1、石化企业电气系统石化企业电气系统防止电压波动的措施防止电压波动的措施巴陵石化公司设备能源部电气室吴胜辉电话：0730-8492209手机：13973000226 一、大型石化企业集团的供电特点分析一、大型石化企业集团的供电特点分析 二、石化企业生产特点及供配电要求的分析 三、石化电气系统防止电压波动能够采取三、石化电气系统防止电压波动能够采取的一些措施的一些措施 四、巴陵石化防止电压波动措施介绍四、巴陵石化防止电压波动措施介绍 1、逐步形成局域性电网与电力公司系统相连；2、局域性电网拥有自己的发电、变配电系统等；3、主接线，比较复杂；4、系统电源及母线形成积木式搭接；其机组容量匹配、网络结构、
2、继电保护自动装置的配置由于多方面原因，可能存在不合理性。5、一些企业的供配电设备负荷匹配、平衡状况较差，设备装备水平较落后。由于上述原因或状况，供电可靠性不高，一旦发生电气系统局部故障或与系统解列，对局域性电网及生产装置的安全生产造成影响，损失巨大。研究、解决这种局域性电网的安全运行问题，具有较大的现实意义。大型石化企业的生产特点：1、高温、高压、连续化生产；2、生产介质和产品易燃易爆；3、生产装置开停车成本较正常生产增加较多。4、开停车过程中，由于工艺参数不稳定等，易发生次生安全事故。1、高压一次电气设备本身绝缘问题造成的故障；如：设备内部短路，单相接地或多相接地短路等。2、局域系统发电设备
3、故障；如突然停机，发电机失励磁，进相运行等。3、局域电网与系统解列（脱网）故障；4、直接雷击造成的短路故障；5、感应雷击造成的故障；6、供配电设备二次回路及元器件故障；如接线端子接触不良、二次设备及元器件损坏等。7、其他类型故障，如配电开关设备机械故障；1、供电电源线路的供电终断(失电），如电源线路开关跳闸或上级电网失电等；现象：1）局域电网与系统解列；2）生产装置变电站一段（或多段）母线失电；造成生产装置全部或大部分停车。2、一次设备短路故障产生的电源电压降低，供电短时中断；如电压降低超过正常允许值，短时中断供电。现象：1）生产装置电压波动，交流接触器脱扣，生产装置部分设备停机。2）装置变电
4、站（开关所）单段母线短时失电，局部装置停车。1、直接或间接雷击火花能点燃化工生产的介质，造成起火和爆炸。2、雷击造成石化生产装置设备损坏，致使生产装置停车。如自动控制设备等 3、雷击造成石化供配电网络设备损坏，致使对生产装置停止供电，或电压中断、电压跌落，间接造成生产装置停车。1、总的要求供电可靠，连续不间断。2、部分生产装置生产工艺过程的设备，不允许供电间断或电压跌落；如：大型机组及润滑油泵，仪表的DCS系统的电源、个别带工艺连锁的重要机泵等；3、部分工艺环节带连锁的工艺机泵，可以采取抗“晃电”措施后，承受短时间的电压中断、或电压跌落。4、部分工艺设备，短暂停车，短时停电对整个装置不构成全线
5、停车威胁。5、部分装置开停车的成本相对较低，开停车过程可能引发次生事故的可能性较小，甚至不会发生次生事故，开停车在一定条件下时间较短，恢复生产较快。1、企业供配电局域网络只要措施和方法得当，是可以保证电网的相对可靠运行的。2、企业电源线路及局域电网的继电保护及自动装置配置合理，基本能够保证局域电网的脱网运行；可以将电网局部线路、设备故障等造成的电压跌落(晃电)时间控制在一定时间范围以内。3、通过采取牺牲局部保全局，采取在线备用电源以及其他抗晃电措施完全可以减少生产装置非计划停车次数，减少停车损失和事故。1、提高电气一次设备本质安全水平；2、提高局域电力系统继电保护配置和自动装置水平：1）采用双
6、向测量保护装置（如光纤差动保护），最大限度提高一次设备故障切除时间；2）采用自动准同期备自投并网装置；3）尽可能缩短各级母联备自投时间；3、部分极其重要设备控制电源采用直流电源或加装UPS电源 1、采用抗晃电带延时脱扣功能的接触器（FS系列接触器）；2、采用分批自启动控制、低压微机综保的自启动功能；3、利用变频器的上电自启动功能；4、低压软启动器建议外并抗晃电接触器；5、大机组润滑油泵，采用双电源快速备自投设备，要求特别高的采用在线动力备用电源（UPS电源、直流备用电源）;生产装置配电设施防止电压波动问题：生产装置配电设施防止电压波动问题：要系统地考虑解决方案，在重视电力要系统地考虑解决方案，
7、在重视电力系统继电保护装置及自动装置改造的系统继电保护装置及自动装置改造的同时，必须重视重要生产装置、关键同时，必须重视重要生产装置、关键大机组、重要带连锁关键机泵的用电大机组、重要带连锁关键机泵的用电控制设备（如接触器）要采取延时跳控制设备（如接触器）要采取延时跳闸、来电自起等措施，一般时间根据闸、来电自起等措施，一般时间根据工艺要求控制可在工艺要求控制可在1-3秒，否则，即使秒，否则，即使电力系统改造得再好，也不能保证生电力系统改造得再好，也不能保证生产装置不受电力系统故障影响而停车。产装置不受电力系统故障影响而停车。电力系统系统概况：电力系统系统概况：巴陵石化云溪生产区110kV变电站，
8、有两条110kV线路分别接入系统电网的巴陵和峡山变电站，一用一热备方式运行。变电站装有两台110/37.5kV 40MVA主变压器和两台37.5/10.5kV 20MVA联络变，新区有两段35kV母线，老区有四段10kV母线，均采用单母线分段接线，分别向5个35kV生产装置变电站、10个10kV生产装置开关所供电。企业有七台发电机，总装机容量为102MW，全厂最大运行方式为4炉6机，最高发电负荷为85MW，公司最大用电负荷115MW，平均用电负荷90.07 MW，主接线如图示：热电事业部电气主接线简图 1、老的企业局域电网及进电电源线路的继、老的企业局域电网及进电电源线路的继电保护配置电保护配
9、置 电源侧保护配置如下：阶段式距离保护、高频保 护、零序保护、线路检无压重合闸；用户侧保护配置如下：阶段式距离保护、高频保护、零序保护、线路检同期并网设备。企业局域电网供电线路保护配置如下：电流限时速断保护、低电压保护。1）高频保护因设备本身原因，不能正常投用，线路全段的保护动作时间不能实现0秒启动。2）距离保护（含距离零序等）本身不能保证线路全段故障的0秒启动(线路全长的85%段故障由距离段保护0秒启动)；距离段保护虽能保护线路全长，但有时限级差，启动时间较长；3）用户侧设置110kV与系统检同期并网设备技术落后，操作不可靠，需人为凭经验进行检同期并网，不能满足要求；4）电网解列后，低周减载
10、装置执行减负荷，短时间难以做到负荷平衡，致使企业电网难以快速、安全并入系统。继电保护及自动装置配置水平较低，采用较原始的常规电磁式电流保护装置，保护配合时间级差为0.5秒，中心变电站母线到装置开关所母线的级数较多，致使电源侧的出线保护动作时间较长，不能满足快速切除故障的要求。1、生产装置对企业局域电网供电安全的要求：生产装置对企业局域电网供电安全的要求：1）局域电网运行可靠、不间断；2）发生解列事故后，自备电厂能快速稳定，孤网运行；3）电气一次设备故障时最大限度缩短电网电压波动时间；4）重要生产装置关键带连锁机组的采取抗晃电措施。经验表明采取抗晃电措施后，电网电压波动时间越短对生产装置运行影响
11、越小。2、企业电网孤网运行、快速恢复并网以及缩短、企业电网孤网运行、快速恢复并网以及缩短局域电网电气一次设备故障引起的电压波动的基局域电网电气一次设备故障引起的电压波动的基本条件：本条件：1）电源线路保护主保护应实现0秒启动，快速切出故障；2）与系统解列后，局域电网应快速实现功率平衡；3）提高自备电厂机组的电压、频率调整能力；4）采用高可靠的快速自动同期并网设备实现自动并网；5）内部电网采用具备快速（0秒）切除一次设备故障功能的继电保护装置。1、110kV电源线进线开关继电保护及自动装置的电源线进线开关继电保护及自动装置的配置方案。配置方案。1）、电源进线线路主保护、后备保护：光纤纵差、距离保
12、护/零序保护（带方向）等；2）、解列功率快速平衡系统：负荷联切保护；3）、辅助保护：低周逆功率保护；4）、自动装置：检同期备自投、检同期重合闸；1）主保护：光纤纵差保护；后备保护：方向距离保护或电流限时速断保护。2）装置变电所进线及母联保护：低电压、备自投装置；3）装置变电所出线保护：差动保护、带时限的电流保护等。1）、联切负荷动作信号应能传递到各下级装置变电站（开关所）;2）选择合理的联切负荷（切除符合总量以欠切为原则），最好以一台高压出线开关为单位作为联切负荷点;3）、由生产部门确认的联切负荷表;4）、制定不同外吸电负荷情况下的负荷平衡表，确定联切负荷组。巴陵石化城区生产区巴陵石化城区生产
13、区110KV110KV关口保护负荷联切表关口保护负荷联切表联切负荷名称实际负荷（KW）名称实际负荷（KW）合计（KW）段#1鹰山800#2鹰山9004600#1七里山1000#2七里山1000延寿线800钢厂线100段化肥片化工片机修变200厂前变1307580干冰#1/#2/#3变2000机修变80成品变1000复合肥变500制袋#1/#21000K5903450104J/JS640301J/JS330106J750306J500段二水变1900四循环水风机60010487三水变2200二循环水风机1280一循循环A泵900K-4001B185一循循环C泵9008000变（2台）750凉水塔
14、电机A286聚合变（4台）1100凉水塔电机E286己二酸（2台）100C3901 1、外电网及电源线线路故障快速切除，缩短故、外电网及电源线线路故障快速切除，缩短故障造成的电压波动，保证重要装置不停车。障造成的电压波动，保证重要装置不停车。1）、110kV线路增加线路光纤纵差保护，更新距离保护。2）改善低周逆功率保护功能，外电网事故时迅速与外电网解列。低周逆功率保护功能用SEL-351继电器逻辑组态实现，其动作条件1：在周波缓慢下降到48.5Hz，有功功率外送2.64MW时，自动与系统解列；动作条件2：频率滑差加速，即当频率滑差df/dt大于设定值，跳闸频率分别提高到49.4 Hz、49Hz
15、。具体逻辑图见下图。(1)负荷联切联切方案：夏季进电负荷3040MW，冬季进电负荷1016MW（不考虑非正常方式），根据功率基本平衡要求。按三段式负荷联切配置：段：当吸电负荷功率在10MW20MW时，冬季切除负荷约7MW，夏季约15MW左右。这部分主要是非主要生产和民用负荷。段：当吸电负荷功率在2030WM时，除段联切负荷外再联切负荷约10MW。：当吸电负荷功率30MW以上时，除、段联切负荷外再联切负荷约15MW。以上三段负荷联切功能均通过逻辑组态完成。考虑到保护调整的灵活性，对每条被联切负荷线路均设置联切投退压板。值得注意的是，联切投入后，公司原电网低周减载方案要做相应调整。具体逻辑及接线原
16、理见附图。110kV线路吸电三相功率达到启动值，并经过适当延时；运行线路负荷电流到0，断路器在断开位置；备用线路负荷电流为0。（3）、对生产装置负荷实现远方联切：负荷联切保护发切负荷命令给电源侧线路保护，经逻辑整定通过光纤发命令给用户端保护机箱，用户端保护机箱输出接点，通过中间继电器分组联切负荷 1）、对1#-6#机按保留励磁机的方式改造励磁调节器，解决老励磁调节器调节性能差问题，使励磁调节器能在系统解列后更好地稳定系统运行。2）、更新7#发电机机械保护；对重要机组保护、DCS系统的电源采取加装UPS电源等措施。3）、将110KV中心变电站继电保护装置全部改造为微机保护，完善电厂及中心变电站的
17、微机监控系统。（1）检同期备自投：解列后，为快速与系统并列，设置备用线路检同期自投，具体逻辑图见附图。逻辑图启动条件：a、运行线路断路器在断开位置，负荷电流到0，且控制操作开关在合后位置，启动备用线路合闸。b、备用线路检同期自投条件：备用线路断路器在断开位置。110kV母联开关在合闸位置。同期检测具备并列条件。启动条件具备。c、为避免备用线路在检修或其它状态下误动，在保护屏增加备自投切换开关。在确认运行线路跳闸、备用线路自投不成功或自投切换未投入的情况启动重合闸，具体逻辑如附图。运行线路断路器非正常跳闸（通过负荷电流、断路器位置、操作开关位置判断）。备用线路断路器自投不成功或自投未投入（以断路
18、器位置及负荷电流判断）同期并列条件满足。三个条件同时满足启动检同期重合闸。在重合闸与备自投的配合上，以备自投为优先，在自投未投入时启动重合闸。以上方案均通过SEL-351装置逻辑组态完成，在完成逻辑组态后，机箱应通过断路器模拟试验或现场试验确认后投用。1）、对35kV、10kV供电线路进行光纤纵差等保护改造，实现系统主设备及线路主保护0秒启动切出故障，并利用光纤通道，保护装置逻辑编程功能实现远程控制，直接联切生产装置局部或单台机组设备的负荷。2)、对装置主开关所（站）至二级配电开关所线路主保护改为光纤差动保护。3)、改善生产装置变电所母联备自投装置性能，在进线电源线路故障或系统事故情况下，快速
19、备自投，（光纤差动保护动作快速备自投保护）。以上继电保护装置选型以SEL保护为主。采用光纤纵差保护，除了可以缩短保护动作时间外，也为系统负荷联切创造了必要条件。1）、采用抗晃电接触器（FS系列接触器）；2）、采用分批自启动控制、低压微机综保的自启动功能；3）、利用变频器的上电自启动功能；4）、低压软启动器建议外并抗晃电接触器；5）、大机组润滑油泵，采用动力在线备用电源（UPS电源）;改造前典型电气事故案例改造前典型电气事故案例 公司电力系统投运至今已三十余年（期间历经两次较大改造），局部或全厂性突然停电的事故时有发生，据统计，从2000年至2005年电力系统事故共发生14起，严重威胁炼油、化工
20、生产装置的安全生产。从表中典型事故分析可以看出：电网吸电负荷比较大时与系统解列，因功率缺额较大，孤网运行的频率、电压波动幅度较大，依靠低周减载装置进行功率平衡所需的时间较长，局域电网再并网操作困难，严重情况下发生系统震荡，全系统瓦解停电。致使大部分甚至全部生产装置停车。序序号号事故事故时间时间事故事故原因原因事故简要事故简要事故影事故影 响面响面装置停车原因分析装置停车原因分析12002.10.23：13:45504进线开关低周解列事故13:45,热电厂504开关低周逆功率保护动作，与系统解列。低周减载装置动作。跳：3121、3221、3425、5万吨离子膜整流、隔膜整流、312-1、324、
21、等负荷。主要原因：峡山变电站保护越级跳闸并与系统解列。5万吨离子膜整流、隔膜整流、环己酮停车、烯烃厂主风机停。系统解列后，电压波动大，负荷缺额大，低周保护自动减一部分负荷。烯烃厂不属于应减负荷装置，主风机进入安全状态，主要是油泵电机接触器脱扣停机，油压波动保护停主风机。部分低压电机因低电压停车。22003.05.12 4：07504线路雷击故障解列110kV504线路因雷击接地跳闸周波降低，在抢合502开关后造成系统震荡，全厂停机、停炉、停电。主要原因：因110线路遭雷击跳闸与系统解列，事故扩大原因为非同期并列。造成云溪片生产装置停车。非同期并列，系统发生震荡，低周逆功率动作，系统再次解列并瓦
22、解，云溪生产区全部停电。32003.07.28 1：36环氧树脂事业部电气短路事故35kV降压站L-4123柜B相电流互感器接地、引起35kV公用工程出线柜电缆C相接地并短路，因保护时间过长，造成7#机停机，电压过低，大部分生产装置停车。主要原因：电缆头制作工艺水平差，系统谐波污染较重。公司大部分生产装置停车。由于短路母线变电所距主母线电气距离小，相当于主母线短路，因保护时间较长，电压降低时间也较长，造成公司大部分装置停车。从保护配置原理及事故考验都证明，只要局域电网继电保护机自动装置配置先进合理、装置可靠，就能在抵御电力系统事故方面起着极其重要积极作用。改造完成后，公司先后发生电力系统事故、
23、故障6次，成功地避免了可能引发的大面积停电事故，有效地保证了生产装置的长周期运行。2006年5月7日12时52分，504线路瓷瓶爆炸，距离段、差动保护动作跳闸，负荷联切保护动作成功切除石芦山降压站、304J所、304M所出线及树脂厂5万吨离子膜部分装置。502线路备自投成功。重要生产装置均未受到影响。2006年8月17日16时10分，我公司所在地区遭遇了历史上罕见的雷暴天气，30分钟的雷雨使我公司8条次35KV、10KV架空线路雷击跳闸，外电网巴陵变110KV母线因雷击失电，公司电网与系统解列，在本次事故中我公司除#5机外，其它机炉运行平稳，DCS、仪表运行正常，对外供汽未受影响，除雷击跳闸架
24、空线路、负荷联切线路中止供电外，其它未受影响。2007年10月15日11时11分13秒左右，电业局巴陵变至岳阳纸业集团(纸厂)变电站围墙外110kV线路C相因机械施工造成单相接地短路，由于该线路110kV保护拒动，我公司2#主变零序过压保护、110kV线路接地距离保护段相继动作跳闸，致使我公司内部电力系统35kV段、10kV、段系统先行解列孤立运行，后110kV线路关口保护动作，110kV系统（内部电力系统段部分）执行负荷联切后向504线路备自投成功。至此，我公司内部电力系统段部分（1#主变、35kV段、10kV段、段、1#、4#、7#发电机）运行正常；内部电力系统段部分（35kV段、10kV
25、段、段、2#、6#发电机）在2#、6#发电机拖动下孤网调整运行。本次事故电网波动时间长，部分主要生产装置得以保住（烯烃炼油），公用工程供水等没有受到大的影响，部分装置因负荷联切、或低电压时间过长相继停车。避免了整个系统瓦解的停电事故。从事故教训中总结经验，我们认为，要保装置长周期安全运行，减少电气系统故障对生产装置的影响，首先要全面地、系统地研究电力系统技术方案，全面提升电力系统的本质安全水平，这样才能达到电力系统安全稳定运行的目的。另外，从系统的角度，单在电气一次设备和电力系统方面做文章是不够的，从某种意义上说，电气事故(故障)是不可避免的，所以我们要分析电气事故的特点，结合不同生产装置的工艺控制要求，查找影响装置停车的主要问题，提高生产装置的抵抗电网波动（晃电）能力，在保证生产装置安全生产的前提下，采取不同的措施，使电力系统安全可靠供电能与满足生产装置长周期运行要求相结合。就能减少生产装置的非计划停车，减少因非计划停车造成的损失。为企业争取最大的生产效益。谢谢
