张洪福

(中国化学工程第十一建设有限公司，河南 开封 475002)

随着我国社会经济的不断发展，人们越来越重视工业企业的智能化进程。其中，化工企业与国民经济和社会发展息息相关，化工企业的发展会更好地促进国家发展。为了推动化工产品发展，人们首先需要确保化工企业安全稳定地运行，而这一前提是安全可靠的能源供应与分配，以确保企业生产所必须的能源需求得到满足。这是近年来化工和配电系统工作人员所需要迫切解决的主要问题之一，因此对其进行研究具有重要的现实意义。

1 化工企业供配电特点

1.1 对供电可靠性要求高

化工企业的设备需要保持长时间连续运行，这对电源可靠性有非常高的要求，一般而言，化工企业通常每天24 h都处于运营状态，在这一过程中除设备维护外，大多数情况下生产设备会保持全天运行，而一旦出现几次电网故障就会导致生产设备的大规模停机，造成大量经济损失的同时，严重情况下可能会导致灾难性事故。因此，化工企业和工作人员需要从供配电系统(电源、总线、线路、变压器、开关)的角度出发，定期对企业的供配电系统进行全面维护，在确保安全供电的同时为化工企业的持续运营奠定良好基础。

1.2 负荷相对平稳

在20世纪90年代初，我国的化工企业的工艺技术存在有很大的不足，这使得化工企业生产的产品规模单一且产量有限，在这一生产力限制下，化工企业的用电设备数量较少且总负荷较低，工程的供配电结构简单。随着国内化工技术的进步，在2000年左右化工企业的生产工艺开始朝着复杂化方向发展，生产集中能力增强，与之相对的企业规模也不断扩大。因此，化工厂的输入功率从原来的35 kV和10 kV增加到110 kV和220 kV，这对负载稳定性提出了更高的要求。

在化工企业的生产过程中，由于电力系统需要适当地补偿功率因数，以免由于功率因数不足而加大化工企业用电负担，并使供配电系统无法正常运行。与其他大型行业相比，化工企业的供配电系统在运行过程中是稳定的，这表现在其日负荷曲线仅略有变化上。

1.3 装置生产能力不断扩容

石油化工企业的主要特征之一是随着其用电规模的不断扩大，生产过程中的电力负荷也随之增加。考虑到在化工企业产品生产过程中，添加新设备或翻新旧设备是非常普遍的情况，因此企业在计划电力能源供应和分配系统时，必须考虑到未来的业务发展和企业规模扩大，以便留有未来的发展空间。否则，由于配电系统的负荷无法满足生产设备要求，则会将阻碍企业未来的运营和发展。

2 化工企业对供电电源的要求

2.1 简洁快速

化工企业的耗电量往往很高，因此必须存在两个或更多独立电源才能满足用电要求，这使得通常情况下工厂的总功率消耗超过了60 MW。技术人员在组件的选择应符合最新的设计规范，并尝试使用具有良好性能和高可靠性的成熟产品。例如，使用具有强大灭弧能力的断路器，压缩空气断路器等来代替油断路器保护等，在此基础上根据环境选择合适的电气设备。对于在爆炸性气体环境中以及工业上通常具有易燃或爆炸性粉尘的环境中运行的电气设备，企业应合理选择防爆电气设备，确保相应的设计规范适用于防爆电气结构，也可以选择相关的防爆电气产品。

2.2 运行有效

在化工行业供的配电系统中，异步电动机通常被用作动力载体，这就是为什么工作人员在系统设计过程中经常考虑异步电动机的功率因数，以及功率补偿相关的技术问题，这是因为在进行功率补偿时供配电系统必须确保变电站主负荷的稳定性，并在几个区域的配电变电站中安装适当的功率因数校正设备。考虑到这种处理防守可确保充电过程的稳定性，因此在通常情况下，大型化学企业会设计自己专用的火力发电厂，以确保产品生产效率并避免大规模停工问题出现。

2.3 供电安全

工作人员在系统设计过程中，必须注意到电力分配过程中的安全性和可靠性。如果工作人员能够确保配电工作效率，则提高了化工生产安全性，并且还确保了电力负载平稳运行。而如果企业的内部电源系统出现故障，则将不可避免地导致工厂完全关闭，并会造成严重损失。此外，在化学企业的生产过程中通常配备有火力发电厂，其供电范围与发电应用需求相对应，在最大程度上确保了化工企业的供电安全。

3 化工企业常见供配电方式

3.1 主变电所直配供电方式

在化工企业中，主变电所直配供电方式通常被认为是主要的供电防守，这一接线方法主要基于双母线和带旁路母线的简单母线。在一些化工企业中往往配置有几个主要的变电站，这些变电站通常设置在企业外部以简化电源配置。因此，企业必须使用电源线为生产单元的变电站供电，在这一过程中企业选择的电源分配方法必须结合企业的实际地理环境和负载值情况，而从主变电站母线到每个设备的变电站的径向形成了主变电站的直接配电模式。这种供电方法的优点是设备集中且易于管理，适合企业进行管理和保护业务，同时对劳动力需求也较低，可以有效节省人力资本。但是，主变电所直配供电方式的缺点是配电损耗非常大且主站电路太多，另外由于从主站分配了多条电缆，因此电源电缆基本上沿着系统管道机架进行铺设，因此会导致配电系统末端的电压波动太大，会严重阻碍企业末端某些电源系统的正常运行。

3.2 多区域配电所供配电方式

通常来说多区域配电所供配电方式是指企业变电站通过电压提供多区域配电的模式，这一方式多用于区域内的配电。在化工企业中电力负荷的地理位置相对集中，而区域配电方式将通过区域配电工厂对每个变电站进行供配电，以确保企业的正常运行。这种配电方式的优点是减少了要传送的电路数量，并且可以集中管理设备，这为电缆设计和将来的电路扩展带来了巨大好处且降低了电缆投资成本。

4 化工企业供配电系统的优化设计要点

4.1 计算负荷

化工公司在工艺生产中具有很强的连续性，因此如果突然停止生产，经济损失将很大。根据《供配电系统设计规范》(GB50052)和《石化公司生产厂用电力设计技术规范》(SH3038)，大中型化学产品在生产过程中预备电源处于待机模式，如果电源不完全切断，预备电源则仍然可以满足其他电源要求。除了整个生产工厂的要求外，员工还必须了解短路电流的计算，以便选择最合适的电气设备来检查电源系统的运行效率，然后才能计算出运行情况和继电保护装置的效率。应当指出的是，电源和配电系统的短路电流计算必须非常准确，并且必须结合系统提供的短路数据和参数进行计算，可以在每个点提供三相短路电流解决方案。

4.2 确定化工企业供配电电压等级

工作人员在确定化工企业供配电电压等级时需要考虑化工企业负载增加情况，并比较高压和中压配电网的故障解决方案，同时还必须努力缓解技术压力并简化技术应用条件，才能够选择出具有最佳质量和适用性的方案。

4.3 选用适宜的高低压电气设备

在化工企业的生产过程中，绝缘子、避雷针、断路器等设备都将直接影响到变电站的内部可靠性。这就要求技术人员结合实际需求进行选择工作，并使用精确的测试来阐明设计基本要求，并参考设备材料表和整个变电站设计主图。例如，在设计过程中考虑到大型化工公司生产的大量异步电动机，变电站母线的短路容量和变压器容量不应太大，否则无法选择电气设备，在低于此值时6 kV系统应将变压器容量调节至31 500 kVA，10 kV系统应将变压器容量调节至500 000 kVA，而母线则可以分段以减小变压器各部分的短路容量。例如，双电源用于单模式电源和配电，控制变压器具有相同的容量，低压侧通过母线和断路器形成环形布线，以提高灵活性和可靠性。

4.4 对功率因数进行补偿

工作人员在根据《国家供电和电力条例》中的规定设计供配电系统时，首先需要确保用电者的功率因数≥0.9。在这一过程中如果化工企业使用的驱动设备具有大型同步电动机，则设计人员必须在此过程中使用固定形式的励磁电流提供无功功率，以优化功率因数并确保电源和配电系统正常运作，只有这样设计方案才具有较强的可行性和科学性。

4.5 做好防雷接地措施

工作人员在设计化工企业的电源和配电系统时，还应考虑使用防雷设备。此外，工作人员应严格执行化学企业的防雷接地要求，并根据生产工艺和管道要求来制造防静电接地设备。此外，工作人员还需要确保防雷接地体与接地保护及工作设备连接，该接地网络连接到整个工厂的接地网络，并且符合《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)的要求，就能够达到较为良好的防雷接地效果。

5 结语

在化工企业的生产过程中配电系统的运行是不可或缺的，考虑到大型化工企业的运作时间相对较长，因此必须要确保配电的稳定与安全，并在绝大多数情况下会保持供电系统的有效运行。此外，化工企业供配电系统设计还需要对企业未来发展保留一定的配电调整空间，只有这样才能够为企业将来实施设备转换和生产规模扩大奠定技术基础。