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关于石油库供配电设计的研究

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：李金锋

[导读] 摘要：石油在我国的工业化进程中承担着不可取代的作用，我国的汽车行业、航空航天行业等都会广泛的应用到石油。

        (天津中德工程设计有限公司天津 300170)
        摘要：石油在我国的工业化进程中承担着不可取代的作用，我国的汽车行业、航空航天行业等都会广泛的应用到石油。本文将基于我国电网及电气设备发展现状，对石油库供配电设计提出安全、合理、可行性的措施。
        关键词：石油库；电气安全；研究
        一、石油库电气设计的重要性
        石油库是收发、储存原油、成品油及其它易燃和可燃液体化学品的独立设施。石油库收发油系统、消防系统、自动化仪表设备、安全监测系统、办公及辅助生产系统都需要供电。一套安全、可靠的供配电系统对于石油库的安全运行尤其重要。
        二、石油库的负荷等级
        石油库的消防泵房内置一般设一台电动水泵（同时设置一台柴油机消防水泵作为备用泵）、一台电动泡沫泵（同时设置一台柴油机泡沫泵作为备用泵）作为主泵，两套泵能各自独立完成油库的消防工作，满足《石油库设计规范》第12.2.12条对消防设备双动力源的要求。消防系统中还配有2台稳压泵，一用一备（消防时稳压泵停用），1套平衡式泡沫比例混合装置（2台泡沫平衡泵，一用一备），消防系统中一般还有1台消防补水泵（消防水罐或消防水池满足一次消防用水量，补水泵消防时不启动）。
        油库的消防电动泡沫泵（遵照《泡沫灭火系统设计规范》GB50151-2010第8.4.1条）、消防稳压泵及泡沫平衡泵、1台倒罐泵、火灾报警系统、仪表、电动阀、道路照明、消防泵房照明、变配电间照明、控制室等照明等用电负荷为二级，按双动力源设计。考虑生产生活需要油库的公路发油泵、公路及铁路卸油泵、食堂用电、及其照明也设置备用电源（只考虑部分负荷）。油库其它生产生活用电负荷为三级。
        三、石油库的外电情况
        石油库存储、运营的介质为易燃和可燃液体，石油蒸汽与空气混合便可以形成具有爆炸特性的混合物，若是有火源的存在，便极有可能形成爆炸事故，故石油库属于爆炸危险环境。因而，石油库的建立依托城市而又必须远离城市。处在偏僻郊区的石油库，外电引入线路一般很长，外电一次性投入很大，提供第二电源成本很高，有的地方根本提供不了。
        四、石油库的供配电设计方案
        1、电源设计
        基于石油库地处偏远的郊区，外电引入线路较长情况，石油库电源外引一路10kV架空线路作为主电源，另设一台自启动柴油发电机组作为备用电源。油库另配一台10kW移动发电机组作为电动阀门的应急电源装置，计算机、控制系统设置不间断电源UPS，消防泵房、变电所照明灯具设置应急电源EPS。
        2、变电所设计
        石油库设一座10/0.4kV变配电所，一般与消防泵房合建。考虑位于油库负荷中心，并且在爆炸及火灾危险区域以外，满足防火间距要求。变配电所为单层框架建筑物，内设变配电间、发电机房及值班室。变配电间内将高、低压开关柜及变压器设置在一个房间。采用无油开关、外壳防护等级不低于IP40的干式变压器以满足防火要求；高压柜选用KYN28A-12型10kV高压户内金属铠装移开式开关柜；低压柜选用MNS型抽屉式低压配电柜。
        3、配电设计
        外引一路10kV架空线路，并在油库围墙外设终端杆，然后通过电缆埋地至库内的变电所。所内设置一台节能型干式变压器作为主电源，另设一台自启动柴油发电机组作为备用电源。市电停电后，柴油发电机组自动起动（起动时间不大于30s）。配电系统采用单电源，单变压器，单母线的接线方式。外电与自备电源在低压进线处设置双电源自动切换开关，所有负荷接在双电源自动转换开关后的母线上。
        油库内配电电压均为220/380V，低压系统采用放射式及树干式配电。另在储油罐区预留检修电源。油库低压配电采用TN-S系统保护型式。中性线与接地线严格分开。
        4、计量及功率因数补偿
        石油库用电采用高压总计量，功率因数补偿采用低压集中自动补偿方式，补偿后的功率因数在0.95以上。

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        5、控制及联锁
        电动消防泡沫、水泵控制柜采用自耦或者星三角降压启动方式，控制柜应具备以下功能：a.应具备自动和手动控制功能，自动控制功能包括PLC远程控制起停功能，手动控制功能包括柜上和现场操作柱两地控制，手、自动、停止控制选择开关安装于控制柜上。b.电动消防泵故障时可以输出故障信号，自动起动备用柴油机泵。c.提供一路电流互感器二次侧电流（5A）至现场操作柱电流表，消防泵热继电器的过载信号仅用于报警，不能切断电源。d.控制柜设指示灯，并可通过继电器将正常运行、故障信号及转换开关状态信号反馈至PLC柜。e.现场操作柱上应装设手、自动、停止控制选择开关，起动、停止按钮，起动、停止指示灯，电流表头。
        电动消防泡沫、水泵正常工作时切换至自动控制状态，由消防干管上压力开关提供起动信号，当消防干管压力低于设定值时，自动起动主泵，如起动失败，则自动起动备用泵。起动信号自锁，管道压力恢复后必须人工确认停泵。
        铁路卸车泵兼倒罐泵（55kW）采用软启动方式，铁路卸车扫舱泵采用变频启动方式，其余电动机均为直接起动，并设置电动机保护器。
        公路发油泵由微机定量装车系统自动控制，且与油罐低液位开关联锁停泵；铁路卸车泵兼倒罐泵、潜油泵手动控制，且与油罐低液位开关联锁停泵；变形燃料乙醇卸车泵手动控制且与油罐高液位开关联锁停泵。确保输油作业可靠安全。
        6、电缆选型及敷设
        消防负荷供电电缆采用NH-YJV(22)-0.6/1kV耐火型交联聚乙稀绝缘(钢带铠装)聚氯乙稀护套铜芯电力电缆；罐组电动阀供电采用ZNH-YJV-0.6/1kV阻燃耐火型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆；其余负荷供电电缆采用ZA-YJV(22)-0.6/1kV阻燃型交联聚乙稀绝缘(钢带铠装)聚氯乙稀护套铜芯电力电缆。电缆截面按长期允许载流量选择，按允许电压损失、动热稳定性校验。消防泵控制电缆采用NH-KYJV(22)-0.45/0.75kV耐火型交联聚乙烯绝缘（钢带铠装）聚氯乙烯护套控制电缆，其它控制电缆采用ZA-KYJV(22)-0.45/0.75kV阻燃型交联聚乙烯绝缘（钢带铠装）聚氯乙烯护套控制电缆。电缆敷设按不同场所，采用电缆沟敷设、穿钢管埋地、电缆直埋敷设相结合的方式。
        五、照明工程
        1、照明种类
        主要包括正常照明、备用照明、应急照明和疏散指示。
        2、供电电源
        正常照明由变配电所提供~220/380V电源；备用照明由EPS供电；应急照明和疏散指示灯具自带蓄电池。消防泵房、消防值班室、总控室、变配电所等处照明设置备用电源EPS，消防泵房照明的备用时间为6小时，其余各处应急时间为90分钟。综合楼等处应急照明和疏散指示灯具自带蓄电池的连续供电时间不少于45分钟。
        3、灯具及光源
        铁路卸油泵棚、发油亭等爆炸危险区域选用隔爆型灯具，光源为LED灯；综合楼、消防泵房等一般场所采用单管灯、平板灯、吸顶灯等灯具，选用高效LED光源，光效>100lm/W，Ra≥80，功率因数不小于0.90。应急照明采用A型灯具。
        道路照明选用6米高的隔爆型或普通型LED马路灯，功率因数不小于0.9。
        参考文献：
        [1]《石油库设计规范》[S](GB50074-2014)
        [2]《爆炸危险环境电力装置设计规范》[S](GB50058－2014)
        [3]《20kV及以下变电所设计规范》[S](GB50053-2013)
        [4]《供配电系统设计规范》[S](GB50052－2009)
        [5]《低压配电设计规范》[S](GB50054－2011)
        [6]《建筑照明设计标准》[S]（GB50034-2013）
        [7]《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》[S]（GB51309-2018）
        [8]《电力工程电缆设计标准》[S]（GB50217-2018）