中石化北海炼化公司供电质量问题研究

许小红

摘 要：针对中石化北海炼化公司供电情况、敏感负载对电压波动的问题，结合相关线路的防雷现状及措施，继电保护定值调整情况进行研究和分析，查找存在的主要问题和采取的应对措施，提高供电质量。

关键词：电压波动；供电质量

1 中石化北海炼化公司供电总体情况

1.1 用户基本情况

北海炼油异地改造石油化工（以下简称“北海石化”）项目包括一个320万吨油库、一个5万吨码头、一个输油管站和一个500吨原油处理能力的炼油厂，同期配套建设1台65吨/时锅炉和一套12兆瓦抽凝发电机组等相应的辅助设施和公用工程系统。项目用电负荷主要有催化车间、储运系统、热工系统等，总负荷为58.68MW，均为一级负荷，其中敏感负荷为11.5MW。

1.2 用户接入系统情况

2010年2月6日，为保证中石化负荷的供电可靠性，建议北海石化采用220kV接入系统，但用户经过综合考虑，采用110kV接入电网系统。

北海石化用电性质为一级负荷，故考虑两回110kV线路分别接入两个220kV变电站；其中一回由220kV平阳站经110kV平三线至三塘站母线，再经110kV三石线接入石化变电站，三石线路长度约16km；另一回由220kV铁山变电站经110kV铁石线直接接入110kV石化变电站，铁石线路长度约5.5km。北海炼化公司110kV石化变电站接入系统接线图如图1所示（注：实心表示开关闭合，空心表示开关断开）。

1.3 用户线路防雷设计情况

110kV铁石线和三石线为用户线路，该两条线路路径平坦，所经过的地区为沙质地，土壤电阻率高。110kV铁石和三石线路按照常规防雷标准设计，线路均采用双避雷线保护，地线保护角较小，屏蔽效果较好，线路防雷设计的主要问题是杆塔接地电阻较高，一般达20Ω，反击耐雷水平不足。北海属于雷暴多发地区，年均雷暴日超过90天，线路雷击跳闸较为严重。以三石线为例，该线路2012年雷击跳闸两次，均为反击，雷击跳闸率高达12.5次/100km·a。

1.4 备自投装置设计情况

为保证变电站供电可靠性，按照南方电网标准设计要求，在变电站配置110kV备自投装置。

2 敏感负荷对电压波动的要求

2.1 离心空气压缩机

机组设置有低电压停机保护，动作时间为500ms。正常情况下，当电网电压跌至55%（即5.5kV），时间维持在500ms以上，机组才会出现低电压保护停机。由于离心空气压缩机的特殊性，实际运行过程中，当电网电压跌至70%左右（即7kV），维持时间300ms左右，机组由于转速降低出现“喘动现象”导致机组工艺连锁停机（轴位移）。

2.2 挤压造粒机

机组设置有低电压停机保护，动作时间为500ms。正常情况下，当电网电压跌至55%（即5.5kV），时间维持在500ms以上，机组才会出现低电压保护停机。由于机组辅助机泵由变频器控制，实际运行中，当电网电压跌至70%左右（即7kV），变频器停机导致主机扭矩增大，挤压造粒机就会出现工艺连锁停机。

3 存在的主要问题

北海地区属于雷暴多发地区，年均雷暴日超过90天，线路雷击跳闸较为严重。北海电网110kV电网受雷击、树枝放电导致的单相接地等故障跳闸，导致110kV电网电压瞬时“骤降”就有可能引发北海石化敏感负荷机组保护动作。

据北海石化反映，2012年北海石化供电母线电压波动（晃电）37次，敏感负荷机组及快切装置动作共17次，影响到厂内机泵等设备运行的共15次，经排查，用户自身线路原因造成影响6次，电网影响9次（110kV电网雷击影响7次，10kV线路雷击影响1次，10kV系统接地影响1次）。2013年通过措施整改后，晃电19次，对用户造成影响8次，用户自身线路原因造成影响2次，电网影响5次（110kV电网雷击影响4次，220kV线路重合闸动作影响1次），原因未明1次。

4 采取的应对措施

针对110kV电网电压波动造成北海石化部分电机跳闸情况，目前已采取如下应对措施：

（1）、调整了110kV三塘站的运行方式。通过调整三塘站110kV母线运行方式（分母运行），实现不同220kV变电站单独对石化站的供电需求，尽量减少线路故障对三石线的影响。

（2）、优化继电保护定值。对110kV铁龙荔线距离Ⅰ段保护定值进行了重新计算和调整，将定值调整为100毫秒，减少线路故障跳闸时间较长对用户设备的影响。由于铁龙荔线雷击跳闸次数多，该项措施效果明显。

（3）、对相关线路采取差异化防雷改造。已完成110kV铁龙荔线差异化防雷改造工作，对30基杆塔装设线路型氧化锌避雷器，同时将110kV铁石线、三石线杆塔GPS坐标录入广西电网雷电定位系统，以便及时掌握线路雷击情况。

（4）、强化对相关线路的特巡特维工作。将110kV平三线、铁龙荔线纳入特巡特维范围，并按广西电网公司线路风险等级管控要求，及时消除线路隐患和缺陷，确保线路可靠运行。

（5）、主动做好客户服务。一是指导北海石化做好线路巡视维护工作。派出专人现场指导北海石化查找线路故障点，以及设备隐患和缺陷。二是及时将电网风险情况告知北海石化，协助做好风险预控，并督促做好各项应急准备工作。三是及时将涉及其线路的雷电活动信息告知北海石化，以便其采取应对措施。

通过采取上述应对措施，对北海石化供电质量有明显改善。

5 北海炼化公司采取的应对措施

北海炼化公司针对电压波动问题采取了一系列措施，主要有：

（1）针对受影响的机泵情况，对重要机泵配电回路进行改造，将普通接触器改造为防晃电接触器。

（2）对37台变频的控制回路进行改造，增加其失压再启动及防晃电功能。对电压波动敏感的负荷进行设备改造，增加抗晃電功能。

（3）对279台电动机控制回路增设低压综保再启动功能，实现晃电停机后再启动。

（4）对发电机的继电保护整定值进行调整。对变电所各级快切装置的整定值进行了优化，使各级快切装置相互配合。

（5）对铁石线、三石线的杆塔接地进行改造。在2013年雷雨季前完成了杆塔加装接地极工作，每个杆塔加装两个接地极，降低杆塔接地电阻，提高线路的耐雷水平。该项措施的效果有待运行验证，主要是加装接地极没有考虑土壤特性。三石线今年还是发生雷击跳闸。

（6）采用喷射气流灭弧防雷装置，对铁石线、三石线全线逐杆逐相加装喷射气流灭弧防雷装置，该改造项目已经实施，于12月底前全部安装完毕。值得一提是，喷射气流灭弧防雷装置类似于绝缘子串并联间隙，虽有喷射气流灭弧功能，但是否能够有效切断工频续流，尚需运行进一步验证。该装置在广西电网有应用，效果不理想，据了解有一条35kV线路已全线拆除。该措施不及装设线路型MOA有效。鉴于北海石化公司已全线采用喷射气流灭弧防雷装置，我们提出的装设线路型MOA措施没有被采纳。

总的来说，通过对快切装置设置优化，关键重要机泵采用防晃电接触器改造，变频电机采取转速跟踪再起动设置和接入再起动装置双保险，次要机泵采取综保再启动等多种措施后，外部电网故障对生产影响已经较小。

6 下一步措施和建议

目前国际上没有统一的衡量电压暂降的指标及其管理的标准，也没有对电力系统电压暂降现象的限值标准；对于我国而言，目前的国标只有设备的抗扰度实验，没有针对我国电网的特点的指标和评估体系及限值。

经综合分析，电压暂降导致北海石化部分电机跳闸的问题，需电网侧和用户侧同时采取措施，才能予以根本解决。

参考文献

[1]赵丽惠.提高供电可靠性方法研究.中国新技术新产品