石化环氧乙烷eoeg乙二醇eoeg系统改造工程电气设计说明大学论文.docx
《石化环氧乙烷eoeg乙二醇eoeg系统改造工程电气设计说明大学论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石化环氧乙烷eoeg乙二醇eoeg系统改造工程电气设计说明大学论文.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
石化环氧乙烷eoeg乙二醇eoeg系统改造工程电气设计说明大学论文
1.总则
1.1目的
为统一本专业在工程设计工作中的设计原则、设计标准，统一设计文件的内容深度，特制定本规定。
1.2适用范围
本规定适用于中石化扬子石化环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）系统改造工程电气专业设计文件的编制。
本项目的设计承包商均应执行本规定。
本规定若有不完善之处，可参照执行相关的国家、行业及公司内部的标准、规范和规定。
本规定执行过程中，当出现下列情况时各设计承包商有义务提出修改或补充的建议，经寰球公司确认后生效：
a.
（1）完善或修订某条款时；
b.
（2）执行指定规范产生矛盾时；
c.（3）遇特殊情况不能执行某条款时。
当设计承包商必须采用行业标准、规范或习惯做法时，经寰球公司确认，不与本规定产生矛盾时，方可使用。
2.项目概况
中国石化扬子石化乙二醇/环氧乙烷系统改造工程由两大部分，乙二醇装置改造和新建环氧乙烷反应系统组成。
3.设计基础数据
3.1厂区基础资料
厂区气象条件、工程地质条件、水文地质条件、大件运输条件等参见项目厂区基础资料文件。
3.2专业基础数据
名称
数据
用途
极端最高温度（℃）
43
极端最低温度（℃）
-14
年平均温度（℃）
15.4
计算变压器选择
年最高温度（℃）
一般电工装置在考虑可靠性和发热影响时选用
年最低温度（℃）
一般电工装置在考虑可靠性和发热影响时选用
最热月平均温度（℃）
28.2
用于温度变化幅度较小的环境（如通风不良且无热源的坑道）选择电气设备
最冷月平均温度（℃）
1.9
于温度变化幅度较小的环境（如通风不良且无热源的坑道）选择电气设备
最热月平均最高温度（℃）
选择允许短时过载的电工产品（如导体和一般电气设备）的依据
夏季通风室外计算温度（℃
变电所、控制室
冬季室外通风计算温度（℃）
变电所、控制室
夏季空调室外计算湿球温度（℃）
28.5
变电所、控制室
冬季空调室外计算温度（℃）
变电所、控制室
最热月地面下0.8米处土壤
平均温度（℃）
地下水位深度（m）
枯水期5-10
丰水期2-5
地下敷设电缆设计
年平均雷爆日（日/年）
34.4
防雷装置设计
年最多雷爆日（日/年）
防雷装置设计
地震烈度（相当麦卡里）
7度
一般电气设备选择
年平均相对湿度（%）
82
一般电气设备选择
海拔高度（m）
一般电气设备选择
4.设计依据
（1）扬子石化公司提供的基础资料。
（2）中国寰球工程公司编制的“中国石化扬子石化乙二醇系统改造工程可行性研究报告（修改版）”。
（3）中国寰球工程公司编制的“中国石化扬子石化乙二醇系统改造工程初步设计相关文件”。
（4）中国石化扬子石化公司与中国寰球工程公司之间签署的中国石化扬子石化环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）装置设计服务合同。
（5）与专利商（SD）签订的技术附件。
（6）与扬子石化及各分包设计院历次协调会议纪要。
5.设计范围
本工程电气设计的范围包括中石化扬子石化环氧乙烷/乙二醇（EO/EG）系统改造工程界区内的供配电、动力、照明、接地和防雷的设计。
它们包括以下各单元：
（1）老乙二醇装置改造（代号为A03），环氧乙烷冰机厂房；
（2）新增EO反应系统（A01）及精制单元（A02）
（3）新增变电所等（C01）。
EO/EG装置的35kV进线电源引自扬子石化220kV变电站，由业主负责35kV进线电缆的敷设及走向设计并引至本新建变电所35kV开关柜进线上桩头，本设计只预留35kV系统进线电缆在变电所内部的桥架通道。
35kV进线电缆及桥架的总体走向不在设计范围内。
6.设计基础
6.1电源情况
（1）新增变电所的供电电源
新增变电站所需的两回路35kV电源引自扬子石化220kV变电站的35kV系统不同母线段，35kV电源电缆沿厂区电缆桥架敷设至本变电所35kV进线柜。
本设计只预留35kV系统进线电缆在变电所内部的桥架通道。
35kV进线电缆及桥架的总体走向不在设计范围内。
（2）事故应急电源
本装置事故电源计算容量为193.45Kw,应业主要求原循环水站变电所内的柴油发电机移至本次新建变电所柴油发电机房内。
原柴油机输出功率为~380V,400kW满足本次设计需要,故本装置采用400kW柴油发电机组作为事故应急电源。
6.2设计基础条件
（1）电压等级、电源系统接地方式及偏差范围
35KV（进线电源）交流三相三线制，电压偏差范围±5%。
6KV交流三相三线制，中性点不接地系统，电压偏差范围±7%。
380/220V交流三相四线制，中性点直接接地系统,TN-S
DC220V不接地系统
（2）电气设备按下列规定选择电压等级（特殊设备可例外）
＞160KW电动机6KV3相3线50Hz
≤160KW电动机380V3相3线+PE线（无漏电保护时）50Hz
对于有变频调速要求的电动机，当容量在400kW以下时仍采用380V电压等级；当容量在400kW以上至800kW时可采用制造商推荐的电压等级（如660V）。
电动阀（≥0.37kW）380V3相3线+PE线50Hz
低于0.5kW非工艺电机220V1相2线+PE线50Hz
电动机控制回路220V1相2线50Hz
照明系统380/220V3相4线50Hz,TN-S
检修电源系统380V3相4线+PE线50Hz,TN-S
方便插座220V1相2线+PE线50Hz
交流仪表电源和控制电源220V1相2线50Hz
中压开关柜控制电源DC220V2线蓄电池供电
新增变电所的低压进线、母联控制电源DC220V2线蓄电池供电
7.供电系统设计
7.1设计原则
电气设计和安装应符合国家及石化行业相关的法规和标准规范要求。
电气设备应满足厂区气候条件和环境影响。
电气设计和安装必须保证供电的可靠性和工厂运行的安全性及操作维护方便性。
电气设计和设备的选择应遵循节能，环保，安全，经济的原则。
按照规范及项目近期发展，适当考虑备用量。
另外，还要考虑本工程3年一大修的周期。
设计过程中，有关规范和标准更迭时，原则上应执行新颁布的新版标准。
对成套引进部分，或配套引进设备设计，执行引进国家有关规范和标准，若与我国规范和标准有冲突时，应执行较为严格的规范和标准。
7.2用电负荷等级和负荷计算
用电负荷等级按《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）和《石油化工企业生产装置电力设计技术规范》（SH3038-2000）有关规定划分。
电气负荷计算采用需要系数法或轴功率法计算用电负荷。
7.3系统构成
由于本装置用电负荷大部分是二级以上负荷，因此供电系统需要双回路电源。
关于装置新建变电所的进线电源，前文已说明分别来自扬子石化220kV变电站的两个35kV母线段。
EO/EG装置变电所的6kV及380V配电装置皆为单母线分段接线，并以放射式结构向工艺装置电气设备供电。
在正常运行时，装置变电所的两段母线均为分列运行。
并在进线、母联处装设电源备自投装置，以减少供电中断时间。
当一回电源故障失电时，母联开关将自动闭合并将其负荷切换到另一条进线上。
当电源在几秒内恢复后，这些负荷将按照工艺要求分批再起动，以避免因同时起动造成的母线电压超过允许压降。
检修时，电气连锁使负荷在不停电的情况下转到由另一条母线段的电源供电。
EO/EG装置中循环气压缩机的电机功率为5800kW，经过大电机启动计算,提出如下方案:
1.选用25000kVA的变压器,电机的启动电流是额定电流的5.7倍,启动压降为14.6%,满足了系统的启动要求,用25000的变压器供电时大电机可以采用直接启动的方式。
2.选择25000kVA35/6.3的电力变压器,把外单位供电的循环水变电所、老区改造及新建循环水系统负荷整合到本次新增变电所的负荷大概为3367kVA.
3.本工程的负荷是9455kVA,加上需要整合的循环水的负荷3367kVA,总量为12822kVA.
对一级负荷中特别重要负荷的供电方式，如仪表DCS系统的电源，采用不中断电源装置（UPS）供电；对火警电源、通信电源、中压柜控制电源采用直流电源供电；对动力类特别重要负荷及应急照明采用应急电源系统（柴油发电机）供电。
上述措施的采用，使电源系统出现故障时，生产装置和重要设备能够安全、稳妥、有序地停车。
7.4功率因数补偿原则和补偿方式
（1）根据工艺装置的负荷特点，功率因数补偿采用电容集中补偿原则，要求各装置变电所6kV侧、0.38kV侧功率因数≥0.95。
低压功率因数补偿采用自动功率因数补偿器自动补偿.中压用手动补偿.在母线上集中补偿.
7.5谐波控制
应首先对谐波源进行限制和治理，对6kV和0.38kV系统单台换流设备首先要求制造商：
“不向电网注入谐波分量”，若设备不能满足要求，则根据《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549-95）的规定，将换流设备注入电网的各次谐波电流值控制在规范要求的范围内。
在预见到谐波电流较大的情况下，可以考虑应用谐波抑制装置。
7.6电压降和电压偏差控制指标
（1）母线压降
在电气系统处于最小运行方式时，各装置配变电所6kV母线及380V母线上的电压降控制指标如下（系统标称电压）：
1）电机正常起动时：
10%
2）电机再起动时：
15%
3）大型电机不频繁起动时：
15%
（2）用电设备端子电压偏差允许值:
1）电动机--正常情况下：
-5%~+5%
--少数远离变电所:
-10%~+5%
2）照明--一般工作场所：
-5%~+5%
--远离变电所的小面积工作场所:
-10%~+5%
--应急照明、安全特低电压供电的照明:
-10%~+5%
--道路照明:
-5%~+5%
7.7新建变电所
7.7.1新建变电所位置的确定
变电所的布置应在满足防爆、防火安全距离的前提下，接近负荷中心并使出线方便，有扩建发展的余地，有和生产装置同时检修的可能，尽量位于主导风向的上风侧，并考虑施工、运输方便，尽量避免西晒。
7.7.2变电所型式
（1）变配电装置为户内布置。
电缆穿墙敷设或开关柜底部电缆进出口采用带模块化电缆封堵系统进行封堵。
（2）35/6kV、油浸电力变压器为半封闭布置，单独设置变压器室，6/0.4kV干式变压器，单独设置变压器室。
低压侧采用密集母线穿墙引入。
（3）变电所除设电缆夹层、配电设备间和控制室外，尚应设置适当的备品间及辅助设施。
（4）电缆夹层梁底净高一般不低于2.2m。
（5）若装置配变电所有可能临界于爆炸危险附加二区环境内，则要求一层地坪应高出室外地坪0.6m以上，采用电缆沟时，尚应考虑室内电缆沟的要求。
正常环境变电所地坪（含电缆夹层）比室外抬高至少0.3m。
7.7.3配电装置布置
（1）35kV配电装置均选用SF6绝缘封闭式开关柜，内设SF6气体绝缘断路器及微机监控和保护装置。
35kV配电装置的220VDC操作电源采用铅酸免维护电池直流电源装置。
（2）6/10kV配电装置均选用金属铠装型中置移开式成套开关柜，内装真空断路器（采用弹簧操作机构）及微机监控和保护装置。
6/10kV配电装置的220VDC操作电源采用铅酸免维护电池直流电源装置。
（3）380V配电装置均选用低压抽屉式成套开关柜，采用220VAC操作电源，进线及母联开关采用直流220V操作电源。
（4）应业主要求中压配电室每段母线应予留3~4台备用柜和10~20%的备用柜位置。
低压配电室每段母线应予留2~3台备用柜位置和10~20%的备用回路。
7.7.4对建筑物的要求
（1）变压器油量为1000kg及以上的变压器室，应设挡油坑。
（2）高、低压配电室及控制室和各种辅助房间的内墙应抹灰刷白。
地（楼）面为耐磨地面。
配电室、电容器室及变压器室的顶棚以及变压器室的内墙应刷白。
（3）变配电所的控制室、配电装置室和变压器室的门均应向外开，当前三者之间有门时，门应向低压侧开启。
（4）配电装置室的通风窗应有防止小动物进入的措施，门为防火门、窗为塑钢材质。
（5）控制室、配电装置室应采用自然采光。
（6）电缆沟和备用柜位采用花纹钢盖板，盖板应平整、平稳。
（7）电缆夹层采用实体墙封闭。
高、低压配电室、值班室、控制室及UPS室等设分体式空调。
（8）控制室、配电装置室和变压器室,不应有与其无关的管道通过,与其有关的管道穿墙和楼板的孔洞应用耐火材料严密封堵。
（9）变配电所建筑物的防火等级，除油浸变压器室为一级外，其它均为二级；进出变电所的电缆口、设备与电缆夹层间应隔离密封，备用位置用防火堵料密封后加钢盖板。
（10）有人值班的配变电所按要求设行政电话和调度电话。
（11）配变电所应符合有关消防规范和当地消防部门要求，设移动消防设备。
变电所配电室、电缆夹层、控制室、电容器室等应设火警温度和烟感探测器，此外，电缆夹层和电缆隧道还应敷设感温电缆。
值班室、控制室设火灾报警按钮。
7.8微机监控系统
本工程新建变电所设置功能齐全、可靠性高、结构紧凑、操作简单的微机综合自动化系统；微机综合自动化系统应集保护、控制、监测通讯为一体，软硬件的配置应采用当前国内外行之有效的主流产品。
结构上采用分层分布式。
具体地说，它由分散保护控制单元，站控层（Substation）的智能控制单元，工厂层（Facility）的后台监控系统组成
装置变配电所监控及保护单元采用分散、分布式单元结构。
35kV、6kV馈出线监控及保护单元安装在开关柜上（间隔层）。
新建变电所设置站控层（Substation）的监控机。
本工程微机综合自动化系统采用分层分布式的结构，其终端综合保护装置应为数字式模块化结构，直接安装在开关柜门上，各综合保护装置和主机间采用开放型总线，易于信息交换和各种指令传递。
微机综合自动化系统除在各开关装置控制单元保留紧急手动操作跳闸、合闸的手段外，其余全部保护、控制、监视、测量和报警功能均通过综合自动化系统完成。
本工程微机综合自动化系统应满足以下要求：
可实现35kV、6（10）kV配电系统各类电气设备及线路的保护，适用于各种接地方式；应采用交流采样技术，实时采集各种开关量、模拟量（电压、电流、频率、温度）和脉冲量（有功、无功功率）；具有完善的自检体系和事件记录，谐波分析功能；相应的保护功能。
能满足供电系统在各种运行工况下，连续长期地可靠运行；具有良好的人机界面，能实现就地和遥控转换。
就地操作（修改定值、参数和保护的投入、退出等）应设有授权口令和或位置闭锁开关；监控主机（上位机）应能接收所有状态量、测量值、电度量、继电保护工况和动作信息等，并对其进行分类、存储、显示、打印、报警，同时根据各种级别实现不同权限的远方或所内控制、参数设置和遥调的功能：
⑴显示动态模拟图：
在一次系统接线图上实时显示V、I、P、Q、kWh、kVarh、F、COSΦ、谐波、直流电压、直流电流、温度及各种遥信量（刀闸状态、保护信号、接点状态、变压器分接头位置等）。
⑵负荷曲线、电压及电流柱形图和统计报表的显示打印。
⑶故障报警、历史数据的保存和查询、电量分时管理、操作权密。
⑷显示保护动作的结果、记录的信息、时间等。
⑸故障诊断和故障录波，帮助系统，操作票的生成及五防闭锁系统。
以及根据业主要求的其他功能。
可预见的信息量如下：
（1）测量及控制
1）模拟量输入：
Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc，频率。
2）计算量：
有功功率、无功功率、功率因数。
3）开关量输入：
断路器、刀闸、地刀状态位置以及相应的报警状态等。
4）控制量：
断路器的控制输出。
5）脉冲量：
电度表的脉冲输出或通过智能表通讯采集。
6）数据量：
电度表的数据量输出。
（2）保护装置（详见下节）
（3）电压和功率因数调整
当母线电压和进线功率因数超过设定允许范围时，调整主变压器的有载调压开关和投切补偿电容器。
设置电气SCADA系统，主要实现变配电系统设备的监控。
在装置变电所能够对本变电所的开关设备进行遥控操作及进行参数设定。
设置智能电机监控系统，主要实现电动机的监视和控制。
所有电动机能够由工厂的中央控制室操作员在操作站上进行控制和监测。
操作员能够通过各自DCS系统控制电机的启动、停止，查看电机的运行状态和报警信息。
设备维修部监测中心对智能电机系统只监测不控制。
配电自动化系统SCADA、电机智能监控系统都和DCS经光纤通讯。
配电自动化系统的信息根据需要有选择的经光纤传送到DCS。
电动机的启停及状态通过通信方式与DCS联系。
安全仪表系统联锁停车通过硬连接加以实现。
关于电气SCADA系统和电机智能控制控制系统需要在后续工作中出具更为详细具体的专版文件。
7.9继电保护和自动装置设置原则
继电保护的配置原则上按照《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/T50062-2008）设置。
7.9.1一般规定
配电系统中的电力设备和线路，应装设反应短路故障和异常运行的继电保护和自动装置。
电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可再增设辅助保护。
（1）主保护：
满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
（2）后备保护：
当主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。
后备保护可分为远后备保护和近后备保护两种方式。
（3）远后备保护是当主保护或断路器拒动时由相邻电力设备和线路的保护实现后备保护。
近后备保护是由本电力设备和线路的另一套保护实现的后备保护。
（4）辅助保护：
当主保护和后备保护退出或为补充其功能而增设的简单保护。
7.9.2继电保护和自动装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性四项基本要求。
（1）可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作。
为保证可靠性，宜选用可能的最简单的保护方式。
应采用由可靠元件和尽可能简单的回路构成的性能良好的保护装置，并应具有必要的检测、闭锁和双重化等措施。
保护装置应便于整定、调试和运行维护。
（2）选择性是指首先由故障设备和线路本身的保护切除故障，当故障设备和线路本身的保护拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。
为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件（如起动与跳闸元件或闭锁与动作元件），其灵敏性与动作时间在一般情况下应相互配合。
在某些条件下必须加速切除短路时，可使保护装置无选择动作。
但必须采取补救措施，例如采用自动重合闸或备用电源自投来补救。
（3）灵敏性是指在设备和线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。
灵敏系数应根据不利的正常（含正常检修）运行方式和不利故障类型计算。
各类继电保护的最小灵敏系数，不宜低于下表所列数值。
各类继电保护的最小灵敏系数
保护分类
保护类型
组成元件
灵敏
系数
备注
主
保
护
带方向和不带方的电流或电压保护
电流元件和电压元件
零序、负序方向元件
1.5
按被保护区末端短路计算
2
变压器、线路和电动机电流速断保护
电流元件
2.0
同上
距离保护
距离启动元件
距离测量元件
1.5
1.3
同上
中性点非直接接地电力
网中单相接地保护
电流元件
1.5
1.25
用于架空线
用于电缆
零序方向元件
2.0
变压器、线路和电动机纵联差动保护
差电流元件
2
按保护装置处短路计算
后
备
保
护
远后备保护
电流元件、电压元件、阻抗元件
1.2
按相邻保护区末端短路计算
零序和负序方向元件
1.5
近后备保护
电流元件、电压元件、阻抗元件
1.25
按本保护区末端短路计算
零序和负序方向元件
2.0
辅助
保护
电流速断
1.2
正常运行方式下保护装置处短路计算
（4）速动性是指保护装置应能尽快的切除短路故障。
7.9.3保护用的电流互感器的二次侧额定电流选用5A，其稳态比误差不应大于10%，当技术上难以满足要求，且不致使保护装置不正确动作时，才允许较大误差。
7.9.4在正常运行情况下，当电压互感器二次回路断线或其他故障能使保护装置误动作时，应装设断线闭锁装置，将保护解除动作并发出信号。
当保护装置不致误动作时，应设有电压回路断线信号。
7.9.5为了分析和统计继电保护工作情况，保护装置设置指示信号。
并应符合下列要求：
（1）在直流电压消失时不自动复归，或在直流恢复时，仍能重现原来的动作状态。
（2）能分别显示各保护装置的动作情况。
（3）在由若干部分组成的保护装置中，能分别显示各部分及各段的动作情况。
（4）对复杂保护装置，宜设置反应装置内部异常的信号。
（5）用于起动顺序记录或微机监控的信号接点应为瞬时重复动作接点。
（6）宜在保护出口至断路器跳闸回路内装设信号指示装置。
继电保护和自动装置的具体配置应按照国家标准和行业标准的要求进行。
7.9.6具体保护配置
（1）新增变电所主变压器和电源线路的保护
由于新增变电所电源线路为35kV中压柜线路变压器组接线，在35中压馈线柜预留一组电流互感器，采集信号后由业主负责引至上级变电所.在35kV馈线柜上采用微机综合保护器,并设置主变压器的保护,主保护双重化，配置双套纵联差动保护，后备保护采用带时限复合电压闭锁过流保护；配置阶段式零序过流、过压保护，过负荷保护，本体保护（冷却器故障、瓦斯、压力释放、温度），低压侧分支过流保护（低压侧进线断路器）。
（2）6kV电源进线的保护和测量仪表
6kV电源进线的保护采用微机综合保护器；配置定时限电流速断、定时限过电流保护,且具故障记忆及显示、四遥、通讯等功能。
并在进线柜上设置弧光保护,接地保护采用真空断路器式消弧消谐PT柜保护方式.在进线中压开关柜上设可显示电流、功率因数、有功电度和无功电度等参数的多功能电能表；电流互感器二次侧额定电流变电所内部用为5A出变电所的为1A。
（3）6kV母联的保护和测量仪表
6kV母联的保护采用微机综合保护器；配置瞬时电流速断保护，手合或备用自投（ATS）合闸时保护投入，合后保护自动退出，且具有故障记忆及显示、通讯、系统自动恢复等功能。
在中压开关柜上设可显示电流等参数的电流表和电能表；电流互感器二次侧额定电流变电所内部用为5A出变电所的为1A。
（4）6kV电源出线的保护和测量仪表
6kV电源出线的保护采用微机综合保护器；配置定时限电流速断、定时限过电流保护、接地保护，且具故障记忆及显示、四遥、通讯等功能。
在出线中压开关柜上设可显示电流、功率因数、有功电度和无功电度等参数的多功能电能表；电流互感器二次侧额定电流变电所内部用为5A出变电所的为1A。
（5）配电变压器的保护和测量仪表
配电变压器配置短路保护、高低压侧单相接地保护、过负荷保护、温度保护，且具有故障记忆及显示、四遥、通讯等功能。
在中压开关柜上设可显示电流和有功电度参数的多功能电能表；电流互感器二次侧额定电流变电所内部用为5A出变电所的为1A。
（6）中压（6kV）电动机的保护和测量
中压电动机配置短路保护、过负荷、单相接地保护、低电压保护、堵转保护，且具有故障记忆及显示、四遥、通讯等功能。
在中压开关柜上设可显示电流和有功电度参数的多功能电能表；电流互感器二次侧额定电流变电所内部用为5A出变电所的
升级会员 