炼化企业电力系统隐患分析

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1、炼化企业电力系统隐患分析中石化电气专家组 秦文杰电力系统是保障企业生产、发展的基础。多年来，炼 化企业遵循了高起点投入和不间断改造的发展道路，装置规模越来越大，科技含量越来越高， 对电力系统安全可靠性的要求越来越高，但由于资金投入不足等原因忽视了电力系统的同步改造，中石化电气专家 组的调研结果表明， 绝大多数企业的电力系统普遍存在隐患问题，部分企业的电 力系统存在重大隐患，大量电气设备超负荷、超限 额运行，导电 气事故频发，无法保证生产装置的安、 稳 、长运行，给企业造成了极大损失。 、 主网结构存在隐患1、部分企业枢纽变电站的主接线不规范。(1)220kV 母线 PT、避雷器等 设备与母线不

2、对应, 检修困难、预试工作时停电范围大，影响面广；220kV 变电站的 35kV 系统馈出回路多，过于庞大。部分35kV 单段母线接地电容电流超过 100A，存在接地弧光复燃几率高、接地 过电压治理难度大、检修困难等隐 患。（2）110kV 系统主接线采用双层架空线结构，母线长、出线间隔交叉点多接线复杂，检 修空间狭小、检修期间非正常运行方式时间长，事故机率高； 110kV 装置变电站电源联络线侧 T 接设备系统混乱，保 护配合困难。（3）110kV 管型母线长机械扭矩大，抗拒自然灾害能力差，部分带电裸导体对地距离小不符合规范要求，主变台数多，主接 线复杂 、系 统庞大、结构不合理，清1扫检修

3、困难工作量大，检修时间长，倒 闸操作复杂，检修期间单电源运行时需有关生产装置减负荷运行，对装置的正常生产影响较大。（4）110kV 系统双内桥接线方式，电源联络线、主 变多，110kV 系统操作复杂，保护配合难度较大。2、系统电源联络线存在隐患（1）双回线单电源配置问题较为普遍。企业枢纽变电站的电源应为分别引自两个不同系统的独立电源。调 研中发现多数企业 110kV 及以上变电站的两回电源联络线均引自系统的一个电源点。如天津石化热电厂燃煤电站、乙烯 110kV 变电站，齐鲁 石化 110kV 丙变 ，扬子石化 110kV 变电站，广州石化 110kV 总降压站，南化公司 110kV 氮肥总降、

4、大化肥 总降等两回电源 联络线，均引自系统的同一个电源点，不具备枢纽变电站双电源配置的基本要求。（2）架空线路存在较大隐患。多数企业 35kV 及以上的架空线路存在运行年限长，杆、塔、导线、金具、接地装置等老化腐蚀严重，健康状况很差， 线路走径复杂，在线 路防护区内违章建筑、高大植物、交叉跨越、地面障碍多，与农村协调难度大，线 路维修、清理障碍困难等问题；如齐鲁石化、燕山石化、长岭石化等企业的多数架空线路沿山区或丘陵架设，这些线路已运行多年，健康状况比较差，防雷措施不够完善易遭受雷击。如茂名石化等沿海企业的架空线路，地处高盐密值空气腐蚀、雷击高发区等运行环境， 导致线路绝缘强 度、防 污水平下

5、降，每年都发生多起因雷击等自然灾害造成的架空线路停电事故。3、发电机及接入系统存在隐患。（1）发电机-变压器组普遍存在旋转励磁机绝缘低、整流子环火严重、振动大，励磁控制屏灭磁装置等组件老化、发热严重， KFD-3 磁放大器式相复励装置存在2组件老化、性能不稳定、工作点漂移、 发电机调控精度低、无功调整困难等问题；电磁式发变组或发电机保护，性能低劣、速动性差、灵敏度低，不能迅速切除被保护段发变组故障；SW 型发电机出口开关遮断容量小，不能满足系统短路容量的要求；（2）接入系统存在的隐患。部分企业的发电机组经 6kV 发、供合一母线与系统并网运行。如南化公司 2X25MW 发电机组、广州石化 7

6、台总容量为 110MW 的发电机组、茂名石化乙烯装置区 2X25MW 发电机组 均经 6kV 发供合一母线与系统并网运行，该方式导致母 线电流及电动力大、振 动 大、 发热严重，接线复杂，发、供电环节风险高度集中，易 发生系统停电事故；齐鲁石化热电厂发电机组接入系统存在重大隐患。热电厂是 齐鲁石化新、老区供 热、供电中心，其 110kV、35kV母线设计为发供合一系统接线复杂，直接带新区各 110kV、35kV 变电站、大功率非线性 110kV 离子膜、35kV CCA 烧碱整流装置及老区 110kV 胶厂变电站运行。二轮乙烯改造后齐鲁石化最大用电负荷达到 550MW，热电厂发电机组直供负荷达

7、到 420MW，经一条 220kV 电网联络线、一台容量为 150MVA 的联络变压器与鲁中电网并网运行，其接入系统十分脆弱，致使新区电力系统整体抗扰动能力差，不符合电力系统安全稳定导则中电力系统承受大扰动能力安全稳定“三道防线”的基本要求。4、继电保护及自动装置存在诸多问题。继电保护和自动装置普遍存在使用年限长，管理不统一，配置不合理等问题。一是大量在用的国产和进口的电磁式继电器大多数已使用 15 年以上，组件老化、绝缘下降、金属触点疲劳、灵敏度降低、 误差增大、动作时间延长，经常发生继电保护和自动装置拒动、误动 ，导致继电保护动作正确率无法达到 100%的要求，广州石化 2003 年继电保

8、护动作正确率为 92.3%；齐鲁石化 2003 年继电保护动作正3确率为 95%；茂名石化 2004 年继电保护动作正确率为 96.7%；二是多数企业没有一个统一的继电保护配合和计算整定原则规定，没有设继电保护专职人员，使得不同部门计算下达的继电保护定值不一致，各电压等级之间的备用电源自投配合混乱、缺乏选择性，自启动容量没有有效控制，系统继电保护配置不合理，不能准确切断事故段，扩大事故范围，甚至造成大面 积停电。如燕山石化、天津石化都有类似情况造成的大面积停电事故；三是保护接地不正确。部分企业变电站（所）的 PT 二次或微机保护系统为多点接地方式，易造成保护误动和两接地网间反击电压的危害；四是

9、部分企业 35KV 及以上的区域或枢纽变电站没有故障录波器，不利于事故处理及系统事故分析。 （二）系统抗扰动能力差1、系统裕量小部分设备超限额运行。因生 产装置不断扩能改造，用 电负荷不断增加，多数企业的电力系 统因投入不足，不能 进行系 统化改造， 对原系统进行再三挖潜，导致部分电源联络线、主 变等变配电设备过负荷、超限 额运行，导致大功率电动设备启动困难、 压降大，有的企 业被迫采取两台变压器并列运行的方式启动大功率设备。系统裕量小会使电力系统的动态稳定性、抗扰动能力变差，是诱发系统电气事故的重要因素之一。2、缺乏大容量自备发电机组的支持。用 电负荷高的大型企业，若缺乏大容量自备发电机组的

10、支持，将造成企业内部电网无功功率调整困难，不能优化潮流分布，系统电压不稳定，抗扰动能力差。当系 统电源联络线发 生跳闸事故时，造成的损失大，恢复时间长。3、企业电网负荷突变造成的大扰动。有大容量自 备发电机组的企业，当内部电网发生突甩大负荷时，有可能造成系统电压波动大、发电机组运行失稳甚至诱4发机组振荡等，产生较大的系统扰动。4、部分企业枢纽变电站的 6kV 母线馈出侧不设电抗器，当某一馈出线路发生短路故障时，该母线残压 低、 压降大，会 导致大面 积停车事故，系统抗扰动能力很弱。5、继电保护自动装置及自启动装置等配置不合理，造成拒动、 误动、越级跳闸和自启动容量过大对系统的冲击，扩大停电事故

11、等。（三）淘汰及性能低劣电气设备存在隐患1、相当数量的自制、淘汰和年限很长的电气设备仍在使用，如南化公司五十年代的高、低压开关柜；高 桥石化 6kV 双母线开关柜；茂名石化 35kV 多油断路器，以及建厂较早的企业 六十、七十年代生 产的电 气设备在用数量很大， 这些设备制造标准低、安全性能很差、无“五防” 功能、零部件破旧不堪、绝缘严重老化、变压 器和油断路器渗漏油严重、触 头接触电阻超 标、故障 频繁。2、大量性能低劣开关设备在重要生产装置、 热电厂、变配电所普遍使用，这些设备大多数在八十年代到九十年代后期安装投用，由于设备技术落后、工艺水平差、开关柜结构不合理、柜体变形严重、推拉困难、连

12、锁机构失灵、 “五防”功能不完善、互换性差、一二次触头接触不良经常发 生拒动、 误动，甚至开关柜崩烧，如 400V 多米诺、 GGL 型开关柜等。3、引进的电气设备使用年限较长老化严重，燕山石化、天津石化、齐鲁石化、广州石化、扬子石化、上海石化等企 业，七十、八十年代随生产装置整体引进的高、低压开关柜，普遍存在电气绝缘下降、部分操作机构损坏、少油断路器渗漏油、一次触头发热、二次触头接触不良、 继电保 护定值漂移误差大等问题。4、早期投用的个别生产厂的 110kV GIS 组合电器存在整体老化 现象，如广州石化 110kV 总降压站 1988 年投用北京开关厂生 产的 GIS；长岭分公司5110

13、kV 变电站 1997 年投用北京开关厂生产的 GIS；茂名石化 110kV 厂北变1989 年投用北京开关厂生产的 GIS，这些关键电气设备普遍存在液压操作机构渗漏油严重、行程开关不到位、液压泵动作频繁等问题，部分出 现各间隔密封性能变差、法兰泄漏压力下降、SF6 气体微水超标、使得维修工作量增大、可靠性降低。（四）运行环境存在隐患通过调研发现，石化企业电力系统运行环境恶化是一个普遍问题。近年来，因运行环境原因造成的电气事故时有发生，经分析许多原因不明的电气事故均与运行环境恶化有关。环境 恶化是炼化企业电力系统的重大运行隐患之一，主要表现在以下几方面：1、随着企业的发展以及高含硫含酸原油的炼

14、制， 变电站（所）的运行环境不断恶化。如 齐鲁石化 110kV 丙变四周被生产装置、瓦斯火炬、油品储罐包围，导致变配电设备、钢结构等腐 蚀严重，化工气体微粒 长 期附着并积累在电气设备及绝缘子表面导致绝缘强度降低、过电压水平下降，地势低洼无法排水；上海石化220kV 降压站受化工酸性气体等严重污染，导致站内 220kV 部分高型构架的连接件锈蚀严重、水泥结构破 损， 变配电设备腐蚀严重，刀闸操作失灵、接触不良发热严重，造成 220kV 变 配电设备整体绝缘强度下降、防污等级降低，曾多次发生过放电、 闪络事故，燕山石化 110kV 化一总变、天津石化 110kV 燃煤电站、茂名石化 110kV

15、乙烯站等均存在上述问题。调研中发现 ，在焦化等高腐蚀区域内变配电设备的金属部分已全部变为黑色。2、随着生产装置的不断扩建， 导致部分变电所的安全距离小不符合要求，运行环境恶化。如长岭石化 1常减压、老重整等 变电 所靠近生产装置，油、气、水6经电缆沟进入室内，变配电设备腐蚀严重，室内异味很大运行环境极差，易 发生闪爆事故， 严重影响变电站（所）的安全运行。3、南方沿海企业电力系统的运行环境问题。南方沿海企业电力系统处在高温、多雨、潮湿、台风、雷电高发区、高盐密值空气、化工酸性腐蚀气体等多重不利因素的运行环境中，一、二次变配电设备的腐蚀、凝露、架空线路遭台风危害等问题比较突出，治理难度大。放电、

16、闪络、雷 击、高温发热等电气故障时有发生，严重影响企业电力系统的安全稳定运行。（五）接地装置存在隐患1、接地装置腐蚀开断现象比较普遍。接地体因腐 蚀、开断将造成地网有效截面减少、接地电阻升高、雷电流泄放通道不畅、避雷器残压升高、防雷功能变差、地网间产生反击电压，对微机保护等电子设备造成过电压击穿导致保护拒动、误动造成变电站停电事故，导 致 400V 系统短路保护 灵敏度降低、电力电缆钢铠烧断等，部分企业在开挖检查 中发现， 许多枢纽变电站及生产装置接地网的垂直和水平接地体多处腐蚀开断。2、山区和丘陵地带的架空线路的接地装置问题较多。该地区土壤电阻率高，传统的放射状防雷接地设计难以满足要求，若发生地网断裂和降阻措施不当时，线路的防雷能力很差，易发 生雷击停电事故。（六）小电流接地系统存在问题企业电力系统使用的电力电缆数量大，枢纽变电站的馈线母线的电容电流在 20-100A 不等。塑料绝缘和聚氯乙烯绝缘电缆随着运行年限的增加，尤其是敷设环境恶劣、路径复杂、中间接头多的电缆，其“缺陷绝缘”问题逐渐暴露，易 发生“水树、 电