穆 想， 程远伟

(威德环境科技股份有限公司， 河北 石家庄 050021)

目前，国家供电标准为双电源供电，双电源系指对重要用户在正常或主要供电电源以外增设的第2电源，以作备用[1-4]。化工企业生产的特点是高温高压、易燃易爆、有毒有害以及生产过程连续。当发生事故时，设备非受控停车后，极易导致生产过程紊乱，更严重的会造成物料泄漏、环境污染，甚至发生爆炸事故[5-8]。由此看来，合理安排运行方式尤为重要。

国内某公司(以下简称公司)现有110 kV变电站当初的设计容量可满足现有的1期和2期全部负荷。现在3期甲醇项目(以下间称甲醇项目)的负荷需要新建一个110 kV变电站来提供电源。由于甲醇项目的土建已基本完成，马上要进入调试和试运行阶段，但是新的110 kV变电站还未建成。在甲醇项目试运行期间将一直是临时供电。按照国家供电标准，从安全可靠性考虑，供电设备不能在满负荷下运行，即使在单台设备故障情况下也不能达到满负荷[9-12]。在分析了公司现有的供电系统稳定性、运行方式及承受的能力，并兼顾1期和2期的稳定运行，在甲醇工程试生产顺利进行的基础上，经过科学论证，得出甲醇项目试生产期间公司供电系统的最为合适的供电方案、运行方式及应急措施。

1 甲醇项目供电系统概况

甲醇项目设计有甲醇和空分2个高压变电站，2变电站正常运行时的有功负荷、计算电流及试生产时的估算有功负荷、计算电流如表1所示。甲醇变电站设计进线电缆为2根3×240 mm2交联电缆。主要设备有3用1备4台3 100 kW煤气压缩机，1用1备2台220 kW锅炉给水泵，4台500 kW的循环水泵；还有1根3×50 mm2交联电缆，3台250 kW的高压消防水泵，属于1级负荷。空分变电站设计进线电缆为2根3×150 mm2交联电缆，主要设备有6 000 kW空压机1台 、2 600 kW氧压机1台、520 kW氮压机1台。

表1 甲醇项目变电站负荷情况

2 公司现有供电系统概况

110 kV变电站现有2台25 000 kVA主变，在发电机停机、2台主变同时运行的情况下，最大可以带2×25 000×0.9=45 MW的有功负荷，按设计规范的要求，变压器负荷率要考虑设备启动时的冲击，其长期工作负荷率不宜大于85%。因此，公司2台主变同时长期运行时所带负荷不宜超过38.25 MW。除去现有1期和2期20 MW的负荷，理论上还可以带18.25 MW的有功负荷。考虑到运行方式要求上的平均分配，因而实际上只能带15 MW左右的有功负荷(如变压器长期工作负荷率适当放宽到不超过90%时，实际能带的有功负荷可以到17.5 MW左右，但这时必须保证主变油温不超过85℃)，与试生产时16.3 MW的估算负荷基本相等。在发电机开机的情况下，除去3中变的自耗电，发电机输出给公司电网的有功容量约为10 MW。110 kV变电站和发电机在多种运行方式下负荷状况分析见表2。

在110 kV变电站2台主变同时运行，1期和2期满负荷生产的条件下，汽轮发电机无论是停机还是运行，甲醇项目都可以进行试生产。只不过在发电机停机情况下，只能刚好保证甲醇项目试生产的要求，而在汽轮发电机运行的情况下，可以较好的保证甲醇项目试生产需要，并且在一定程度上还可以进行生产的调节。

表2 110 kV变电站和发电机在各种运行方式下负荷状况分析

3 甲醇调试的供电方案

3.1 甲醇调试、试生产临电接入点的选择

根据甲醇项目所处位置和公司供电系统的实际情况，甲醇项目调试、试生产临时电源可以接入的地点只有3中变和4中变两处：一个方案是甲醇和空分变电站都从3中变出；另一个方案是甲醇变电站从4中变出，空分变电站从3中变出。消防水泵一路用现有的2中变到3期的临电带，因此，暂不考虑此路。

3中变、4中变供电设施状况和允许带载能力见表3。

3.1.1 电源从4中变取 从表3看，如果甲醇变电站临电电源从4中变取，4中变单路运行的带载能力只有783 A，而甲醇试生产时，甲醇变电站的实际负荷加4中变的现有负荷将达到1 020 A，大于4中变的单路允许带载能力。因而4中变单路带甲醇变电站是不可行的。如果4中变两路进线分列运行，一路带甲醇变电所，一路带2期净化运行，从表面上看，每路进线所带的负荷均小于每路进线的允许载流量。但考虑到2期净化设备的实际运行方式，所有负荷不可能集中到一路上，其中有一部分负荷必须和甲醇变电站在一路上，此时的负荷有可能就超过了4中变单路进线的允许载流量。此时若4中变一路进线故障，因其单路进线的带载能力有限，为保证2期净化的正常运行，甲醇变电站就必须停止运行。因此，甲醇变电站临时电源从4中变接入的方案是不可行的。

表3 3中变、4中变供电设施状况和允许带载能力

3.1.2 电源从3中变取 如果甲醇、空分变电站的电源都从3中变取，为确保甲醇调试时尽可能不影响现有装置的正常运行，甲醇、空分变电站的电源都接在3中变的5#母线上，而发电机在4#母线上，3中变的4#、5#母线分列运行。甲醇、空分变电站调试、试生产时的负荷电流在1 kA左右，较3中变单路进线的允许载流量小，所以3中变二路进线带3期甲醇项目调试、试生产是可行的。但如果3中变二路故障，须由3中变一路进线带甲醇项目时，需要考虑两点：① 发电机的发电量可能在3中变就被全部消耗，需供电局许可；② 3中变的母联联络线不是母排，而是2根3×240 mm2的交联电缆，其长期运行允许载流量只有783 A，此时需要限制甲醇项目的负荷大小。

因此，3期甲醇项目调试、试运行的电源全部从3中变5#母线接线是可行的，只是要确保3中变二路进线故障时，一路进线能够带甲醇项目的负荷，运行时就需要在3中变母联处加1根3×240 mm2的电缆。

3.2 相关项目及费用

甲醇调试、试生产临电接入3中变的相关项目及费用见表4。

表4 甲醇调试、试生产临电接入3中变的相关项目及费用

4 供电系统的运行方式及应急措施

4.1 供电系统的运行方式

甲醇项目调试、试生产时，为了保证不影响公司现在的生产状况，总的原则是公司1期和2期负荷和3期负荷分开，即110 kV变电站1#主变带1期和2期负荷，2#主变带甲醇、空分变电所及1和4中变部分负荷。各站具体运行方式如下。

(1) 110 kV变电站：111合带1#主变、112合带2#主变，145断自投退出。501和544合，1#主变带10 kV 4#母线运行；502合，2#主变带10 kV 5#母线运行；545断自投退出。145自投退出是因为现110 kV站是按1期和2期的负荷设计的，带甲醇后可能会超出110 kV的设计容量；545自投退出，是因为如果自投投入，在发电机停机的情况下，若1台主变故障后，另1台主变带1期和2期及甲醇的负荷会造成过负荷运行，使事故扩大。

(2) 1中变、4中变根据站内吸气机的运行方式有以下两种：① 1中变：一路进线211合，234合带10 kV 3#、4#母线，二路进线212合带10 kV 5#母线，245热备，1期净化2#吸气机运行，5#母线负荷控制在3 MW以下。4中变：一路进线241合，245合带全站负荷，242热备。② 1中变：一路进线211合，234合，245合带全站负荷，212、213热备。4中变：一路进线241合带10 kV 4#母线，二路进线242合带10 kV 5#母线，245热备，每段母线各带一台吸气机，5#母线负荷控制在4 MW以下。

(3) 3中变，一路进线231合带10 kV 4#及10 kV 4#甲、5#甲母线，二路进线232合带10 kV 5#母线，245热备，发电机运行，10 kV 4#母线带一期干熄焦变电站，10 kV 5#母线带甲醇、空分变电站。

(4) 2中变、5中变均为一路进线及母联合带全站负荷，二路进线热备状态。

4.2 供电系统故障后的应急措施

(1) 110 kV站2#主变、10 kV 5#母线故障后，甲醇项目执行紧急停车。等故障排除再恢复甲醇项目的正常调试和试运行。

(2) 发电机因故停机后不影响现有生产情况。

(3) 110 kV站1#主变或10 kV 4#母线故障后，甲醇装置应在限定时间内停产，然后用2#主变或10 kV 5#母线带1、2期负荷。

(4) 各用户单位的高压负荷因生产需要倒负荷时，应先经公司主管部门同意，在系统允许的前提下才能倒负荷。

(5) 500 kW及以上的大容量电机启动前，各用户单位需先向公司相关部门汇报，经110 kV站确认系统容量可以满足启动要求时方能实施。

(6) 110 kV变电站加强对主变负荷变化及主变油温变化的监控，确保主变不过负荷运行或者在主变允许的过负荷能力下运行。

5 结 语

在新110 kV变电站未建成投入使用之前，公司目标是在确保公司1期和2期正常生产的同时，保证3期甲醇项目能够正常调试和试运行。当供电系统出现问题后要确保1期和2期的正常生产，甩掉3期的负荷。在运行期间，相关人员要时刻监测运行状况和运行数据，一旦出现异常要及时采取措施，保证公司的正常生产。后期可以根据公司各部门的运行情况，对3期的负荷做适当调整。当然，要加快新建110 kV变电站的建设，争取早日投运。只有这样才能保证公司1～3期的正常生产运行，才能从根本上保证公司的安全稳定用电。在新变电站投运之前，通过科学论证，合理安排运行方式，寻找最合适的措施，才能更好地保证公司供电系统的稳定可靠[13-15]。此方案对大型生产企业在建设初期供电问题的解决提供了很好的借鉴。

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