论文部分内容阅读
摘要：本文对大中型石油化工行业常用的两种电气主接线在供电安全上进行了一个比较分析，并给出了自己的一些建议。
关键词：石油化工行业 生产连续性强 供电连续性 发电机 备自投
中图分类号：TE43
以上所附两种电气主接线在大中型石油化工企业中是比常见的（实际应用中遇到的电气主接线也许与以上两种方案不完全相同——比如说两种方案中220kV系统也可能是单母线分段，或则方案二中220/110kV主变与110/35kV主变有时也合为一个三绕组变压器等等，但这个对我们这次的讨论结果是没有影响的，因为总体上来说他们是类似的），他们各有优缺点，这里想简单探讨一下。
我们知道，任何供电方案的制定都是基于一定前提条件的，比如投资、地区电网条件、业主习惯等等，我们很难孤立地去说两种供电方案的优劣，所以我这里并不想讨论到底哪一种方案更好，而是想讨论一下两者各有哪些优缺点！而在探讨这个问题之前，我要先设定一个前提条件——220kV系统可以合环运行。
首先我想先从经济上对以上两种供电方案进行一个简单的比较。由主接线图我们可以看到，方案二（电气主接线图二）比方案一（电气主接线图一）多设置了一套110kV系统及两台主变，故方案二的投资明显要比方案一高出很多，如果不考虑土建投资的增加，仅电气方面方案二比方案一的投资就要高出1000～2000万元（RMB）。另外，因方案二多出了一个电压等级，故主变的电能损耗也有所增加。因此，在经济方面，方案一是明显优于方案二的。
前面对两种供电方案的经济性进行了一个简单的对比，然而这不是我要说的重点，我重点还是想对两种供电方案的可靠性进行一个分析。
由以上所附电气主接线图我们知道，两种方案都是以35kV电压等级为全厂主供电网络的。而对于发电机的并网，方案一是通过35kV系统实现的，而方案二是通过110kV系统实现的。那么这两种方案究竟哪一个更可靠呢？乍看起来真的很难说，那我们就来细细的分析一下。
可靠性对于不同的用户是可以有不同的理解的，对有些电力用户，断电之后只要尽可能快地恢复供电对它来说就是可靠的，然而对于石油化工行业来说可靠性意味着什么呢？这就要从石油化工行业的特点说起了。石油化工企业的特点自动化水平高、生产连续性强，当中断供电将在经济上造成重大损失，主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱且需较长时间才能恢复正常生产。基于此，根据《供配电系统设计规范》（GB50052）的规定，石油化工企业的用电设备大部分为一、二级负荷，另有一小部分的保安负荷及三级负荷。因此石油化工行业对供电连续性的要求是很高的！
基于对供电连续性要求很高的特点，石油化工企业各变电站的35kV、10（6）kV及380V母线基本上都是采用双电源供电的，且在母线分段处设有备自投的（有传统备自投也有快切，随着快切装置的逐渐成熟以及化工装置规模不断扩大对供电连续性要求的越来越高，快切装置已有逐步取代传统备自投之势）。
现在我们再确定一下之前所附两种主接线图中各级电压母线的运行方式。首先，220kV系统正常运行时两进线及母联开关闭合。对于方案二中的110kV系统，因110kV GIS本身故障率极低且为便于负荷分配（即自备发电机所发电量不用进入220kV系统），故110kV系统正常运行时两进线及母联开关闭合；考虑到化工装置中重要的工艺用电设备绝大多数都有备用，为尽量使主设备与备用设备之间的电源相对独立，35kV系统正常运行时两进线开关闭合，母联开关断开。对于方案一，由以上短路电流计算我们知道，该35kV系统正常运行时母联开关只能断开，因为根据目前的设备制造水平，35kV开关设备的分断能力还只能在40kA以内，主流产品为31.5kA以内。
对于以上两种电气主接线，单从一次上来说，我们很难看出到底哪一个更可靠，所以我们从备自投的配置上看能否分出高低。
先看一下电气主接线一的备自投。220kV及110kV系统因正常运行时进线及母联开关均闭合，故不存在备自投问题。对于35kV系统，假设其中一段母线对应的主变故障，那么35kV或10kV备自投如何实现切换呢？由主接线图我们知道，35kV系统每段母线都是有两个电源的，它们分别是系统电源与自备发电机。虽然因主变故障而使其中一段35kV母线失去系统电源，但因为有发电机的存在，该母线还是有自备发电机这一路电源的，然而该发电机却不是一个可靠的电源（首先，该发电机孤岛运行不一定会成功且发电机的供电能力也不一定能足以承担该段母线所有用电负荷），而这一路很不可靠的电源又使得35kV备自投无法顺利完成，就算通过快切装置能找到备自投的启动判据，但为避免非同期合闸对发电机本身及电力系统带来的冲击，还是需要先切除发电机后再自投合闸。我们知道，化工企业的自备电厂是以供热为主的，所以我们非常不希望因外部原因而去切除发电机。如果35kV系统备自投不能顺利完成，在35kV系统主变故障的情况下，就只有靠10kV系统实现备自投了，而这就使得供电的可靠性大大降低，因为我们少了35kV母线备自投这一级保障。所以在该接线方式下，为保证在其中一台主变故障的情况下各级电压母线备自投的顺利完成，在主变因故障切除时，应同时联跳相应的发电机，虽然我们很不希望这样！
先看一下电气主接线二的备自投。对于220/110kV主变，若其中一台故障，另外一台还能带全厂用电负荷继续运行，其供电的连续性丝毫不受影响；若其中一台110/35kV主变故障，因35kV母线没有接发电机，35kV系统直接备自投就可以了（当然，如果该母线下接有由变压器-电动机组方式供电的同步电动机，最好在备自投的同时切除该电动机）！
由以上对比分析可以看出，在供电可靠性方面，方案二是明显优于方案一的！
结束语：随着石油化工企业规模的不断扩大，其对供电连续性的要求也越来越高，由于一次停电所造成的损失有可能远远高于初期建设所增加的一次性投资，所以如果有类似的供电方案，本人推荐采用方案二！然而前面本人已经说过，供电方案的制定不只是单纯的技术问题，它还受很多外因的限制，因此，适合项目的就是最好的！
参考文献：
[1] 国家标准《供配电系统设计规范》（GB 50052-2009）
[2] 许正亚 宋丽群 刘微 韩笑《电力系统安全自动装置》中国水力水电出版社，2006年版
关键词：石油化工行业 生产连续性强 供电连续性 发电机 备自投
中图分类号：TE43
以上所附两种电气主接线在大中型石油化工企业中是比常见的（实际应用中遇到的电气主接线也许与以上两种方案不完全相同——比如说两种方案中220kV系统也可能是单母线分段，或则方案二中220/110kV主变与110/35kV主变有时也合为一个三绕组变压器等等，但这个对我们这次的讨论结果是没有影响的，因为总体上来说他们是类似的），他们各有优缺点，这里想简单探讨一下。
我们知道，任何供电方案的制定都是基于一定前提条件的，比如投资、地区电网条件、业主习惯等等，我们很难孤立地去说两种供电方案的优劣，所以我这里并不想讨论到底哪一种方案更好，而是想讨论一下两者各有哪些优缺点！而在探讨这个问题之前，我要先设定一个前提条件——220kV系统可以合环运行。
首先我想先从经济上对以上两种供电方案进行一个简单的比较。由主接线图我们可以看到，方案二（电气主接线图二）比方案一（电气主接线图一）多设置了一套110kV系统及两台主变，故方案二的投资明显要比方案一高出很多，如果不考虑土建投资的增加，仅电气方面方案二比方案一的投资就要高出1000～2000万元（RMB）。另外，因方案二多出了一个电压等级，故主变的电能损耗也有所增加。因此，在经济方面，方案一是明显优于方案二的。
前面对两种供电方案的经济性进行了一个简单的对比，然而这不是我要说的重点，我重点还是想对两种供电方案的可靠性进行一个分析。
由以上所附电气主接线图我们知道，两种方案都是以35kV电压等级为全厂主供电网络的。而对于发电机的并网，方案一是通过35kV系统实现的，而方案二是通过110kV系统实现的。那么这两种方案究竟哪一个更可靠呢？乍看起来真的很难说，那我们就来细细的分析一下。
可靠性对于不同的用户是可以有不同的理解的，对有些电力用户，断电之后只要尽可能快地恢复供电对它来说就是可靠的，然而对于石油化工行业来说可靠性意味着什么呢？这就要从石油化工行业的特点说起了。石油化工企业的特点自动化水平高、生产连续性强，当中断供电将在经济上造成重大损失，主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱且需较长时间才能恢复正常生产。基于此，根据《供配电系统设计规范》（GB50052）的规定，石油化工企业的用电设备大部分为一、二级负荷，另有一小部分的保安负荷及三级负荷。因此石油化工行业对供电连续性的要求是很高的！
基于对供电连续性要求很高的特点，石油化工企业各变电站的35kV、10（6）kV及380V母线基本上都是采用双电源供电的，且在母线分段处设有备自投的（有传统备自投也有快切，随着快切装置的逐渐成熟以及化工装置规模不断扩大对供电连续性要求的越来越高，快切装置已有逐步取代传统备自投之势）。
现在我们再确定一下之前所附两种主接线图中各级电压母线的运行方式。首先，220kV系统正常运行时两进线及母联开关闭合。对于方案二中的110kV系统，因110kV GIS本身故障率极低且为便于负荷分配（即自备发电机所发电量不用进入220kV系统），故110kV系统正常运行时两进线及母联开关闭合；考虑到化工装置中重要的工艺用电设备绝大多数都有备用，为尽量使主设备与备用设备之间的电源相对独立，35kV系统正常运行时两进线开关闭合，母联开关断开。对于方案一，由以上短路电流计算我们知道，该35kV系统正常运行时母联开关只能断开，因为根据目前的设备制造水平，35kV开关设备的分断能力还只能在40kA以内，主流产品为31.5kA以内。
对于以上两种电气主接线，单从一次上来说，我们很难看出到底哪一个更可靠，所以我们从备自投的配置上看能否分出高低。
先看一下电气主接线一的备自投。220kV及110kV系统因正常运行时进线及母联开关均闭合，故不存在备自投问题。对于35kV系统，假设其中一段母线对应的主变故障，那么35kV或10kV备自投如何实现切换呢？由主接线图我们知道，35kV系统每段母线都是有两个电源的，它们分别是系统电源与自备发电机。虽然因主变故障而使其中一段35kV母线失去系统电源，但因为有发电机的存在，该母线还是有自备发电机这一路电源的，然而该发电机却不是一个可靠的电源（首先，该发电机孤岛运行不一定会成功且发电机的供电能力也不一定能足以承担该段母线所有用电负荷），而这一路很不可靠的电源又使得35kV备自投无法顺利完成，就算通过快切装置能找到备自投的启动判据，但为避免非同期合闸对发电机本身及电力系统带来的冲击，还是需要先切除发电机后再自投合闸。我们知道，化工企业的自备电厂是以供热为主的，所以我们非常不希望因外部原因而去切除发电机。如果35kV系统备自投不能顺利完成，在35kV系统主变故障的情况下，就只有靠10kV系统实现备自投了，而这就使得供电的可靠性大大降低，因为我们少了35kV母线备自投这一级保障。所以在该接线方式下，为保证在其中一台主变故障的情况下各级电压母线备自投的顺利完成，在主变因故障切除时，应同时联跳相应的发电机，虽然我们很不希望这样！
先看一下电气主接线二的备自投。对于220/110kV主变，若其中一台故障，另外一台还能带全厂用电负荷继续运行，其供电的连续性丝毫不受影响；若其中一台110/35kV主变故障，因35kV母线没有接发电机，35kV系统直接备自投就可以了（当然，如果该母线下接有由变压器-电动机组方式供电的同步电动机，最好在备自投的同时切除该电动机）！
由以上对比分析可以看出，在供电可靠性方面，方案二是明显优于方案一的！
结束语：随着石油化工企业规模的不断扩大，其对供电连续性的要求也越来越高，由于一次停电所造成的损失有可能远远高于初期建设所增加的一次性投资，所以如果有类似的供电方案，本人推荐采用方案二！然而前面本人已经说过，供电方案的制定不只是单纯的技术问题，它还受很多外因的限制，因此，适合项目的就是最好的！
参考文献：
[1] 国家标准《供配电系统设计规范》（GB 50052-2009）
[2] 许正亚 宋丽群 刘微 韩笑《电力系统安全自动装置》中国水力水电出版社，2006年版