天然气净化厂机泵晃电分组合理再启动

1.目的

天然气净化厂（以下简称净化厂）脱硫工艺主体装置和配套辅助装置使用的机泵设备众多，其中贫液循环泵设备功率较大，属于工艺流程的关键设备，参与净化厂SIS系统联锁，对其供电可靠性和稳定性要求较高。净化厂电力系统受雷电、电网故障等的影响，不可避免地存在着电压暂降和短时中断等晃电现象。为了确保净化厂生产装置的连续运行，对关键机泵设置了晃电再启动功能，但大量机泵同时再启动，需要的启动电流较大，有可能造成电力系统电压急剧降低，甚至导致变电站总开关过流保护动作而跳闸，进而造成全厂停电停产。因此有必要明确限制机泵设备再启动的最大允许容量，并以此指导净化厂合理分配机泵再启动的数量及批次。

2.方法

机泵允许再启动容量主要控制指标为系统母线电压水平，其与电网短路容量、电动机等效启动容量和已接负载密切相关。因此研究机泵允许再启动容量，需要对机泵再启动时母线压降进行分析。

通过建立电路模型，发现母线电压暂降可以采用电源侧等效阻抗和负载侧等效阻抗串联电路来进行分析。因此通过控制净化厂变电站配电母线电压水平，采用串联阻抗分压原理可以反算负载侧等效阻抗参数，进而计算净化厂机泵允许再启动容量和参与再启动机泵的总设备功率。电动机自启动时母线电压计算公式如下：

式中SM表示成组自启动机泵等效容量标幺值；U0表示母线空载电压标幺值，取1.05；Um表示电机自启动时母线电压标幺值；X表示电源侧阻抗标幺值（含变压器）；SL表示母线已有负荷标幺值；K表示电动机组等效自启动电流倍数。

某净化厂机泵启动时允许母线电压暂降百分数为85%，晃电结束后机泵再启动时母线负荷约0.8 MVA，机泵再启动电流倍数按5倍考虑，为了简化电路模型，等效阻抗参数推荐采用标幺值法，基准容量取变压器额定容量，基准电压取母线平均电压，经计算允许成组再启动电机总功率如表1所示。

表1 某净化厂成组机泵再启动允许容量计算数据表

3.效果

某净化厂根据确定机泵允许再启动的最大容量，明确了关键机泵再启动的数量以及批次，结果如表2所示。

表2 某净化厂允许再启动机泵相关数据表

较之于以往根据个人经验进行再启动负荷估算，基于该项研究获得的净化厂电力系统允许再启动机泵容量，合理分配机泵再启动的数量及批次，实现了净化厂关键机泵再启动数量的摸索探底。该项研究成果可以有效控制多台电机同时再启动冲击电流，极大地缓解了净化厂电力系统母线电压的波动，避免了净化厂电力系统发生总开关过流跳闸事故，提高了晃电结束后净化厂恢复生产的速度；同时净化厂部分机泵设备的合理再启动，还可以降低操作运行人员40%的劳动强度、降低50%的误操作风险、降低50%的安全事故发生率。