石化生產(chǎn)企業(yè)防止系統(tǒng)電壓波動措施a

1、石化企業(yè)電氣系統(tǒng)石化企業(yè)電氣系統(tǒng)防止電壓波動的措施防止電壓波動的措施巴陵石化公司設備能源部電氣室吳勝輝電話機一、大型石化企業(yè)集團的供電特點分析一、大型石化企業(yè)集團的供電特點分析 二、石化企業(yè)生產(chǎn)特點及供配電要求的分析 三、石化電氣系統(tǒng)防止電壓波動能夠采取三、石化電氣系統(tǒng)防止電壓波動能夠采取的一些措施的一些措施 四、巴陵石化防止電壓波動措施介紹四、巴陵石化防止電壓波動措施介紹 1、逐步形成局域性電網(wǎng)與電力公司系統(tǒng)相連； 2、局域性電網(wǎng)擁有自己的發(fā)電、變配電系統(tǒng)等； 3、主接線，比較復雜； 4、系統(tǒng)電源及母線形成積木式搭接；其機組容量匹配、網(wǎng)絡

2、結(jié)構(gòu)、繼電保護自動裝置的配置由于多方面原因，可能存在不合理性。 5、一些企業(yè)的供配電設備負荷匹配、平衡狀況較差，設備裝備水平較落后。 由于上述原因或狀況，供電可靠性不高，一旦發(fā)生電氣系統(tǒng)局部故障或與系統(tǒng)解列，對局域性電網(wǎng)及生產(chǎn)裝置的安全生產(chǎn)造成影響，損失巨大。研究、解決這種局域性電網(wǎng)的安全運行問題，具有較大的現(xiàn)實意義。 大型石化企業(yè)的生產(chǎn)特點： 1、高溫、高壓、連續(xù)化生產(chǎn)； 2、生產(chǎn)介質(zhì)和產(chǎn)品易燃易爆； 3、生產(chǎn)裝置開停車成本較正常生產(chǎn)增加較多。 4、開停車過程中，由于工藝參數(shù)不穩(wěn)定等，易發(fā)生次生安全事故。 1、高壓一次電氣設備本身絕緣問題造成的故障；如：設備內(nèi)部短路，單相接地或多相接地短路等

3、。 2、局域系統(tǒng)發(fā)電設備故障；如突然停機，發(fā)電機失勵磁，進相運行等。 3、局域電網(wǎng)與系統(tǒng)解列（脫網(wǎng)）故障； 4、直接雷擊造成的短路故障； 5、感應雷擊造成的故障； 6、供配電設備二次回路及元器件故障；如接線端子接觸不良、二次設備及元器件損壞等。 7、其他類型故障，如配電開關設備機械故障； 1、供電電源線路的供電終斷(失電）， 如電源線路開關跳閘或上級電網(wǎng)失電等； 現(xiàn)象：1）局域電網(wǎng)與系統(tǒng)解列； 2）生產(chǎn)裝置變電站一段（或多段）母線失電； 造成生產(chǎn)裝置全部或大部分停車。 2、一次設備短路故障產(chǎn)生的電源電壓降低，供電短時中斷； 如電壓降低超過正常允許值，短時中斷供電。 現(xiàn)象：1）生產(chǎn)裝置電壓波動，

4、交流接觸器脫扣，生產(chǎn)裝置部分設備停機。 2）裝置變電站（開關所）單段母線短時失電，局部裝置停車。 1、直接或間接雷擊火花能點燃化工生產(chǎn)的介質(zhì)，造成起火和爆炸。 2、雷擊造成石化生產(chǎn)裝置設備損壞，致使生產(chǎn)裝置停車。如自動控制設備等 3、雷擊造成石化供配電網(wǎng)絡設備損壞，致使對生產(chǎn)裝置停止供電，或電壓中斷、電壓跌落，間接造成生產(chǎn)裝置停車。 1、總的要求供電可靠，連續(xù)不間斷。 2、部分生產(chǎn)裝置生產(chǎn)工藝過程的設備，不允許供電間斷或電壓跌落；如：大型機組及潤滑油泵，儀表的DCS系統(tǒng)的電源、個別帶工藝連鎖的重要機泵等； 3、部分工藝環(huán)節(jié)帶連鎖的工藝機泵，可以采取抗“晃電”措施后，承受短時間的電壓中斷、或電壓

5、跌落。 4、部分工藝設備，短暫停車，短時停電對整個裝置不構(gòu)成全線停車威脅。 5、部分裝置開停車的成本相對較低，開停車過程可能引發(fā)次生事故的可能性較小，甚至不會發(fā)生次生事故，開停車在一定條件下時間較短，恢復生產(chǎn)較快。 1、企業(yè)供配電局域網(wǎng)絡只要措施和方法得當，是可以保證電網(wǎng)的相對可靠運行的。 2、企業(yè)電源線路及局域電網(wǎng)的繼電保護及自動裝置配置合理，基本能夠保證局域電網(wǎng)的脫網(wǎng)運行；可以將電網(wǎng)局部線路、設備故障等造成的電壓跌落 (晃電)時間控制在一定時間范圍以內(nèi)。 3、通過采取犧牲局部保全局，采取在線備用電源以及其他抗晃電措施完全可以減少生產(chǎn)裝置非計劃停車次數(shù)，減少停車損失和事故。 1、提高電氣一次

6、設備本質(zhì)安全水平； 2、提高局域電力系統(tǒng)繼電保護配置和自動裝置水平： 1）采用雙向測量保護裝置（如光纖差動保護），最大限度提高一次設備故障切除時間； 2）采用自動準同期備自投并網(wǎng)裝置； 3）盡可能縮短各級母聯(lián)備自投時間； 3、部分極其重要設備控制電源采用直流電源或加裝UPS電源 1、采用抗晃電帶延時脫扣功能的接觸器（FS系列接觸器）； 2、采用分批自啟動控制、低壓微機綜保的自啟動功能； 3、利用變頻器的上電自啟動功能； 4、低壓軟啟動器建議外并抗晃電接觸器； 5、大機組潤滑油泵，采用雙電源快速備自投設備，要求特別高的采用在線動力備用電源（UPS電源、直流備用電源）; 生產(chǎn)裝置配電設施防止電壓波

7、動問題：生產(chǎn)裝置配電設施防止電壓波動問題：要系統(tǒng)地考慮解決方案，在重視電力要系統(tǒng)地考慮解決方案，在重視電力系統(tǒng)繼電保護裝置及自動裝置改造的系統(tǒng)繼電保護裝置及自動裝置改造的同時，必須重視重要生產(chǎn)裝置、關鍵同時，必須重視重要生產(chǎn)裝置、關鍵大機組、重要帶連鎖關鍵機泵的用電大機組、重要帶連鎖關鍵機泵的用電控制設備（如接觸器）要采取延時跳控制設備（如接觸器）要采取延時跳閘、來電自起等措施，一般時間根據(jù)閘、來電自起等措施，一般時間根據(jù)工藝要求控制可在工藝要求控制可在1-3秒，否則，即使秒，否則，即使電力系統(tǒng)改造得再好，也不能保證生電力系統(tǒng)改造得再好，也不能保證生產(chǎn)裝置不受電力系統(tǒng)故障影響而停車。產(chǎn)裝置不受

8、電力系統(tǒng)故障影響而停車。 電力系統(tǒng)系統(tǒng)概況：電力系統(tǒng)系統(tǒng)概況： 巴陵石化云溪生產(chǎn)區(qū)110kV變電站，有兩條110kV線路分別接入系統(tǒng)電網(wǎng)的巴陵和峽山變電站，一用一熱備方式運行。變電站裝有兩臺110/37.5kV 40MVA主變壓器和兩臺37.5/10.5kV 20MVA聯(lián)絡變，新區(qū)有兩段35kV母線，老區(qū)有四段10kV母線，均采用單母線分段接線，分別向5個35kV生產(chǎn)裝置變電站、10個10kV生產(chǎn)裝置開關所供電。企業(yè)有七臺發(fā)電機，總裝機容量為102MW，全廠最大運行方式為4爐6機，最高發(fā)電負荷為85MW，公司最大用電負荷115MW，平均用電負荷90.07 MW，主接線如圖示：熱電事業(yè)部電氣主接

9、線簡圖 1、老的企業(yè)局域電網(wǎng)及進電電源線路的繼、老的企業(yè)局域電網(wǎng)及進電電源線路的繼電保護配置電保護配置 電源側(cè)保護配置如下：階段式距離保護、高頻保 護、零序保護、線路檢無壓重合閘； 用戶側(cè)保護配置如下：階段式距離保護、高頻保護、零序保護、線路檢同期并網(wǎng)設備。 企業(yè)局域電網(wǎng)供電線路保護配置如下：電流限時速斷保護、低電壓保護。 1）高頻保護因設備本身原因，不能正常投用，線路全段的保護動作時間不能實現(xiàn)0秒啟動。 2）距離保護（含距離零序等）本身不能保證線路全段故障的0秒啟動(線路全長的85%段故障由距離段保護0秒啟動)；距離段保護雖能保護線路全長，但有時限級差，啟動時間較長； 3）用戶側(cè)設置110k

10、V與系統(tǒng)檢同期并網(wǎng)設備技術(shù)落后，操作不可靠，需人為憑經(jīng)驗進行檢同期并網(wǎng)，不能滿足要求； 4）電網(wǎng)解列后，低周減載裝置執(zhí)行減負荷，短時間難以做到負荷平衡，致使企業(yè)電網(wǎng)難以快速、安全并入系統(tǒng)。 繼電保護及自動裝置配置水平較低，采用較原始的常規(guī)電磁式電流保護裝置，保護配合時間級差為0.5秒，中心變電站母線到裝置開關所母線的級數(shù)較多，致使電源側(cè)的出線保護動作時間較長，不能滿足快速切除故障的要求。 1、生產(chǎn)裝置對企業(yè)局域電網(wǎng)供電安全的要求：生產(chǎn)裝置對企業(yè)局域電網(wǎng)供電安全的要求： 1）局域電網(wǎng)運行可靠、不間斷； 2）發(fā)生解列事故后，自備電廠能快速穩(wěn)定，孤網(wǎng)運行； 3）電氣一次設備故障時最大限度縮短電網(wǎng)電壓

11、波動時間； 4）重要生產(chǎn)裝置關鍵帶連鎖機組的采取抗晃電措施。 經(jīng)驗表明采取抗晃電措施后，電網(wǎng)電壓波動時間越短對生產(chǎn)裝置運行影響越小。 2、企業(yè)電網(wǎng)孤網(wǎng)運行、快速恢復并網(wǎng)以及縮短局、企業(yè)電網(wǎng)孤網(wǎng)運行、快速恢復并網(wǎng)以及縮短局域電網(wǎng)電氣一次設備故障引起的電壓波動的基本域電網(wǎng)電氣一次設備故障引起的電壓波動的基本條件：條件： 1）電源線路保護主保護應實現(xiàn)0秒啟動，快速切出故障； 2）與系統(tǒng)解列后，局域電網(wǎng)應快速實現(xiàn)功率平衡； 3）提高自備電廠機組的電壓、頻率調(diào)整能力； 4）采用高可靠的快速自動同期并網(wǎng)設備實現(xiàn)自動并網(wǎng)； 5）內(nèi)部電網(wǎng)采用具備快速（0秒）切除一次設備故障功能的繼電保護裝置。 1、110kV

12、電源線進線開關繼電保護及自動裝置的電源線進線開關繼電保護及自動裝置的配置方案。配置方案。 1）、電源進線線路主保護、后備保護：光纖縱差、距離保護/零序保護（帶方向）等； 2）、解列功率快速平衡系統(tǒng)： 負荷聯(lián)切保護； 3）、輔助保護：低周逆功率保護； 4）、自動裝置：檢同期備自投、檢同期重合閘； 1）主保護：光纖縱差保護； 后備保護：方向距離保護或電流限時速斷保護。 2） 裝置變電所進線及母聯(lián)保護：低電壓、備自投裝置； 3） 裝置變電所出線保護：差動保護、帶時限的電流保護等。 1）、聯(lián)切負荷動作信號應能傳遞到各下級裝置變電站（開關所）; 2）選擇合理的聯(lián)切負荷（切除符合總量以欠切為原則），最好以

13、一臺高壓出線開關為單位作為聯(lián)切負荷點; 3）、由生產(chǎn)部門確認的聯(lián)切負荷表; 4）、制定不同外吸電負荷情況下的負荷平衡表，確定聯(lián)切負荷組。巴陵石化城區(qū)生產(chǎn)區(qū)巴陵石化城區(qū)生產(chǎn)區(qū)110KV110KV關口保護負荷聯(lián)切表關口保護負荷聯(lián)切表聯(lián)切負荷名稱實際負荷（KW）名稱實際負荷（KW）合計（KW）段#1鷹山800#2鷹山9004600#1七里山1000#2七里山1000延壽線800鋼廠線100段化肥片化工片機修變200廠前變1307580干冰#1/#2/#3變2000機修變80成品變1000復合肥變500制袋#1/#21000K5903450104J/JS640301J/JS330106J750306J

14、500段二水變1900四循環(huán)水風機60010487三水變2200二循環(huán)水風機1280一循循環(huán)A泵900K-4001B185一循循環(huán)C泵9008000變（2臺）750涼水塔電機A286聚合變（4臺）1100涼水塔電機E286己二酸（2臺）100C3901 1、外電網(wǎng)及電源線線路故障快速切除，縮短故障、外電網(wǎng)及電源線線路故障快速切除，縮短故障造成的電壓波動，保證重要裝置不停車。造成的電壓波動，保證重要裝置不停車。 1）、110kV線路增加線路光纖縱差保護，更新距離保護。 2）改善低周逆功率保護功能，外電網(wǎng)事故時迅速與外電網(wǎng)解列。 低周逆功率保護功能用SEL-351繼電器邏輯組態(tài)實現(xiàn)，其動作條件1：

15、在周波緩慢下降到48.5Hz，有功功率外送2.64MW時，自動與系統(tǒng)解列；動作條件2：頻率滑差加速，即當頻率滑差df/dt大于設定值，跳閘頻率分別提高到49.4 Hz、49Hz。具體邏輯圖見下圖。 (1) 負荷聯(lián)切聯(lián)切方案：夏季進電負荷3040MW，冬季進電負荷1016MW（不考慮非正常方式），根據(jù)功率基本平衡要求。按三段式負荷聯(lián)切配置： 段：當吸電負荷功率在10MW20MW時，冬季切除負荷約7MW，夏季約15MW左右。這部分主要是非主要生產(chǎn)和民用負荷。 段：當吸電負荷功率在2030WM時，除段聯(lián)切負荷外再聯(lián)切負荷約10MW。 ：當吸電負荷功率30MW以上時，除、段聯(lián)切負荷外再聯(lián)切負荷約15M

16、W。 以上三段負荷聯(lián)切功能均通過邏輯組態(tài)完成。考慮到保護調(diào)整的靈活性，對每條被聯(lián)切負荷線路均設置聯(lián)切投退壓板。值得注意的是，聯(lián)切投入后，公司原電網(wǎng)低周減載方案要做相應調(diào)整。具體邏輯及接線原理見附圖。 110kV線路吸電三相功率達到啟動值，并經(jīng)過適當延時； 運行線路負荷電流到0，斷路器在斷開位置； 備用線路負荷電流為0。 （3）、對生產(chǎn)裝置負荷實現(xiàn)遠方聯(lián)切：負荷聯(lián)切保護發(fā)切負荷命令給電源側(cè)線路保護，經(jīng)邏輯整定通過光纖發(fā)命令給用戶端保護機箱，用戶端保護機箱輸出接點，通過中間繼電器分組聯(lián)切負荷 1）、對1#-6# 機按保留勵磁機的方式改造勵磁調(diào)節(jié)器，解決老勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)性能差問題，使勵磁調(diào)節(jié)器能在系

17、統(tǒng)解列后更好地穩(wěn)定系統(tǒng)運行。 2）、更新7#發(fā)電機機械保護；對重要機組保護、DCS系統(tǒng)的電源采取加裝UPS電源等措施。 3）、將110KV中心變電站繼電保護裝置全部改造為微機保護，完善電廠及中心變電站的微機監(jiān)控系統(tǒng)。 （1）檢同期備自投：解列后，為快速與系統(tǒng)并列，設置備用線路檢同期自投，具體邏輯圖見附圖。 邏輯圖啟動條件： a、運行線路斷路器在斷開位置，負荷電流到0，且控制操作開關在合后位置，啟動備用線路合閘。 b、備用線路檢同期自投條件：備用線路斷路器在斷開位置。110kV母聯(lián)開關在合閘位置。同期檢測具備并列條件。啟動條件具備。 c、為避免備用線路在檢修或其它狀態(tài)下誤動，在保護屏增加備自投切

18、換開關。 在確認運行線路跳閘、備用線路自投不成功或自投切換未投入的情況啟動重合閘，具體邏輯如附圖。 運行線路斷路器非正常跳閘（通過負荷電流、斷路器位置、操作開關位置判斷）。 備用線路斷路器自投不成功或自投未投入（以斷路器位置及負荷電流判斷） 同期并列條件滿足。三個條件同時滿足啟動檢同期重合閘。 在重合閘與備自投的配合上，以備自投為優(yōu)先，在自投未投入時啟動重合閘。以上方案均通過SEL-351裝置邏輯組態(tài)完成，在完成邏輯組態(tài)后，機箱應通過斷路器模擬試驗或現(xiàn)場試驗確認后投用。 1）、對35kV、10kV供電線路進行光纖縱差等保護改造，實現(xiàn)系統(tǒng)主設備及線路主保護0秒啟動切出故障，并利用光纖通道，保護裝

19、置邏輯編程功能實現(xiàn)遠程控制，直接聯(lián)切生產(chǎn)裝置局部或單臺機組設備的負荷。 2)、對裝置主開關所（站）至二級配電開關所線路主保護改為光纖差動保護。 3)、改善生產(chǎn)裝置變電所母聯(lián)備自投裝置性能，在進線電源線路故障或系統(tǒng)事故情況下，快速備自投，（光纖差動保護動作快速備自投保護）。以上繼電保護裝置選型以SEL保護為主。采用光纖縱差保護，除了可以縮短保護動作時間外，也為系統(tǒng)負荷聯(lián)切創(chuàng)造了必要條件。 1）、采用抗晃電接觸器（FS系列接觸器）； 2）、采用分批自啟動控制、低壓微機綜保的自啟動功能； 3）、利用變頻器的上電自啟動功能； 4）、低壓軟啟動器建議外并抗晃電接觸器； 5）、大機組潤滑油泵，采用動力在線

20、備用電源（UPS電源）; 改造前典型電氣事故案例改造前典型電氣事故案例 公司電力系統(tǒng)投運至今已三十余年（期間歷經(jīng)兩次較大改造），局部或全廠性突然停電的事故時有發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計，從2000年至2005年電力系統(tǒng)事故共發(fā)生14起，嚴重威脅煉油、化工生產(chǎn)裝置的安全生產(chǎn)。從表中典型事故分析可以看出：電網(wǎng)吸電負荷比較大時與系統(tǒng)解列，因功率缺額較大，孤網(wǎng)運行的頻率、電壓波動幅度較大，依靠低周減載裝置進行功率平衡所需的時間較長，局域電網(wǎng)再并網(wǎng)操作困難，嚴重情況下發(fā)生系統(tǒng)震蕩，全系統(tǒng)瓦解停電。致使大部分甚至全部生產(chǎn)裝置停車。序序號號事故事故時間時間事故事故原因原因事故簡要事故簡要事故影事故影 響面響面裝置停車原因

21、分析裝置停車原因分析12002.10.23：13:45504進線開關低周解列事故13:45,熱電廠504開關低周逆功率保護動作，與系統(tǒng)解列。低周減載裝置動作。跳：3121、3221、3425、5萬噸離子膜整流、隔膜整流、312-1、324、等負荷。主要原因：峽山變電站保護越級跳閘并與系統(tǒng)解列。5萬噸離子膜整流、隔膜整流、環(huán)己酮停車、烯烴廠主風機停。系統(tǒng)解列后，電壓波動大，負荷缺額大，低周保護自動減一部分負荷。烯烴廠不屬于應減負荷裝置，主風機進入安全狀態(tài)，主要是油泵電機接觸器脫扣停機，油壓波動保護停主風機。部分低壓電機因低電壓停車。22003.05.12 4：07504線路雷擊故障解列110kV

22、504線路因雷擊接地跳閘周波降低，在搶合502開關后造成系統(tǒng)震蕩，全廠停機、停爐、停電。主要原因：因110線路遭雷擊跳閘與系統(tǒng)解列，事故擴大原因為非同期并列。造成云溪片生產(chǎn)裝置停車。非同期并列，系統(tǒng)發(fā)生震蕩，低周逆功率動作，系統(tǒng)再次解列并瓦解，云溪生產(chǎn)區(qū)全部停電。32003.07.28 1：36環(huán)氧樹脂事業(yè)部電氣短路事故35kV降壓站L-4123柜B相電流互感器接地、引起35kV公用工程出線柜電纜C相接地并短路，因保護時間過長，造成7#機停機，電壓過低，大部分生產(chǎn)裝置停車。主要原因：電纜頭制作工藝水平差，系統(tǒng)諧波污染較重。公司大部分生產(chǎn)裝置停車。由于短路母線變電所距主母線電氣距離小，相當于主母

23、線短路，因保護時間較長，電壓降低時間也較長，造成公司大部分裝置停車。 從保護配置原理及事故考驗都證明，只要局域電網(wǎng)繼電保護機自動裝置配置先進合理、裝置可靠，就能在抵御電力系統(tǒng)事故方面起著極其重要積極作用。改造完成后，公司先后發(fā)生電力系統(tǒng)事故、故障6次，成功地避免了可能引發(fā)的大面積停電事故，有效地保證了生產(chǎn)裝置的長周期運行。 2006年5月7日12時52分，504線路瓷瓶爆炸，距離段、差動保護動作跳閘，負荷聯(lián)切保護動作成功切除石蘆山降壓站、304J所、304M所出線及樹脂廠5萬噸離子膜部分裝置。502線路備自投成功。重要生產(chǎn)裝置均未受到影響。 2006年8月17日16時10分，我公司所在地區(qū)遭遇了歷史上罕見的雷暴天氣，30分鐘的雷雨使我公司8條次35KV、10KV架空線路雷擊跳閘，外電網(wǎng)巴陵變110KV母線因雷擊失電，公司電網(wǎng)與系統(tǒng)解列，在本次事故中我公司除#5機外