石油化工企业消防用电的供配电设计探讨

李二郎福

摘要：合理设计电气供配电系统，保证消防用电的可靠性是预防火灾发生的重要措施之一。本文论述了石油化工企业消防用电的供配电设计。

关键词：石油化工;消防用电;供配电设计

火灾事故不仅危害石化企业的人员及财产安全，而且易引发爆炸等重大安全事故。因此，预防火灾事故，确保人身和财产安全，防止爆炸等次生灾害，在工程设计中尤为重要。设计中应采取适当的技术措施，防止火灾的发生。电气专业可通过合理确定消防用电负荷等级，正确设置柴油发电机、柴油泵等第二动力源，优化切除非消防电源措施等，完善供配电系统设计，保证消防负荷供电的可靠性。

一、石化企业供配电特点

1、可靠性要求高。对连续运行的石化企业来讲，其对供配电可靠性要求较高，仅仅几个周波的电力系统发生相应故障，就可能会导致较大规模的装置设备停止运转，甚至引发灾难性结果，所以对供配电系统可靠性要求高。

2、安全性要求高。对电力系统的控制方法拟定及电气设备的选择，安全性有其重要影响。石化企业持续壮大规模，除提高经济效益外，还要加强安全机制的完善程度。石化企业中易燃易爆品较常见，在生产阶段极易发生安全事故，因此供配电系统设计及安装时，需注意防火，确保系统的安全性。

3、启动难。石油化工企业多采用大型电动机，虽然大型电动机启动次数少，但其所需启动时间长，这对供配电系统影响较大。另外，石油化工企业一般有自备热电厂，一些大规模用电的公司可提供保安电源和一定的负荷，如果电力系统有故障，热力系统中的装置会停止用汽，这将会引起大面积停电。因此，石油化工企业需解决启动难这一问题。

4、负荷以异步电动机为主。石化企业的负荷主要是以异步电动机拖动的风机、压缩机及隔爆或增安型异步电动机拖动的机泵为主。由于石化企业供配电系统内具有大量异步电动机在运行，因此，应对其功率因数进行有效的补偿。当采用电力电容补偿时，电力电容器组宜安装在主变电所、多区域配电所或多区域变电所内，因这些变电所内的负荷相对平稳，而且可缩短装置变电所故障时的备用电源自动投入时间。

二、石油化工企业对供电电源的要求

石化企业的负荷通常大于60MV，具有110kV和220kV两个独立的电源供电系统。其运行方式可划分为双电源单运行和双电源双运行两种方式。双电源单运行是指只有一个供电电源运行，另一个电源在故障时自动投入，保证供电的持续性，其换电操作方便，但容易造成企业生产紊乱。双电源双运行是指两个电源全部运行，其特点是某一个电源停电时产生的影响很小，但换电倒闸操作起来复杂。

三、消防电源的选择

《石油化工企業设计防火规范》GB50160中指出当仅采用电源作为消防水泵房设备动力源时，应满足《供配电系统设计规范》CB50052所规定的一级负荷供电要求，一级负荷供电要求为：应由双重电源供电，当一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏。以某工程消防水泵为例，一路电源采用ZR-YJV22-0.6/1KV-4*150+1*70型阻燃电缆埋地敷设至消防泵双电源切换控制柜，另一路由柴油发电机引入，此两路电源可满足消防泵供电要求。以此项目为例，介绍了消防泵的电源选择、双电源切换、启动方式、电缆敷设中应注意的问题。

由于柴油发电机组的容量较大，可并机运行且持续供电时间长，还可独立运行，不与地区电网并列运行，不受电网故障的影响，可靠性较高，尤其对某些地区常用市电不是很可靠的情况下，把柴油发电机作为备用电源，既能起到应急电源的作用，又能通过低压系统的合理优化，将一些平时比较重要的负荷在停电时使用，因此在工程中得到了广泛的使用。但柴油发电机组的推广也带来诸多问题：占用面积大，储油间本身是一个火灾隐患，还需对其进行防火处理，其次，柴油发电机组带来的噪音、振动、排烟、通风、防潮、防冻问题也很严重;再次，在某些场合，对允许中断时间要求较高的情况下，柴油发电机的启动时间一般在15s以内，柴油发电机作为应急电源是不能满足允许中断时间要求的。

与柴油发电机相比EPS有如下特点：启动时间小于1Oms，运行及后续的维护相对而言较简单，可在无人值守情况下较长时间内安全运行，还可利用计算机进行远程监控，而柴油发电机则需专人看守，定期开启、保养和维护，EPS使用时无排气、无排烟、无噪音、无振动、无公害，短时过载能力强，对供电设备及其自身在实际运行时具有较好的保护功能，与所服务的设备功率匹配比要求低，一般选择1：1即可，因此可节约初期的投资成本，而柴油发电机自身过载能力较弱，不管对其自身还是供电设备来讲保护功能较差，与所服务的设备功率匹配比要求高，一般为1：1.4，因此初期投资成本高。

本项目厂区规模小，建厂资金并不充裕，选用的柴油发电机作为应急电源，如厂区自身发展前景好、资金投入到位，设计人员可采用EPS取代柴油发电机作为应急电源是可行的。

四、双电源切换及消防泵电机启动方式

《石油化工企业设计防火规范》CB50160规定：重要消防低压用电设备的供电应在最末一级配电装置或配电箱处实现自动切换，也就是说仅仅是双电源已不能满足消防负荷的要求，实现双电源自动转换才是关键。

双电源切换方法为一路市电，一路自备电源分别引出一路低压电源至双电源自动转换开关，一路常用，一路备用，当常用电突然故障或停电时，通过双电源转换开关自动切换到备用电源上。该类自动转换开关通常分为CB级和PC级，CB级具有短路保护功能，PC级不具备保护功能，但具备较高的耐受和接通能力，保证了消防负荷的供电可靠性，近来用双电源切换的主流是一体式自动转换开关，此类电源转换系统是集开关与逻辑控制于一体，无需外加控制器，真正实现机电一体化的自动转换开关。该开关不具备电流保护功能，属于PC级转换开关，其一般转换时间较小，开关切换驱动采用电机驱动，切换平稳可靠，开关带有机电联锁装置，可实现自投自复、自投不自复、失压、欠压、断相保护、手动一自动转换、延时控制等，大幅提升了双电源自动转换的可靠性。

在厂区发生火灾的事故情况时，除消防设备的供电回路需保证供电外，其它负荷均已强行切断电源，事故时变压器专供消防负荷，本项目设计消防泵配电与消防泵房相邻，配电线路段、压降小，电动机可直接启动，直接启动的优点是启动设备和二次线路接线简单、所需电器元件少、故障率低、维护简单、经济投资少，当在实际情况不能满足直接启动要求时，设计者需选择降压启动，现今由于软启动器的迅速发展及技术日趋成熟，在消防电动机降压启动方式上优先选用软启动方式。

五、电缆敷设

消防泵房通常独立设计，与开闭所或配电室的距离较远，而消防泵要求至少双回路电力供电，设计人员参考旧的图集和规范，部分建设单位、施工单位从节约成本方面考虑，选用普通电力电缆。因此，必须学习领会新的设计规范，《电力工程电缆设计规范》GB50217明确规定：“在外部火势作用一定时间内需维持通电场所或回路，明敷的电缆应实施耐火防护或选用具有耐火性电缆，消防、报警、应急照明、断路器操作直流电源和发电机组紧急停机的保安电源等。”对消防配电线缆的选用做出了明确规定，否则过低标准的选用普通电缆会给工程带来隐患。在实际设计中，设计人员应严格遵守相关规定，对消防配电电缆的选择方面，要严格要求选用耐火等级高的电缆及线路的防火防护保护。

参考文献：

[1]马敏.浅谈石油化工企业供配电系统设计[J].化工管理，2015（08）.

[2]董云鹏.石油化工企业消防用电的供配电设计探讨[J].电气应用，2017（20）.