楊新凱，康鈺濤，杜 燕

(安陽化學工業(yè)集團有限責任公司，河南 安陽 455133)

1 概 述

安陽化學工業(yè)集團有限責任公司(簡稱安化公司)供電電源由安陽供電公司茶棚220 kV變電站經(jīng)Ⅰ茶化、Ⅱ茶化2條110 kV線路分列運行提供，線路長4.3 km；Ⅰ茶化、Ⅱ茶化由茶棚站采用2.3 km架空線路(2×LGJ-240/30)通過單塔單回架空方式至保險粉裝置區(qū)東側(cè)，單塔雙回引下電纜，采用6根110 kV電纜(規(guī)格型號YJLW03-1×800)通過橋架敷設(shè)方式穿過(0.4 km)保險粉裝置區(qū)，由保險粉裝置區(qū)西側(cè)引上電纜至單塔雙回架空線桿塔至乙二醇界區(qū)北門崗處(0.3 km)引下，然后經(jīng)由6根110 kV電纜(規(guī)格型號YJLW03-1×400)經(jīng)1.3 km電纜隧道接至總降110 kV GIS高壓室。

安化公司供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。安化公司有2座110 kV變電站，分別為總降變電站和九龍變電站?？偨底冸娬?10 kV高壓室有9個間隔，共有2臺40 MVA的主變，電壓等級為110 kV/6 kV。九龍變電站110 kV高壓室有9個間隔，從總降變電站110 kV GIS室通過電纜(規(guī)格型號YJLW03-1×400)饋出2條線路分別接至九龍變電站110 kV GIS室，站內(nèi)共有3臺31.5 MVA的主變，電壓等級為110 kV/35 kV；35 kV系統(tǒng)分3段，3臺主變分別為35 kV系統(tǒng)的三段供電，平時運行模式為母聯(lián)龍3501和龍3502在分位、龍3503在合位。

圖1 安化公司供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

九龍變電站35 kV高壓室共有30臺35 kV戶內(nèi)開關(guān)柜：電壓等級35 kV/6 kV、容量31.5 MVA的有4臺，分別為302站1#變、2#變和乙二醇1#變、2#變；電壓等級35 kV/6 kV、容量20 MVA的有4臺，分別為十循1#變、2#變和九久1#變、2#變；電壓等級35 kV/6 kV、容量16 MVA的有4臺，分別為11#鍋爐1#變、2#變和PSA系統(tǒng)1#變、2#變，6 kV母線均采用單母線分段方式。

2 供電系統(tǒng)存在的主要問題

(1)安化公司所在化工園區(qū)，根據(jù)用電負荷在化工連續(xù)生產(chǎn)過程中的重要性及連續(xù)性要求劃分為一級負荷，而據(jù)《化工企業(yè)供電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》(HG/T 20664—1999)之4.2.1條的要求，一級負荷應(yīng)由2個電源供電，采用架空線路時不宜共塔架設(shè)。

(2)2005年，隨著安化公司甲胺、DMF裝置區(qū)的建成投產(chǎn)，總降變電站110 kV高壓室電源采用架空線路入廠后通過電纜隧道接入，而這種接入方式是不符合有關(guān)標準的相關(guān)規(guī)定的：HG/T 20664—1999之7.1.1.2條要求的總變電站應(yīng)便于各級電壓進出線并有足夠的線路走廊；《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范》(GB 50187—2012)要求，總變電站位置的選擇應(yīng)符合便于輸電線路進出、靠近負荷中心或主要用戶；《35 kV～110 kV變電站設(shè)計規(guī)范》(GB 50059—2011)之2.0.1.3條要求總變電站應(yīng)便于架空線路和電纜線路的引入和引出。簡言之，總降變電站和九龍變電站被甲胺、DMF強腐蝕性生產(chǎn)裝置區(qū)及凈化分公司生產(chǎn)裝置等包圍，與爆炸、火災(zāi)、重腐蝕等場所的防護間距不符合HG/T 20664—1999之7.1.2條的規(guī)定(見表1)。

表1 總變電所與總配電裝置距各種化工場所的最小防護間距 m

(3)110 kV電纜隧道內(nèi)有多電壓等級電纜，110 kV、35 kV系統(tǒng)電纜中間頭較多，而現(xiàn)階段35 kV系統(tǒng)接地方式為中性點不接地方式，35 kV系統(tǒng)電纜中間頭是35 kV供電系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)——35 kV供電系統(tǒng)產(chǎn)生異常過電壓可能導致35 kV系統(tǒng)電纜中間頭發(fā)生接地現(xiàn)象，形成穩(wěn)定性的接地電弧，有可能燒壞設(shè)備或引起兩相、三相短路，甚至可能燃燒波及110 kV系統(tǒng)電纜而致全廠電網(wǎng)失壓。

(4)九龍變電站35 kV系統(tǒng)分3段運行，龍1#主變電源引自九龍變電站110 kV系統(tǒng)西母線，龍3#主變電源引自九龍變電站110 kV系統(tǒng)東母線，根據(jù)負荷情況龍2#主變電源可引自九龍變電站110 kV系統(tǒng)東母線或西母線，不論何種運行方式，九龍變電站35 kV系統(tǒng)始終有2臺主變電源引自同一母線，造成部分6 kV配電室電源明為雙電源實為單電源，無法滿足用電負荷等級的要求。

(5)目前九龍變電站35 kV系統(tǒng)為中性點不接地系統(tǒng)，九龍變電站35 kV系統(tǒng)出線電纜長度約20 km，當發(fā)生單相接地故障時，非故障相電壓對地升高30.5倍，對地電容電流較大，電弧不易熄滅，會形成穩(wěn)定或間歇性的電弧，易導致燒壞設(shè)備或兩相、三相短路情況發(fā)生。

(6)供電系統(tǒng)無保安電源，無法保證事故狀態(tài)下的可靠供電，給生產(chǎn)裝置的安全停車、事故及時處理、防止事故擴大化等埋下了隱患。

3 改造建議

結(jié)合安化公司所在化工園區(qū)的現(xiàn)狀，本著可靠性、可操作性的原則，筆者提出以下改造建議。

(1)隨著安化公司所在化工園區(qū)原料路線的升級改造，將化肥廠變電站降級為區(qū)域變電站，將九龍110 kV變電站改造為總降壓站，將Ⅰ化龍2、Ⅱ化龍2線路間隔改為Ⅰ茶化2、Ⅱ茶化2線路間隔，110 kV東母線和西母線各增加1套110 kV GIS間隔，作為原料氣改造項目110 kV/10 kV變壓器間隔，將現(xiàn)Ⅰ化龍、Ⅱ化龍110 kV系統(tǒng)電纜作為110 kV/10 kV變壓器電源線路，將110 kV/10 kV變壓器安裝在總降壓站院內(nèi)，隨原料氣改造項目同步實施。

(2)建議自保險粉裝置東側(cè)17#桿將Ⅰ茶化、Ⅱ茶化分成兩路，其中，Ⅰ茶化沿原路線引至九龍變電站，Ⅱ茶化自17#桿向南延伸經(jīng)保險粉裝置南側(cè)引至九龍變電站。

(3)建議增設(shè)第4臺電壓等級110 kV/35 kV、容量31.5 MVA的變壓器，將35 kV系統(tǒng)分成兩個獨立系統(tǒng)，每個系統(tǒng)分段運行：① 將4臺變壓器兩兩分組，以有效解決九龍變電站35 kV系統(tǒng)因三段母線配置造成部分6 kV配電室電源明為雙電源實為單電源的問題，以滿足用電負荷等級的要求；② 將現(xiàn)有35 kV用電設(shè)備按4段母線供電進行重新分配，以解決供電系統(tǒng)中發(fā)電負荷較低或無發(fā)電負荷時單臺變壓器容量不能滿足所帶負荷要求而被迫合環(huán)運行的隱患。

(4)建議九龍變電站35 kV系統(tǒng)每段分別采用消弧線圈接地方式，以有效減少35 kV供電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時由于不能熄滅電弧所導致的系統(tǒng)諧振概率，進而避免誘發(fā)設(shè)備燒壞或兩相、三相短路情況的發(fā)生；另外，新增1套專用新型小電流選線裝置，以便及時查找確認出故障線路，提前停運檢修，防止事故擴大化。

4 改造方案及優(yōu)缺點分析

4.1 改造方案

4.1.1 110 kV系統(tǒng)的進線路徑

自保險粉裝置東側(cè)17#桿將Ⅰ茶化、Ⅱ茶化分成兩路：Ⅰ茶化沿原路線引至九龍變電站；由于通道限制，Ⅱ茶化自17#桿采用架空線路向西南延伸至無架空線路通道處，新建一基鋼管塔，轉(zhuǎn)110 kV單芯電纜，沿保險粉裝置南側(cè)新增電纜橋架引至九龍變電站。

4.1.2 110 kV系統(tǒng)的間隔

九龍變電站110 kV GIS高壓室有9個間隔，Ⅰ化龍2、Ⅱ化龍2線路間隔改為Ⅰ茶化2、Ⅱ茶化2線路間隔；110 kV系統(tǒng)西母線沒有備用間隔，東母線有1個備用間隔，將其用于35 kV系統(tǒng)新增第4臺變壓器(電壓等級110 kV/35 kV，容量31.5 MVA)；110 kV東母線和西母線各增加1臺110 kV GIS間隔，作為原料氣改造項目110 kV/10 kV系統(tǒng)1#變、2#變間隔(變壓器安裝在總降壓站院內(nèi)，暫沿用化1#、化2#名稱)，現(xiàn)Ⅰ化龍、Ⅱ化龍110 kV電纜作為110 kV/10 kV變壓器電源線路；化1#、龍1#、龍2#主變由110 kV系統(tǒng)西母線供電，化2#、龍3#、新增主變由110 kV系統(tǒng)東母線供電。

4.1.3 新增變壓器的安裝位置

4.1.3.1方案一

新增第4臺變壓器(電壓等級110 kV/35 kV，容量31.5 MVA)安裝在乙二醇裝置1#變西側(cè)(乙二醇裝置1#變圍欄距離6號路東側(cè)路基22 m)，新增變壓器低壓側(cè)采用銅管母線方式接至九龍變電站35 kV高壓室。

優(yōu)點：新增第4臺變壓器(電壓等級110 kV/35 kV，容量31.5 MVA)安裝在乙二醇裝置1#變西側(cè)，可以利用現(xiàn)有電纜隧道進行110 kV電纜布線，并在其北側(cè)開設(shè)一大門作為消防專用，將6號路作為新增第4臺變壓器的檢修和消防通道，投資相對較少。

缺點：原有事故油池需要北移，會增加一定的土建施工費用。

4.1.3.2方案二

新增第4臺變壓器(電壓等級110 kV/35 kV，容量31.5 MVA)安裝在PSA高壓室西側(cè)(PSA高壓室西側(cè)墻體距離6號路東側(cè)路基20 m)，新增變壓器低壓側(cè)采用銅管母線方式接至九龍變電站35 kV高壓室。

優(yōu)點：原有事故油池位置無需作調(diào)整，可以直接借用(容量需要設(shè)計院重新核算)，不用開設(shè)消防大門，6號路即可作為新增第4臺變壓器的檢修和消防通道。

缺點：110 kV電纜隧道需要向北延伸，相較于方案一，方案二的投資有所增加。

4.1.4 九龍變電站35 kV高壓室四段母線配置

35 kV高壓室南北兩排高壓柜位置均按照能夠安裝16臺高壓柜設(shè)計，現(xiàn)北側(cè)布置有35 kV系統(tǒng)Ⅲ段和Ⅰ段、Ⅱ段新增高壓柜；新增第4臺變壓器(電壓等級110 kV/35 kV，容量31.5 MVA)后，將現(xiàn)有35 kV系統(tǒng)三段配置變更為四段配置，南側(cè)布置35 kV系統(tǒng)Ⅲ段和Ⅳ段高壓柜，北側(cè)布置35 kV系統(tǒng)Ⅰ段、Ⅱ段高壓柜，將35 kV系統(tǒng)分成兩個獨立系統(tǒng)，兩個獨立系統(tǒng)間設(shè)置母聯(lián)，以備應(yīng)急使用。

4.1.5 35 kV系統(tǒng)中性點接地方式

35 kV系統(tǒng)中35 kV/6 kV變壓器均為YN，d11變壓器，消弧線圈可接于YN，d11接線的變壓器中性點上，需與設(shè)計單位交流溝通確定消弧線圈的安裝容量、規(guī)格及安裝位置。

4.1.6 110 kV電纜隧道技改

針對110 kV電纜隧道敷設(shè)多規(guī)格電纜且35 kV電纜中間頭較多的情況，建議采取以下方案進行改進：① 加裝電纜隧道自動防火門，自動防火門耐火極限符合要求，自動防火門與火災(zāi)報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等聯(lián)動；② 電纜中間頭加裝防爆保護殼，以有效預防中間接頭爆炸，避免電氣火災(zāi)；③ 電纜隧道內(nèi)采用懸掛式干粉自動滅火裝置；④ 增設(shè)電纜無線測溫系統(tǒng)，以便對電纜隧道所有電纜中間頭溫度進行實時在線監(jiān)測；⑤ 增設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以便對電纜隧道內(nèi)的現(xiàn)場防護目標進行準確、實時監(jiān)控。

4.2 改造方案的優(yōu)缺點分析

4.2.1 優(yōu) 點

(1)將九龍變電站110 kV供電系統(tǒng)改造為園區(qū)110 kV總變電站，預計投資1 200萬元左右，改造投資在可接受范圍以內(nèi)。

(2)九龍35 kV系統(tǒng)分四段分列運行后，龍1#、新增主變電源引自九龍變電站110 kV系統(tǒng)西母線，龍2#、龍3#主變電源引自九龍變電站110 kV系統(tǒng)東母線，部分6 kV配電室電源明為雙電源實為單電源的情況將不復存在。

(3)九龍變電站35 kV系統(tǒng)改為中性點經(jīng)消弧線圈接地后，單相接地異常過電壓抑制在2.8倍相電壓以下，當發(fā)生單相接地故障后能夠迅速補償電感電流，防止接地電流達到一定程度不能熄滅而形成穩(wěn)定或間歇性的電弧，從而可減小燒壞設(shè)備或引起兩相、三相短路情況發(fā)生的概率。

(4)電纜隧道采取有針對性的技改措施，施工范圍不大，施工周期也不長，但能使防護效果最大化。

4.2.2 缺 點

(1)九龍變電站空間狹小，無升級擴建空間，九龍變電站110 kV GIS高壓室東母線、西母線各新增1套110 kV GIS間隔，需對110 kV GIS高壓室進行擴建，擴建后其距離龍1#主變較近，導致龍1#主變西側(cè)沒有檢修通道和消防通道，但也有解決辦法，那就是可以利用龍1#主變東側(cè)和南側(cè)的檢修通道和消防通道。

(2)九龍變電站處于裝置區(qū)內(nèi)部，不利于化工園區(qū)后期項目建設(shè)總體規(guī)劃布局。

5 結(jié)束語

化工企業(yè)生產(chǎn)裝置具有高溫、高壓、易燃、易爆等特點，而化工裝置長周期、連續(xù)運行是其最基本的安全標準化要求，電力系統(tǒng)作為化工裝置的動力系統(tǒng)之一，保障其安全、穩(wěn)定運行尤為重要。針對安化公司所在化工園區(qū)供電系統(tǒng)存在的問題，筆者提出了一些改造建議，希望能為安化公司供電系統(tǒng)的優(yōu)化改造提供一點參考，為有類似問題的化工企業(yè)供電系統(tǒng)的優(yōu)化改進提供一些借鑒。當然了，實際改造時，還應(yīng)將企業(yè)供配電的特點和各種安全、節(jié)能因素及關(guān)聯(lián)事宜統(tǒng)統(tǒng)考慮在內(nèi)，以使企業(yè)供電系統(tǒng)的運行更加安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)。