呂隆壯 董桂成 張俊華 張汝山

（寧波萬華聚氨酯有限公司，浙江 寧波 315812）

1 引言

隨著化學(xué)工業(yè)新工藝、新技術(shù)的發(fā)展，化工企業(yè)對電氣控制系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性的要求越來越高?；どa(chǎn)裝置的特點是高溫、高壓、工藝流程連續(xù)不間斷，且多為易燃易爆場合。一旦停電或控制不當(dāng)，即可能發(fā)生爆炸、火災(zāi)、有毒有害氣體泄漏、工藝設(shè)備報廢等嚴(yán)重后果，因此從事化工裝置電氣設(shè)計的中心任務(wù)是保證化工裝置電氣設(shè)備的安全、可靠、穩(wěn)定運行。

2 化工企業(yè)變配電系統(tǒng)設(shè)計的安全性、可靠性和穩(wěn)定性問題

供電系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性對化工裝置的安全運行至關(guān)重要，規(guī)劃設(shè)計時首先要考慮的就是安全性、穩(wěn)定性、可靠性。雖然設(shè)計規(guī)范對這些問題都有明確的要求，但一個項目往往受投資預(yù)算的影響，一旦資金有問題，決策者往往首先想到的是壓縮電氣預(yù)算，而壓縮的結(jié)果是使設(shè)計方案和設(shè)備選型的安全性、穩(wěn)定性、可靠性大打折扣，這一點我想同行都有深刻的體會，且在國內(nèi)各大化工行業(yè)均有因供電系統(tǒng)安全性、可靠性、穩(wěn)定性不佳而導(dǎo)致供電系統(tǒng)癱瘓致使化工裝置產(chǎn)生重大安全事故的案例，另外不同的設(shè)計單位和設(shè)計人員對規(guī)范的理解有所不同，其設(shè)計結(jié)果也會大不相同，有時即使符合了規(guī)范的要求，但并不等于設(shè)計方案的安全性、穩(wěn)定性和可靠性能夠滿足化工裝置的安全要求，作為化工裝置的使用者，業(yè)主如何協(xié)調(diào)設(shè)計單位使設(shè)計成果既滿足規(guī)范的要求，又能使電氣設(shè)計方案的安全性、可靠性和穩(wěn)定性滿足化工裝置的實際需求，這需要業(yè)主設(shè)計代表充分掌握設(shè)計規(guī)范，有現(xiàn)場裝置運行的實際經(jīng)驗，隨時掌握電氣行業(yè)新技術(shù)的發(fā)展方向，要有責(zé)任心，全程參與設(shè)計過程，與設(shè)計人員充分溝通交流，就設(shè)計方案達(dá)成一致意見，這一點煙臺萬華在一些項目建設(shè)上是這樣做的，且收到了良好的效果。對于不同的項目，因其規(guī)模、要求和條件各不相同，設(shè)計的結(jié)果也會差異很大，以下僅對有普遍意義的幾個要點談一下看法。

2.1 選擇合理的電壓等級

老化工企業(yè)傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)是低壓220/380V系統(tǒng)，中壓有6kV系統(tǒng)，再往上是35kV和110kV系統(tǒng)，近年來，國內(nèi)外化工生產(chǎn)裝置正向著大型化發(fā)展，因大型化才能產(chǎn)生規(guī)模效益，這也使化工裝置電氣設(shè)備的容量越來越大，用電量也逐步加大，現(xiàn)在35kV等級的配電變壓器容量已經(jīng)做到50000kVA，并有進一步大型化的要求，作為化工裝置的電氣設(shè)計人員如何順應(yīng)發(fā)展的要求，創(chuàng)新設(shè)計方案，選擇合適的電壓等級，節(jié)約設(shè)備及貴金屬投資，降低設(shè)備運行損耗，提高電氣設(shè)備的安全性、可靠性和穩(wěn)定性是一個新課題。

（1）低壓動力系統(tǒng)的電壓等級

設(shè)計過程中一般以 200kW為界線，200kW以上的電動機用中壓，200kW以下的用低壓，傳統(tǒng)的低壓都用220/380V系統(tǒng)。近年來隨著化工裝置容量的增大，低壓電動機向大型化方向發(fā)展，幾十kW至幾百kW的電動機數(shù)量很多，用電量也很大，占到化工裝置用電量的50%以上。因化工裝置大都屬易燃易爆場合，MCC控制室設(shè)置在防爆區(qū)域外，供電線路較長，電纜投資很大；且由于運行電流大，致使控制部分及電氣設(shè)備接頭處易發(fā)熱燒壞，影響設(shè)備安全運行；大電流運行也使運行損耗增加。所幸隨著近年來新技術(shù)、新材料的不斷發(fā)展，低壓控制設(shè)備如熔斷器、空氣斷路器、接觸器、熱繼電器、電動機、電纜、低壓配電柜、變頻器、軟起動器等電氣設(shè)備的絕緣能力等級均已提高，并有可供直接選擇的產(chǎn)品，這使對低壓電機數(shù)量多及容量大的情況選用380V/660V系統(tǒng)成為可能。因此在規(guī)劃設(shè)計中對于低壓電機數(shù)量多且容量大的情況，可根據(jù)化工裝置的具體情況選用660V低壓供電方案，我公司寧波甲醛生產(chǎn)裝置在設(shè)計時選用了這種方案：單獨選用了兩臺2000kVA 10kV/690V的變壓器為大容量低壓電動機供電，低壓開關(guān)柜、框架斷路器、空氣斷路器、接觸器、電動機、變頻器等均采用660V電壓等級?？刂苹芈房紤]到與DCS的聯(lián)鎖及安全性，還是采用AC 220V，設(shè)計時在每個回路增加一個690V/220V的控制變壓器即可滿足要求。對小容量的電動機、現(xiàn)場照明、現(xiàn)場檢修電源等其他設(shè)備仍采用380V/220V供電系統(tǒng)，選用了兩臺1000kVA 10kV/380V供電。目前該裝置已運行了4年，情況良好，沒有發(fā)生過絕緣擊穿等故障。在今后的大型項目中，我們也計劃將低壓供電系統(tǒng)設(shè)計成660V和380V兩個系統(tǒng)，大容量電動機的用電設(shè)計為660V，小容量電動機及照明等設(shè)備用380V/220V系統(tǒng)。這樣一是可以節(jié)省貴金屬投資，二是因為660V系統(tǒng)運行電流減少使運行損耗降低，而最重要的是提高了低壓系統(tǒng)的安全性及可靠性。

（2）高壓電動機的電壓等級

老化工企業(yè)高壓電機大都使用 6kV等級，因此中壓供電系統(tǒng)也是 6kV等級，隨著電氣設(shè)備制造業(yè)技術(shù)水平的提高，現(xiàn)在10kV電機的質(zhì)量是安全穩(wěn)定可靠的，因此建議使用10kV供電系統(tǒng)，并使用10kV高壓電動機，逐步淘汰 6kV系統(tǒng)。我們寧波萬華中壓系統(tǒng)全部采用10kV電機，其運行情況良好。

使用10kV電機有一個缺陷就是對于需要變頻調(diào)節(jié)控制的電動機，10kV變頻器的投資費用高，前些年沒有10kV變頻器，現(xiàn)國內(nèi)和國際品牌都能生產(chǎn)10kV變頻器但價格較高。解決方案是對于2000kW以下電動機可以將電壓降至3kV等級，對于3000kW以上的電動機可選用6kV等級，這樣可以節(jié)約部分投資，我們有這方面的使用經(jīng)驗。

（3）供電系統(tǒng)的電壓等級選擇

對于供電系統(tǒng)電壓等級要根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓╇姉l件和化工裝置的容量進行選擇。規(guī)范對于相應(yīng)電壓等級的供電半徑已有相關(guān)說明，但最終還要將實際情況與規(guī)范相結(jié)合確定電壓等級，以下是選擇供電系統(tǒng)電壓等級的幾點建議：

1）如果用電容量在5萬kVA以下，建議選用110kV直接進線，通過變壓器直接變?yōu)?0kV供電。變電站盡量放在負(fù)荷中心，兩級變配電即可解決問題，不要中間的35kV環(huán)節(jié)。

2）如果用電容量在5～10萬kVA的情況，對于廠區(qū)面積不大且負(fù)荷集中也可以按上述方案處理，如果廠區(qū)面積很大，負(fù)荷分散，可以考慮增加35kV環(huán)節(jié)，這樣需要三級配電才能解決問題。

3）對于超過10萬kVA用電負(fù)荷的情況，如果有條件可選擇 220kV進線，這種情況一般是特大型化工企業(yè)，建議也不要超過三級配電，盡量減少中間環(huán)節(jié)。

4）對于用電負(fù)荷較小的化工企業(yè)可直接使用10kV或35kV進線，盡量用一級變電來滿足生產(chǎn)負(fù)荷。

總之，供電系統(tǒng)的電壓選擇就高不就低，盡量選擇高的電壓等級，以減少損耗，盡量減少變電的級數(shù)，以減少設(shè)備投資和變電過程中的損耗。規(guī)劃設(shè)計時要具體情況具體對待。

2.2 根據(jù)負(fù)荷等級確定供電方案

化工企業(yè)的用電負(fù)荷等級可以分為三類：①普通負(fù)荷，如辦公生活用電及一些不重要的負(fù)荷用電，這些負(fù)荷屬于三級負(fù)荷，一般選單電源供電即可滿足要求；②生產(chǎn)裝置的用電設(shè)備，停電時可使化工裝置停產(chǎn)或減產(chǎn)，這一類屬于二級負(fù)荷，化工企業(yè)大部分屬于這一類；③化工裝置中的重要設(shè)備，停電可造成裝置的損壞或設(shè)備報廢等，這其中還有部分設(shè)備特別重要，停電可致使有毒有害氣體泄漏，引起火災(zāi)或爆炸等危害，這后一類設(shè)備屬于一級負(fù)荷。有時在設(shè)計過程中很難區(qū)分一級負(fù)荷與二級負(fù)荷，事實上在化工企業(yè)區(qū)分一級負(fù)荷和二級負(fù)荷沒有實際意義，因為只要有一級負(fù)荷存在，就必須設(shè)計雙回路供電，而真正重要的是要將一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷確定下來，以確定備用電源的方式和容量。在總體方案上建議化工企業(yè)全部按照一級負(fù)荷設(shè)計，因為雖然二級負(fù)荷停電不會造成危險，但化工裝置多為連續(xù)生產(chǎn)，停車后再開車經(jīng)濟損失是很大的。對于化工裝置中特別重要的負(fù)荷，如果絕不允許停車，可選用蓄電池配備EPS電源或UPS電源解決。如果可以短時停電，可用快速起動的發(fā)電機組作為備用電源。

要引起設(shè)計人員充分注意的問題是，雙回線供電不等于雙電源供電，因為許多情況下化工企業(yè)所處的供電區(qū)域內(nèi)只有一個區(qū)域供電所，這個供電所上側(cè)電源不一定是真正的雙電源，如果是兩個獨立的電源進線才能算作雙電源。對于達(dá)不到兩個電源供電的情況怎樣處理，筆者認(rèn)為，大多數(shù)化工企業(yè)有自備熱電廠，而自備熱電廠的電機是掛在網(wǎng)上的，可以將自備熱電廠的發(fā)電機作為一個獨立電源對待。這樣處理的前提對于特別重要的負(fù)荷設(shè)置有應(yīng)急發(fā)電機。當(dāng)外部電源故障時熱電廠發(fā)電機為系統(tǒng)供電，當(dāng)外部電源和熱電廠發(fā)電機同時故障時，應(yīng)急發(fā)電機為特別重要的負(fù)荷供電，可以保證裝置的安全。

化工企業(yè)典型的供電方案如圖1所示，不同電壓等級的兩段母線間均有母聯(lián)開關(guān)，這是安全供電的重要保證。

2.3 繼電保護的配置

目前，微機保護裝置的安全性、可靠性是非常好的，廣泛應(yīng)用在各種電壓等級的變電站。規(guī)范對各種電壓等級的變電站的保護配置都有要求，在此不再贅述，只說一下與化工企業(yè)供電的安全性、可靠性與穩(wěn)定性有關(guān)的兩點：

（1）關(guān)于電源進線的自動重合閘問題

電源進線大多數(shù)情況是架空線路進線，而架空線路的故障以瞬時為多，如雨雪天氣、小動物、雷擊、外力等造成的故障。對于這類情況規(guī)范是允許設(shè)計重合閘的，建議協(xié)調(diào)供電部門一定要設(shè)計線路故障自動重合閘一次。對于帶自備發(fā)電機的化工企業(yè)，平時發(fā)電機并網(wǎng)運行，在這種運行方式下，供電部門為保證電網(wǎng)安全，可能不允許線路自動重合閘，但業(yè)主一定要協(xié)調(diào)相關(guān)設(shè)計部門，在相關(guān)部位增設(shè)安全聯(lián)鎖裝置，在確保安全的前提下，允許進線自動重合閘一次，這對化工裝置的供電安全至關(guān)重要。

圖1

（2）繼電保護定值的配合問題

繼電保護定值整定是關(guān)系到供電系統(tǒng)安全的重要環(huán)節(jié)，只有定值設(shè)計合理，才能在系統(tǒng)內(nèi)部故障時，準(zhǔn)確、可靠、快速、有選擇的將故障設(shè)備切除，保證系統(tǒng)的安全運行。關(guān)于上下級定值的配合，筆者認(rèn)為末端設(shè)備保護定值的設(shè)計在保證被保護設(shè)備安全的前提下盡量將定值取小，而上一級設(shè)備的定值在保證設(shè)備安全的前提下適當(dāng)加大，即增大級差和時間差，盡量避免越級跳閘，縮小停電范圍。有時靈敏度、選擇性、可靠性是不能兼顧的，要根據(jù)實際情況取舍。當(dāng)一路外電源停電時，母線備自投開關(guān)的動作順序，不同的設(shè)計人員會有不同的處理方式。筆者認(rèn)為先投高壓側(cè)，再投低壓側(cè)為好，原因如下：一是高壓側(cè)開關(guān)數(shù)量少，一旦投入成功，下側(cè)不論有幾級，有多少備投開關(guān)都無需再動作，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性更好；另外一個優(yōu)點是高壓設(shè)備可與低壓設(shè)備同時得電再運行。如果高壓側(cè)母線備自投失敗，下一級備投經(jīng)過一個小的時差后再投仍可保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。相反如果先從低壓側(cè)動作母線備自投開關(guān)，因一個化工企業(yè)低壓側(cè)的備投開關(guān)會有很多，只要有一個備投失敗即可造成低壓母線失電，不利于系統(tǒng)安全運行，高壓設(shè)備也不能與低壓設(shè)備同時得電運行。據(jù)報道，曾有國內(nèi)某大型化工企業(yè)因選擇自下級先開始備投而使供電系統(tǒng)全面癱瘓，從而導(dǎo)致重大經(jīng)濟損失的案例。

2.4 緊急用柴油發(fā)電機

對于生產(chǎn)工藝危險性大的化工企業(yè)，根據(jù)我們的經(jīng)驗，無論是否有獨立的雙電源供電或有單獨的備用電源。都建議設(shè)計一臺單獨的緊急備用發(fā)電機組，將一些停電后會造成嚴(yán)重后果的特重要設(shè)備，在系統(tǒng)全停電時由緊急發(fā)電機組供電，這樣更安全可靠，需要選用質(zhì)量可靠的發(fā)電機組。平時要將發(fā)電機組維護保養(yǎng)好，以備急用。因為設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)是規(guī)范，有時滿足了規(guī)范，并不一定能滿足工藝設(shè)備的安全要求，尤其是目前規(guī)范的嚴(yán)謹(jǐn)性和系統(tǒng)性還不夠，缺少一些詳細(xì)解析條例，不同的設(shè)計人員可有不同的理解。另外設(shè)計時是假定外部供電是可靠的為前提條件，實際上我們國家的供電基礎(chǔ)設(shè)施也還不夠好，我們煙臺萬華寧波公司在這方面有著深刻的教訓(xùn)，曾發(fā)生過一年內(nèi)三次因雷擊使電網(wǎng)全停電，最終是緊急發(fā)電機組保證了裝置安全。業(yè)主設(shè)計人員在觀念上要有創(chuàng)新意識，因為有許多情況下是業(yè)主為減少投資而要求設(shè)計單位不設(shè)計發(fā)電機組，筆者認(rèn)為對有嚴(yán)重危險源的化工裝置，無論外部供電條件如何，都有必要設(shè)計一臺應(yīng)急發(fā)電機組。

3 提高化工裝置電氣控制水平的建議和措施

以上簡述了改善供配電系統(tǒng)安全性、可靠性及穩(wěn)定性的一些建議和觀點，事實上化工企業(yè)的負(fù)荷中心在低壓。大量的風(fēng)機、水泵、攪拌器等都由低壓電機拖動，因此低壓控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性對化工裝置的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要，以下對如何改善化工裝置低壓控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性及可靠性提出一些建議和措施。

3.1 妥善解決晃電對生產(chǎn)裝置的危害

供電系統(tǒng)在運行過程中，時常由于大設(shè)備起動、雷擊、瞬時接地、自動重合閘、備用電源自動投入等原因，使系統(tǒng)電壓瞬間降低或消失，這種現(xiàn)象我們稱之為晃電，關(guān)于晃電的具體定義，目前的標(biāo)準(zhǔn)沒有具體的描述，但在有關(guān)電源質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)中有部分提及。具體電壓降低到什么程度，多長時間屬于晃電，筆者認(rèn)為應(yīng)以對電氣設(shè)備的影響程度來定義，凡能使化工裝置電氣控制設(shè)備失去控制功能的電壓降低就屬于晃電。關(guān)于晃電時間，也就是治理晃電要考慮的時間范圍，筆者認(rèn)為根據(jù)化工企業(yè)供電系統(tǒng)的特點，可按2s鐘考慮。因為一般化工企業(yè)供電網(wǎng)絡(luò)的電壓可按3級考慮，2s鐘可滿足各級備自投的時間。另外，化工裝置的泵、風(fēng)機等負(fù)載在2s鐘內(nèi)再起動起來是工藝所允許的。一旦晃電發(fā)生，化工裝置的大部分動力設(shè)備會停止運行，致使化工裝置停車。從停車到再開車化工裝置的損失是巨大的，尤其是在開停車過程中易發(fā)生安全事故，因此電氣設(shè)計人員如何從根本上解決供電的穩(wěn)定性是非常重要的，除了從供電系統(tǒng)的可靠性方面和安全性方面采取措施外，對電氣設(shè)備的控制方面也應(yīng)采取措施。

（1）低壓電動機控制回路的防晃電措施

低壓電動機在化工裝置中的使用量很大，要使低壓電動機在晃電后自動運行，需在控制回路采取措施?？尚械姆椒ㄓ校菏褂贸Ｒ?guī)時間繼電器，將時間繼電器的延時斷開觸點串接在起動回路中；使用交流UPS電源或直流電源作為電動機控制回路電源，交流停電時，控制電源不停電；設(shè)計使用單獨的PLC控制柜解決晃電問題。以上做法均可行，但都存在一定的缺陷。我們在寧波萬華工程中選用了一種小型延時繼電器SZ10，起到了良好的效果，如圖 2所示。當(dāng)晃電發(fā)生時 SZ10可使 KA1保持 2s鐘內(nèi)閉合?；坞娊Y(jié)束后，操作人員不需操作可使電機運行，采取這項措施后對化工裝置的穩(wěn)定運行起到重要作用。

圖2

（2）變頻器控制設(shè)備的防晃電措施

化工裝置中越來越多地使用變頻器調(diào)速裝置，而變頻器對電壓的變化更為敏感，有時系統(tǒng)稍有波動，即使變頻器控制的設(shè)備停機。解決變頻器晃電停機有兩個方案：對于普通的變頻器控制的設(shè)備，可利用變頻器自身的參數(shù)設(shè)置菜單將變頻器低電壓報警停機功能解除，在控制回路采取晃電控制措施，當(dāng)電壓恢復(fù)后，變頻器會自檢，當(dāng)檢測到起動條件具備時可自動起動；對于變頻器控制的特別重要的設(shè)備（不允許停機的設(shè)備）可采用DCBANK（直流支撐系統(tǒng)）為變頻器供電，當(dāng)檢測交流停電后，并接于變頻器直流母線的DCBABK系統(tǒng)立即投入運行，使變頻器的逆變部分繼續(xù)工作，機械設(shè)備不停機，當(dāng)電源恢復(fù)后，DCBANK系統(tǒng)自動退出運行。

（3）大型機組的防晃電措施

化工企業(yè)都有一些大型機組在運行，如壓縮機、冷凍機、空壓機等，這些設(shè)備一般都有一個獨立的控制中心，如ITCC控制盤，PLC控制盤等。機組的運行狀態(tài)均由這些控制盤控制，這些控制盤對電壓的變化是很敏感的，電壓稍有波動，就會使機組保護停機，為了避免不必要的停機，可以將這些控制盤的電源設(shè)計為UPS電源供電，當(dāng)然設(shè)計時要充分消化機組的相關(guān)資料，必要時要與設(shè)備供應(yīng)商溝通交流。我們煙臺萬華與寧波萬華的大機組采取這些措施后，基本上消除了由于電源晃電造成的停機事件。

實踐證實通過采取以上措施基本上可以消除由于電源晃電給化工裝置產(chǎn)生的危害。

3.2 采用漏電保護裝置

國家相關(guān)規(guī)范規(guī)定化工生產(chǎn)裝置380V/220V應(yīng)用TN-S系統(tǒng)，目前國內(nèi)化工企業(yè)的380V/220V系統(tǒng)大多數(shù)采用這種接地保護方式。很久以前就有許多專家對規(guī)范的合理性及先進性提出了異議，筆者也認(rèn)為規(guī)范有不完善、不合理、不先進的一面，應(yīng)該學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)，以推進中國電氣行業(yè)的進步。重化工裝置大都是在有毒有害、易燃易爆、強腐蝕露天環(huán)境下生產(chǎn)，在這種惡劣環(huán)境條件下，電氣設(shè)備的接地保護就顯得更為重要。筆者認(rèn)為TN-S保護方式確實不夠理想，因化工裝置的低壓負(fù)荷大部分是電動機負(fù)荷，不需要中性線，只有一些檢修電源和照明設(shè)備需要中性線，而保護PE線的使用，一般現(xiàn)場設(shè)備離控制室較遠(yuǎn)，300m的長度是正常的，一旦電氣設(shè)備接地，靠PE線保護是不可靠的。如圖3所示，一臺電動機外殼單相接地時，接地電流可通過兩個回路返回電源，一路是Id1：相線-電機外殼-PE線-電源中性點；另一路是Id2：通過相線-電機外殼-重復(fù)接地線-接地體-大地-電源中性點。Id1的大小取決于相線的電阻、相線與電機外殼的接觸電阻、PE線的電阻；Id2的大小取決于線相的電阻、相線與電機外殼的接觸電阻、重復(fù)接地電阻、接地主干線的電阻及電源中性點的接地電阻。除相線與電機外殼的接觸電阻是不穩(wěn)定的，其他電阻是施工結(jié)束后就基本不變的，對于永久性的接地故障，接觸電阻相對穩(wěn)定。而對于間歇性接地接觸電阻是不穩(wěn)定的，在這種情況下，單相接地保護是靠電源側(cè)空氣開關(guān)的單相接地短路電流來跳開空氣開關(guān)，這是極不可靠的，時常有在線路末端發(fā)生單相接地時，其接地電流不能使電源側(cè)開關(guān)跳閘，而使設(shè)備外殼帶有危險的電壓，如果接地電阻是1Ω，接地電流是100A，則設(shè)備外殼就帶100V的電壓，這個電壓人觸及到就足以使人致命。事實上國內(nèi)許多電擊致人死亡事故都是這種保護方式造成的。另外如果是間歇性接地故障，在相線與機殼接觸處極易產(chǎn)生火花而使裝置起火，以前也曾有這方面的報道。由以上分析可見，單獨使用TN-S系統(tǒng)，而不采取其他保護措施是不安全的。

圖3

許多專家提出采用IT系統(tǒng)或TT系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的TN-S系統(tǒng)，筆者認(rèn)為單獨使用IT系統(tǒng)或TT系統(tǒng)只能節(jié)約電纜投資，但其安全性仍然不夠，因為化工裝置的安全性是至關(guān)重要的，筆者認(rèn)為無論是TN、IT或TT系統(tǒng)都應(yīng)該推廣使用漏電繼電器，因為使用了漏電繼電器，系統(tǒng)的安全可靠性會大幅度提高。如圖4所示，當(dāng)電動機發(fā)生單相接地時，假如電機的接地電阻是4Ω，漏電繼電器的動作電流設(shè)定為200mA時，設(shè)備外殼的電壓只有8V（4×200mA），這個電壓對人和設(shè)備都是安全的，使用漏電繼電器后，電動機回路的電纜可選用三芯電纜，節(jié)約電纜的投資大于漏電保護繼電器的投資。而使系統(tǒng)的可靠性和安全性大大提高。這樣也避免了TN-S系統(tǒng)大電流接地時使變壓器跳閘全停電對化工裝置產(chǎn)生的影響。我公司在許多項目上都使用了漏電保護代替接零、接地保護。運行情況證明，這樣對保護人身和設(shè)備都是可靠的，避免了許多事故。

圖4

3.3 電動機綜合保護裝置的使用

近年來，電動機綜合保護器技術(shù)已趨于成熟，市場上ABB、西門子、施耐德都有系列產(chǎn)品供選用，國內(nèi)產(chǎn)品也有許多廠家在技術(shù)水平和產(chǎn)品穩(wěn)定性方面有所突破，有全系列的產(chǎn)品供設(shè)計選用。電動機保護裝置與傳統(tǒng)的熱繼電器相比有著許多技術(shù)優(yōu)勢：

（1）保護的可靠性和精度大幅度提高。傳統(tǒng)的熱保護繼電器靠雙金屬片動作原理來動作，而電動機綜合保護器是用數(shù)字芯片實現(xiàn)定值保護的。準(zhǔn)確度與可靠性無法相比。

（2）電動機綜合保護器有著強大的控制功能，如前面提到的晃電再起動功能，漏電保護功能、停電后的分批自起動功能、各種電量的測量功能、堵轉(zhuǎn)保護、起動次數(shù)保護等功能，這些功能的綜合應(yīng)用可使電動機控制回路簡化，控制水平提高。

（3）因電動機保護器具有通信功能，可將整個生產(chǎn)裝置或整個工廠的MCC控制中的全部電氣設(shè)備的運行情況傳輸?shù)接嬎銠C后臺，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控以及電氣設(shè)備的管理功能，也可與DCS系統(tǒng)實現(xiàn)相關(guān)的通信功能。管理功能可實現(xiàn)讀取運行報表、負(fù)荷情況統(tǒng)計、統(tǒng)計電機運行時間、事故統(tǒng)計等。這些功能的實現(xiàn)對電氣設(shè)備的管理水平升級有著重要的意義。

據(jù)了解，目前國內(nèi)電動機綜合保護器的使用情況，仍然處于很低級的水平，大多數(shù)項目并沒有使用，極少數(shù)項目使用了，但僅限于取代熱繼電器，不做通信而使保護器的強大功能無法發(fā)揮。甚至在定值設(shè)計方面也只用了簡單的電流保護功能。

創(chuàng)新設(shè)計，開發(fā)使用電動機綜合保護裝置的新功能，綜合利用其強大的管理功能，為迎接數(shù)字智能化MCC時代的到來積累經(jīng)驗，是我們電氣工作者的責(zé)任。事實上智能化MCC已經(jīng)不是新概念了，近年來，在北美市場已有超過20%～30%的用戶需求。煙臺萬華寧波二期工程電氣設(shè)計采用了電動機綜合保護器，在控制功能方面除選用了晃電再起動、停電分批再起動、漏電保護及保護器配置的標(biāo)準(zhǔn)電動機保護功能外，還與供貨商共同在軟件方面延伸開發(fā)了事故預(yù)報警功能，相信投運后定會對生產(chǎn)裝置電氣控制的安全性、可靠性、穩(wěn)定性起到重要作用。

3.4 交流變頻技術(shù)的應(yīng)用

化工企業(yè)大量使用著各種形式的泵和風(fēng)機等設(shè)備。對這些設(shè)備的流量、壓力等工藝參數(shù)的控制，傳統(tǒng)的方法是使用調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)旁路調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)泵出口的流量、壓力等工藝參數(shù)，這種方式不僅浪費了大量的能源，同時由于化工裝置的介質(zhì)特性對調(diào)節(jié)閥材質(zhì)要求很高，一個調(diào)節(jié)閥的投資往往是一個變頻器的幾倍，因此使用變頻技術(shù)可以節(jié)約投資和電能。另外更重要的是調(diào)節(jié)閥是一個機械器件，由于磨損、物料的堵塞等需要時常檢修。這使得化工裝置運行的穩(wěn)定性降低。使用變頻器調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速可以取代調(diào)節(jié)閥，使泵的運行穩(wěn)定性大大提高，電氣控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性也提高，最終提高了化工裝置的運行穩(wěn)定性。

妥善解決晃電對化工生產(chǎn)裝置的危害，采用漏電保護裝置取代傳統(tǒng)的接地保護方式，創(chuàng)新設(shè)計采用電動機綜合保護器并開發(fā)其強大的功能，推廣使用變頻技術(shù)，可使化工企業(yè)的電氣控制水平得以提升，使化工裝置運行的安全性和穩(wěn)定性提高。

4 結(jié)論

以上從供電系統(tǒng)及低壓電氣控制兩個方面簡述了提高化工生產(chǎn)裝置電氣控制系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性的一些措施和建議，與同行業(yè)電氣工作者交流分享，期望能對讀者有參考價值，由于筆者學(xué)識水平有限，文中觀點不一定正確，希望讀者批評指正。