陈冠杉，杨东升，陈忠培，高晓根，黄 志，何 熨

（1.中国石油西南油气田公司天然气研究院，四川成都 610213；2.中国石油西南油气田公司天然气净化总厂，重庆 401147）

1 天然气净化厂电气系统现状

天然气净化厂电气系统接收上游电网提供的电源（通常为35 kV，部分使用110 kV、10 kV 等级电源），通过电力变压器降压至10 kV，分别提供给高压用电设备（如10 kV 机泵）和下一级电力变压器，再有由电力变压器降压至0.4 kV 提供给全厂低压用电设备使用。

整个电气系统主要包括供配电系统和各类用电设备，为全厂提供安全可靠的电力供应，保障生产装置长期稳定运行的作用[1]。其中主要设备有：①线路部分：杆塔、架空线路、电缆、断路器、隔离刀闸、避雷器及各种附属设施等；②厂内部分：供配电设备：变压器、断路器、隔离开关、高低压开关柜、UPS/EPS、电缆、电力综合自动化系统等；③用电设备：各类电机、仪表、照明等用电设备。

根据SY/T 0033—2009《油气田变配电设计规范》SY/T 10011—2006《油田总体开发方案编制指南》GB 50052—2009《供配电系统设计规范》等规范要求，天然气净化厂用电负荷为一级（处理能力≥400×104m3/d 的天然气净化厂、为重要用户提供天然气的净化厂），采用双电源供电模式，供电电压等级6/10 kV、35 kV、110 kV 等。天然气净化厂通常采用单母线分段接线方式作为电气主接线。

此种接线方式的特点是通过断路器和隔离装置将母线分为两段（I 段和II 段），每段母线各引入一路电源，主要优点在于两母线段可以分段运行，也可以并列运行；重要用户可用双回路接于不同母线段，保证不间断供电；任意母线或隔离开关检修，只停该段，其余段可继续供电，减少了停电范围，如果同时调整运行/备用机泵，可以保证天然气净化生产连续进行，不受母线、电源、开关柜等检修影响。

目前天然气净化厂电气系统通常为一年一修，检修时间和生产装置停产检修时间一致[2]。电气部分总的检修费用一般占净化厂总检修费用的5%～10%，检修项目占全部检修项目的10%～13%。某净化厂检修费用如图1a）所示，检修项目情况如图1b）所示。修时间安排上，部分对装置生产无影响的项目安排在日常生产过程中进行，如电机、照明系统的检维修等；高压设备、配电屏柜、综自系统等检维修与装置检维修同步进行。

图1 某净化厂检修费用和项目情况

2 净化厂电气系统三年一修制约因素

要实现天然气净化厂电气系统三年一修，主要存在法律法规要求、设备定期检修要求以及人员要求3 个方面的因素；

2.1 法律法规方面

2.1.1 国家法律

根据DL/T 448—2000《电能计量装置技术管理规程》等相关目录要求，供电系统使用的计量用电度表、测量用电流/电压互感器、试验用电阻测量仪等仪器仪表需进行定期检定。

据统计，目前西南地区的天然气净化厂，Ⅱ/Ⅲ类电能计量装置较多，需要每年开展1～2 次电能表检定工作，检定期间可能造成线路暂时性停电。但经统计，在实际操作中未出现过因开展此类检测工作而导致的停电作业。原因主要包括：供电部门在净化厂开展停产检修期间开展相关工作、采用技术手段不停电更换相关表具等方式。

根据GB/T 21431—2015《建筑物防雷装置检测技术规范》相关要求，投入使用后的防雷装置实行定期检测制度。防雷装置应当每年检测一次，对爆炸和火灾危险环境场所的防雷装置应当每半年检测一次。对于定期检定仪表和防雷检测等项目，因其不需净化厂停产均可以实施，对净化厂正常生产不造成影响。

2.1.2 行业、企业标准

根据现行的行业技术规范DL/T 596—2005《电力设备预防性试验规程》相关条款要求：电机、变压器、电流/电压互感器、高压开关柜、直流屏、套管、绝缘子、电力电缆、电容器、电抗器、避雷器、母线、架空线路、接地装置等，影响天然气净化厂长周期运行的电气系统定期检测项目统计见表1：

表1 影响长周期运行的电气系统定期检测项目统计

注：此表仅列出规程要求定期检定部分内容，大修、小修及其余不定期部分试验要求未列出。

根据AQ 3009—2007《危险场所电气防爆安全规范》要求，净化厂防爆电气设施每间隔3 年开展一次定期检查工作。

综上所述，对法律法规和行业规范要求开展定期检定工作的绝大部分检测项目满足三年一修要求，部分较短检定周期设备，如电机、高压电缆、变压器开关柜、避雷器等设备的检定可以通过切换系统运行方式，按照一段母线运行，另一段母线开展设备预防性试验、维保等工作的方式开展工作，可以避免设备停运造成净化厂供电中断。

2.2 设备方面

电气设备检修主要包括电气设备预防性试验、电力综合自动化系统维护、UPS 保养、变电站和装置现场配电屏柜维护、电机检修、照明维护、防雷接地检修等工作内容。

以某净化厂为例，其投运时间为2009 年，主要电气设备使用超过10 年，已进入设备使用寿命中期，全厂共有电气设备268 台（套），其中变压器5 台、高低压配电柜78 台、电机115 台（其中10 kV 高压电机4 台，0.4 kV 低压电机111 台）、现场成套柜15套；其中大部分设备为一用一备，分别自两段母线出线。其中的蒸汽空冷器、蒸汽冷凝器在生产期间只能允许短时停电；除盐水、给水、污水处理装置在不补水时可停电检修；锅炉及配套设备均设计两用一备能够保证至少一台锅炉满足生产运行。

通过对该净化厂多年电气维保工作的统计（表2），其中：

表2 某净化厂电气维保工作统计

2017 年全年净化厂变电站内设备包括通信故障1 次、35 kV PT 异味检查1 次、0.4 kV 低压母排故障失电1 次（临停检修期间设备检修引起），仅占站内设备检维修次数的4.7%（其余为正常检修试验工作），未造成装置停产。

2018 年全年净化厂变电站内设备包括10 kV 避雷器损坏1次、高压电机保护定值调整1 次、低压母联检查1 次、抽屉柜原件更换6 次，占站内设备检维修次数的6%，均未造成装置停产。

2019 年全年净化厂变电站内设备包括35 kV 母线受潮1次、低压母联机构变形检修1 次、低压室异味检查1 次、抽屉柜原件更换8 次，占站内设备检维修次数的11%，均未造成装置停产；另有一次雷击造成全厂停电。

从3 年变电站内故障情况分析，净化厂电气设备在正常使用过程中设备故障率很低，大部分设备故障可以通过切换备用回路及时进行检修，预防性检修可以满足电气设备的长周期安全运行。如果处理厂检修周期调整为3 年，对供电设备造成的影响主要在于不便开展低压配电柜的一次母线检查、螺栓紧固的工作内容。调查净化厂10 年运维事件统计情况，未发生过低压母线松动导致突发故障；故电气设备三年一修的安全性可以得到保证。

在电气设备检修计划上，对于一用一备、两用一备可以相互切换运行的设备，其检、维修在日常生产间隙期间按照一台检修，其余正常运行/备用的方式完成，不再额外协调停产时间开展专项工作。对只允许短时停运的设备，如蒸汽空冷器、蒸汽冷凝器等空冷设备，目前则需在低温或低负荷时段择机开展检修工作；除盐水、给水、污水处理装置等在该设备生产间隙期间开展检修。在装置全停检修期间，开展部分电气设备检修和试验项目，如直流屏/UPS 检修、进线电源快速切换装置性能测试、电力综合自动化系统维护等工作。

2.3 人员方面

为便于工作管理，目前净化厂电气检修工作内容中除日常检修之外，电气设备预防性试验、高低压开关柜的维护保养、部分电机的维护保养等工作通常集中在净化厂停产检修期间集中开展，检修期间，净化装置停运，净化厂电气专业人员主要工作由保障供电系统正常运行转为主要配合检修单位人员开展站内电气设备预防性试验、检维修保养等工作。

要实现电气系统三年一修要求，目前集中开展的电气设备预防性试验、高低压开关柜的维护保养、部分电机的维护保养等工作需在日常工作中统一安排。检修期间要满足边生产边检修则会带来更多的设备切换、施工时间限制等条件，对施工作业人员的技术能力、安全意识等都提出更高的要求，需要通过加强人员培训、做好施工安全技术措施等方面来保障。

3 结束语

综上所述，天然气净化厂电气系统在法律法规、设备本身和人员准备方面可以实现三年一修的要求，但具体实施过程中，应注意以下6 个方面的问题：

（1）合理规划电气设备、仪器仪表检定计划，使其与净化厂三年一修时间相匹配；对于时间周期短的，应积极与上游供电部门和下游用电单位沟通协调，在做好安全预案和处置措施后，通过切换电源、设备的方式开展检定工作。

（2）做好电气设备运行保障措施。日常生产运行过程中，应该加强电气设备的维护保养工作，实现预防性检修，减少运行期间突发设备故障；对必须在全停电期间才能开展的检维修项目，提前制订好检修计划、准备物资材料和人员安排，在停产期间做好检修工作，保证一个停产周期间的安全平稳运行。制订电力保障专项方案，应对雷雨季节突发极端气候（含暴雨、雷电、大风、暴热等），加强天然气净化装置的电力保障工作。

（3）优化部分关键设备配置。部分净化厂存在单台连续运行设备（如蒸汽空冷器、蒸汽冷凝器），长期不间断运行可能造成设备故障最终引起装置降负或停产。应根据工艺进行论证分析，对于确实需要连续运行才能保证净化装置正常运行的，及时增加备用机组，避免设备突发故障导致影响生产。

（4）通过新技术实现电气设备的长周期安全运行。对于净化装置主要设备的电机，通过机泵在线监测系统实现对电机的电流、温度、振动频谱等数据检测、收集，通过大数据分析相关数据，帮助评估判断设备运行情况，实现设备科学维保管理。对于UPS/EPS 等带蓄电池的设备，可以通过电池巡检仪电源系统蓄电池进行实时、完善在线检测与管理；通过电池性能分析模型，综合处理电池的各项参数，准确判断电池性能并预警，保障UPS/EPS 实现长周期安全运行。

（5）电气设备检修期间，应严格按照《电力安全工作规程》《公司电力管理办法》相关要求，按照作业许可管理制度相关要求，强化电力作业全过程风险分析，建立风险作业目录清单，编制基础工作前安全分析，严格执行能量隔离措施等方式做好检修人员安全防护，实现检修安全。

（6）加强净化厂电气运维人员的技术培训，提高操作和检维修能力，达到隐患早期发现、故障及时处理、避免不必要停电。