配電線路及敷設

不足10kV的線纜，應選擇阻燃性線纜，阻燃級別選擇A級。用于高溫環境的線路，應選擇具有溫度耐受性的線纜，嚴格遵照電力項目電纜規格的各項要求。比如，用于消防程序的線纜，應急電源使用的供電線路，均應選擇耐火類型；在人員密集區，比如綜合建筑、實驗中心等，均選擇銅芯線纜，使用聚烯烴護套。線纜敷設時，應嚴重規范內容逐一敷設，依據工藝管架逐一進行線纜敷設，合理設計獨立支架，增強線纜敷設的牢固性。在非鋪砌范圍內，需采取直埋敷設方法，敷設路線均添加標志樁。在通行路徑處進行單芯線纜鋪設，需給出玻璃鋼管的線纜保護處理。進行多芯線纜敷設時，需采取鍍鋅鋼管的防護處理。各埋管位置應預留不小于10%的線纜敷設空間。110kV的線纜，應選擇電纜架設方法，部分位置采取埋地敷設方法。單芯動力線纜采取三角敷設方法，各線纜間隔不大于線纜外徑的3倍。消防區域內使用的線纜，應采取埋地敷設形式，比如直埋、穿管、充砂等。如有地上敷設需求，不可進行無關工藝、無關儲罐組的穿越處理，不能與其他氣體管線同步敷設，需使用耐火線纜，線纜耐火時間應大于90min，敷設在專用橋架位置。

3.5 檢修電源箱和方便插座

生產程序中需增設檢修電源箱，檢修半徑不小于30m。檢修電源箱設計時，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，可參照業主具體規則，添加多個檢修電源箱，容量選擇400A。檢修電源箱的裝設方位，選定在罐區防火堤外側。選擇性能更高、功能更全、可用于大修的檢修電源箱，將其放置在聯合變電站內，安裝時選擇出線較為便利的位置。依據該石化項目的設計要求，在目標區域裝設方便插座，使其半徑小于15m。如果需要增設行燈插座，需靠近容器、鍋爐等位置，提升設備取用便利性。方便插座設計時，應小于16A，采取單獨設計回路的形式，給予相應的漏電保護，順應安裝環境的各項規范。

3.6 防雷、防靜電及接地

建筑項目屋頂位置，設有防雷接閃裝置，使用熱浸鋅圓鋼拼組成防雷網格，在建筑項目屋頂位置添加接閃桿?；炷两ㄖM行防雷布設時，采取明敷形式，逐一敷設引下線、斷接卡，選出接地的最小路徑。建筑結構使用的各種鋼筋構件，均需進行等電位連接處理。鋼結構建筑項目，引下線設計可選擇鋼結構主體。案例項目中變電所，可融合二類防雷思想，完成防雷設計。煙囪位置設立的接閃桿，材料類型為“不銹鋼”。0.4kV低壓線路、變電站各處設計的浪涌保護裝置，均應按照建筑防雷需求，完成各項設計。

參照石化儀表防雷的各項要求，儀表控制室需進行嚴格的防雷設計，具體防雷要求如下。接閃網格邊長應小于5mm，或者接閃網格面積小于24mm2。設有多組防雷引下線，防雷線路間隔小于12m。引下線應規格敷設于控制室的外側角落位置?？刂剖椅恢玫匿摻睿c接閃器無須進行直連處理，需進行等電位連接，選擇鄰近位置，將其連接至室外接地網。

各類金屬部件、鋼軌，均應進行電氣連接處理，保證防靜電操作的規范性。對于直徑不小于2.5m、容積高于50m3的設施，接地點應大于2處。接地點設計，以設備外圍為主，布點間隔不可超過30m。如活動走梯、浮船等金屬構件，將其進行防靜電處理時，使用銅芯軟絞線，進行多于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范如下。生產裝置進出位置、終末點位，均設有接地點。接地間隔應不小于100m。平行管線敷設時，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，管線間距凈值不足100mm時，需增設跨接線。金屬法蘭的防靜電處理，應選擇金屬線完成跨接。

3.7 電動機狀態檢測與潤滑

當電機的容量高于2000kW，檢測其運行狀態時，可選擇振動在線監測方法。利用監測平臺的頻譜分析程序，準確設計報警參數。針對DCS控制程序中連接電機電流、功率參數等多種信息，相應設計警報限值。給出警報反饋時，值班人員可及時進行電機故障處理。當電機離線監測時，使用振動頻譜程序進行狀態檢測，采取離線頻譜檢測形式，創建頻譜分析模型。依據電機生產說明的具體要求，從電機工況、運行時程等方面進行考量，綜合確定油脂加注周期及檢修周期，以此保證電機潤滑效果。

3.8 電氣檢修與維護

對于案例項目進行各項電氣檢修、運維時，應加強極端天氣防護。在測得有雷雨天氣時，需提前查看各級變電站（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，排查漏水問題。雷雨天氣前期，運維人員應全面檢查戶外電動機的各個部位，比如設備外殼、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、設備漏水等問題，檢查機座排水線路的暢通性。如果測得戶外溫度最大值達到35℃，需使用紅外熱像檢測技術，全面掃查電氣設備的運行情況。電氣設備運行時負荷較高、電流較大，應增加檢測次數。

4 結語

綜上所述，針對案例項目的各項電氣程序，逐步開展電氣防護，保證防雷處理的規范性，設定完整的檢修方案，保證案例項目整體電氣使用的安全性。針對變壓器、電源箱、電機等多種電氣設備，確保在線檢修的及時性，給予相應的設備運維處理，保證故障消除質量，增加石化生產安全性，展現出電氣運維的積極作用，切實貫徹安全生產思想。