大型炼化企业电力系统解析

LOGO2014年辽阳机电仪研修班课件大型炼化企业电力系统解析秦文杰2014.072212目录炼化企业电力系统概况炼化企业电力系统发展目标中国石化电气技术管理规定3炼化企业电力系统安全稳定措施总结4炼化企业电力系统概况大型炼化生产装置是由本质安全型，高参数，高可靠性动、静设备和管线组成的工艺先进、自动化程度高、结构复杂的大系统，主要生产装置均布置在防爆区域内，具有高温、高压、易燃、易爆、易中毒、关联性强等特点。公用工程必须满足和保障生产装置的安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行的要求。尤其对电力系统的安全性、可靠性、稳定性、连续性、适应性要求很高。炼化企业电力系统概况炼化生产装置生产过程中一旦发生突然断电、电压波动、电压突变（瞬态冲击振荡、电压暂降、短时断电、低电压等），将造成大面积非计划停车，易导致装置着火、爆炸、泄露、设备损坏、人员伤亡、环境污染等重大次生事故，造成重大经济损失和无法估量的社会问题。5符合下列情况之一时为一级负荷（关键负荷）：中断供电将造成人身伤亡时；中断供电将发生中毒、爆炸火灾等情况；中断供电将使生产过程或生产装备处于不安全状态时；特殊重要场所的不允许中断供电的负荷。负荷分级符合下列情况之一时为二级负荷（重要负荷）：中断供电将造成重大设备损坏、大批产品报废；连续生产被打乱需很长时间才能恢复等重大经济损失的负荷。三级负荷（一般负荷）不属于上述负荷的为三级负荷炼化企业电力系统概况6点多、面广、线长、分散高温、高压、易燃、易爆点多、面广、储运、静电电源：引自地方电网电源：电网+自备发电机组电源：电网+事故发电机组变电站：220/110/35KV变电站：220/110/35/6kV变电站：35/10(6)/0.4kV架空线路配电网络电缆线路配电网架空线路+电缆线路二级、三级负荷一级、二级负荷二级、三级负荷电动机负荷约占90%电动机负荷占95-98%电动机负荷约占91%系统功率因数低变线损大系统功率因数较高损耗小功率因数低损耗大炼化企业电力系统概况7炼化企业电力系统特点1.安全可靠性要求高。2.运行周期长。3.新、老电网相对独立。4.负荷类型复杂-大功率直流负荷（如烧碱整流装置）、高压电动机（同步、异步电动机）、非线性设备（变频器、UPS、整流装置等）。5.自备热电厂-汽、电平衡。6.大功率电动机（8-22MW）启动压降。7.电力电缆配电网络-接地过电压。8.运行环境差-化工气体腐蚀、雷击、盐密空气、冰雪等。炼化企业电力系统概况820万吨/年离子膜烧碱装置自备热电厂发电机组炼化企业电力系统概况9气柜腐蚀断裂的刀闸拉杆腐蚀脱落的刀闸触头35kV金属铠装柜真空断路器放电35kV金属铠装柜触头短路35kV金属铠装柜少油断路器接地短路炼化企业电力系统概况10炼化企业电力系统基本配置1.主网架-由枢纽或中心变电站、自备热电厂发电机组成。总用电负荷为100MW及以上企业一般在生产装置区边远区域建设220kV总变电站。2.主供电系统-由220kV总变电站的110kV、35kV系统，热电厂发电机接入系统母线和区域变电站组成。3.主配电系统-由区域变电站6（10）kV系统和装置变电站（所）组成。4.大型炼化企业电力系统采用220/110/35/6（10）/0.4kV电压等级。5.继电保护及自动装置。炼化企业电力系统概况11电网枢纽/中心变电站区域变电站装置变电站（所）生产装置F1F2炼化企业电力系统系统大型炼化企业电力系统由主网架、主供电、主配电等系统等组成，是一个与地方电网强连接，且相对独立具有发、输、供、配电功能齐全，复杂的网络。主要包括：系统电源联络线、枢纽或中心变电站、自备热电厂发电机组、区域变电站、装置变电站（所）变配电设施和输配电线路等组成。炼化企业电力系统概况12石化企业电力系统主网结构继电保护及自动装置安全经济稳定措施系统电源（三电源或双电源）线路重合闸装置（架空线路）自备发电机接入系统装置变电站（35kV主供电系统）主变负荷率不大于50%变电站、发电机保护快速保护（光纤纵差保护）装置变电站备自投装置系统抗扰动措施防止系统过电压措施发电机组孤网运行措施变电自动化装置、故障录波器系统功率因数补偿措施炼化企业电力系统概况新问题石化企业发展电力企业发展-大型化、集约化装置运行周期长，对系统要求越来越高。-系统规模越来越大、裕量及整体抗扰动能力越来越小。-系统短路容量越来越大，部分再用开关遮断容量不足。-系统开环运行方式向高电压等级延伸，继电保护级差越来越小。-适应于智能电网的新技术、新设备、新材料将有较大突破。-适应于石化企业电力系统的数字化技术及设备亟待更新。电力技术发展炼化企业电力系统发展目标14指导思想：树立“新时期、新任务、新思路、新技术”观念。技术路线：推行“科技先导、电力先行”方针。建设目标：建设符合国家产业政策、技术先进、安全经济，采用高可靠性电气设备和数字技术、网络技术搭建的具有分布式电源主网结构、管控一体化功能的石化企业数字化电网，最终建成企业智能电力系统。炼化企业电力系统发展目标发电厂升压变压器总降压站总变电站中心变电站数字化油田余热发电机微燃机燃料电池光电燃气发电机事故发电机分布式电源微电网自备发电机组区域变电站区域变电站装置变电站数字化炼化数字化储运发电企业电网公司研究机构物联网智能企业物联网炼化企业电力系统发展目标企业智能电网系统技术改造安全运行措施经济运行措施加强分布式电源建设智能化开关设备数字变电站新老系统优化加强主网建设国家智能电网炼化企业电力系统发展目标16数字化工厂智能企业17主网结构1.基本原则2.变电站的设置3.系统电源联络线4.系统主接线5.系统电压等级6.自备发电机及接入系统运行方式主要电气设备选型1.一次设备2.二次设备主供电系统1.区域变电站2.装置变电所继电保护及自动装置1.光纤纵差保护2.变电站快切装置炼化企业电力系统安全稳定措施接地过电压的治理1.谐振接地系统2.中阻接地系统3.干式电压互感器防雷减灾技术1.输电线路防雷2.等电位接地3.弱电设备防雷优化系统无功UPS的配置1配置方案2设备选型3运行检修专业管理1.电气设备2.继电保护及自动装置3.运行管理4.事故处理5.电力系统隐患治理6.电力系统仿真研究节电技术1.电平衡检测2.变频器运行分析3.永磁调速装置4.高效节能电动机5.LED防爆照明灯18主网结构1.基本原则1.1电力系统是企业生产、发展的基础，企业必须拥有坚强的主网结构。1.2大型企业电力系统应按220/110/35kV系统配置，并坚持配置110kV、35kV主供（配）电系统，应满足“三道防线”的基本要求；系统容量应具有合理的裕量；电力系统应具有较完善的防止系统波动的技术措施，应具有较强的抗扰动能力。注：电力行业强制性标准《电力系统安全稳定导则》（DL755－2001）中“电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准分3级（三道防线）”，第1级：保持稳定运行和电网的正常供电；第2级：保持稳定运行，但允许损失部分负荷；第3级：当系统不能保持稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。本标准适应于220kV及以上系统，我们参照以上标准建设企业主网结构。2.变电站的设置2.1企业总用电负荷为100MW及以上时，宜建设220kV变电站，单台主变压器最大容量一般不超过240MVA，各级电压等级一般为220/110/35kV。炼化企业电力系统安全稳定措施192.2企业总用电负荷为30MW及以上至100MW时，宜建设110kV变电站，单台主变压器最大容量一般不超过63MVA，各级电压等级一般为110/35/6(10)kV。2.3企业总用电负荷为30MW及以下时，宜建设35kV变电站，单台主变压器最大容量一般不超过25MVA，各级电压等级一般为35/6(10)kV。3.系统电源联络线3.1枢纽变电站、中心变电站一般应采用双电源配置。特别重要的枢纽变电站宜采用三电源或四电源配置。各系统电源联络线必须满足合、解环操作和短时并列带负荷条件。3.2双电源配置3.2.1电源联络线分别引自2座变电站。3.2.2电源联络线均引自同一变电站的两段母线（双回线单电源）。注：随着国家电网的快速发展，高电压等级变电站的投运网架结构不断加强，电源变电站的可靠性不断提高。引自设有2台及以上主变、与系统强连接，同一变电站两段母线的双回线可以作为双电源。炼化企业电力系统安全稳定措施203.2三电源配置3.2.1电源联络线分别引自3座变电站。3.2.2电源联络线分别引自1座变电站和另1座变电站的2段母线。3.3四电源配置3.3.1电源联络线分别引自3座级以上变电站。3.3.2电源联络线分别引自2座变电站的两段母线。3.4双电源、三电源配置方式下任一回系统电源联络线输送容量应能够带全站负荷长期运行；四电源配置方式下的任两回系统电源联络线输送容量应能带全站负荷长期运行。4.系统主接线4.1电力系统的主接线应遵循简单、清晰、安全、可靠、灵活的原则。4.2电力系统主接线一般不采用内桥、外桥、主母线加旁路母线方式。炼化企业电力系统安全稳定措施214.3220kV、110kV枢纽变电站主接线，一般采用双母线方式，采用GIS组合电气装置时，根据回路数量，主接线可采用双母线双分段方式。4.4220kV、110kV中心变电站主接线，一般采用单母线分段方式，采用GIS组合电气装置时，根据回路数量，主接线可采用单母线双分段方式。4.5发电机接入系统的母线，一般采用双母线或双母线分段方式。60年代建设110kV的主母线加旁母油田企业变电站6kV旁母炼化企业电力系统安全稳定措施110kV母线6kV母线22x1x2x1x2内桥接线外侨接线内、外桥接线1.110kV系统接线简单，节省2台开关，投资少。2.110kV系统保护不好配合。3.运行方式不灵活。4.倒闸操作复杂。5.事故处理速度慢。炼化企业电力系统安全稳定措施110kV母线6kV母线23x1x2单母线分段接线1.简单、可靠是最常用的典型接线方式。2.保护配合合理，灵敏度高。3.运行方式灵活，倒闸操作简单。4.便于事故处理。炼化企业电力系统安全稳定措施110kV主母线24x1x2双母线加旁母接线1.接线复杂、节点多、故障率高、运行方式较灵活。2.旁路代路操作复杂，易导致误操作。3.继电保护配置复杂，旁路开关需多次改变定值。4.用于室外或室内多回路，开关须定检、线路不停电，开关性能差（少油断路器）。ⅠⅡⅢ110kV旁路母线。。。。炼化企业电力系统安全稳定措施110kV母线25x1x2双母线接线1.接线简单、清晰、可靠性较高、运行灵活，应用广泛、典型。2.继电保护较好配合，倒闸操作较简单，便于事故处理。3.便于系统负荷平衡。4.多用于发电机接入系统、枢纽变电站、中心变电站等。ⅠⅡ。。。。炼化企业电力系统安全稳定措施110kV母线26x1x2双母线接线1.接线简单、清晰、可靠性较高、运行灵活，应用广泛、典型。2.继电保护较好配合，倒闸操作较简单，便于事故处理。3.便于系统负荷平衡。4.多用于发电机接入系统、枢纽变电站、中心变电站等。ⅠⅡ。。。。炼化企业电力系统安全稳定措施110kV母线27x1x2双母双分段接线1.系统适应性强，运行方式灵活，便于事故处理。2.通过改变运行方式能够快速切除、隔离故障段或故障设备，避免全站停电，提高系统安全可靠性。4.用于枢纽、中心变电站多回路系统和发电机接入系统。5.主接线和母差保护较复杂，分段开关根据系统要求，可选择接入或不接入母差保护。ⅡA。。。。。。。。ⅠAⅠBⅡB炼化企业电力系统安全稳定措施28x1x2双母单分段接线1.接线较简单，运行方式较复杂。2.倒闸操作较复杂，不利于事故处理。3.一般用于中心变电站或受端变电站。Ⅲ。。。。。。ⅠⅡ。炼化企业电力系统安全稳定措施295系统电压等级5.1大型企业电力系统电压等级宜按220/110/35/6(10)/0.4kV系统配置。5.2主网架由220kV系统和自备发电机组接入系统组成。5.3设110kV、35kV主供（配）电系统，带发电机接入系统、35k