關(guān)榮根

（東華工程科技股份有限公司，安徽合肥 230041）

煤化工企業(yè)在我國的經(jīng)濟發(fā)展中占有十分重要的地位，是我國科技水平以及整體經(jīng)濟實力的重要標(biāo)志。隨著化工企業(yè)向大型化和長周期運行發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)裝置對供電可靠性要求越來越高，因此傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)主接線、電氣設(shè)施已不能滿足先進生產(chǎn)工藝要求，需要得到進一步的優(yōu)化以確保其合理、安全地運行。

1 供電系統(tǒng)特點及要求

大型煤化工企業(yè)的顯著特點是原料及產(chǎn)品絕大多數(shù)具有易燃、易爆、有毒等特性；其生產(chǎn)工藝連續(xù)性強，設(shè)備種類繁多，技術(shù)復(fù)雜，自動化程度高，稍有不慎就有可能發(fā)生破壞性巨大的事故；煤化工企業(yè)的生產(chǎn)區(qū)域大容量的高壓電動機數(shù)量眾多，供電系統(tǒng)容量大；整個企業(yè)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)電、供電、配電系統(tǒng)共有，電壓等級多；大容量的高壓電機的啟動，需連續(xù)不斷地運作，在系統(tǒng)短時停電后電機再啟動將會對系統(tǒng)的可靠性造成巨大沖擊。簡言之，化工企業(yè)供電系統(tǒng)一般具有如下特征：

（1）負(fù)荷密度大，化工裝置布置相對較為集中。

（2）負(fù)荷容量大，整個化工廠的供電負(fù)荷可達幾百兆瓦甚至幾千兆瓦。

（3）負(fù)荷種類多，性質(zhì)復(fù)雜，包含照明、通訊、消防系統(tǒng)、機泵、閥門等等。

（4）負(fù)荷等級高，一般為一級負(fù)荷和二級負(fù)荷，其中部分為一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷。

（5）自備發(fā)電廠，單機容量可達數(shù)十或數(shù)百MW，總發(fā)電量可達系統(tǒng)負(fù)荷總量。

因此，對于該類企業(yè)供電的可靠性、連續(xù)性以及安全性都有較高要求。對煤化工企業(yè)的電氣系統(tǒng)開展可靠性研究極為重要，可大幅度提高設(shè)計、生產(chǎn)、使用、維護的可靠性，提高供電系統(tǒng)的運行能力[1]。

另外，隨著企業(yè)的發(fā)展，常常需要對一些裝置進行擴建，相應(yīng)的供電系統(tǒng)也需擴容改造。目前，化工企業(yè)的現(xiàn)狀為早期供電系統(tǒng)發(fā)展不盡相同，原有電氣設(shè)備技術(shù)陳舊，故障率高，供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)落后。針對此現(xiàn)狀，需對潛在隱患逐步開始治理，提高電網(wǎng)的可靠性。對于較長歷史的化工企業(yè)，更需要進一步深層次優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使其與企業(yè)增長和安全生產(chǎn)同步發(fā)展。

2 主網(wǎng)結(jié)構(gòu)可靠性的故障樹方法

假設(shè)某企業(yè)內(nèi)熱電站有兩條35kV的聯(lián)絡(luò)線，并在站內(nèi)設(shè)置了量為3MW的發(fā)電機以及10MVA的變壓器各兩臺，35kV進線電壓以及發(fā)電機送出的10kV電源采用兩段母線進行供電，兩段母線之間采用斷路器和隔離開關(guān)進行聯(lián)絡(luò)，如圖1所示。

以對重要負(fù)荷的供電中斷為頂事件，在四種不同的主接線形式下，建立故障樹[2]，利用故障樹原理求得相應(yīng)的頂事件概率。

（1）方式一：35kV母線及10kV母線均分段運行

由圖2可知：

假設(shè)所有事件是相互獨立的，則頂事件的概率為：

（2）方式二：35kV母線并列運行，10kV母線分段運行

圖1 熱電站對重要負(fù)荷供電的主接線圖

圖2 運行方式一的故障樹

圖3 運行方式二的故障樹

圖4 運行方式三的故障樹

由圖3可知：

假設(shè)所有基本事件都獨立，則頂事件（重要負(fù)荷供電中斷）概率為：

（3）方式三：35kV母線分段運行，10kV母線并列運行

圖5 運行方式四的故障樹

由圖4可知：

假設(shè)所有基本事件都獨立，則頂事件概率為：

（4）方式四：35kV和10kV母線均并列運行

由圖5可知：

假設(shè)所有基本事件都獨立，則頂事件概率為：

3 頂事件概率分析

分別比較式（1）和（2），（3）和（4）可以得到：

為了比較PT2和PT3的大小，假設(shè)事件X和事件Z發(fā)生的概率相等，即PX=PZ，則不難得到：

通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)：在以上四種運行方式當(dāng)中，運行方式一的重要負(fù)荷供電可靠性最低，運行方式四的供電可靠性最高，運行方式二以及運行方式三的可靠性介于兩者中間。當(dāng)2#電源中斷供電的概率與2#發(fā)電機中斷供電的概率相等時，方式三的重要負(fù)荷供電可靠性高于方式二。

通過以上對不同主接線方式的故障比較分析，采用頂概率計算的方式選擇最優(yōu)的配電方案，從而提高了熱電站對于重要負(fù)荷的供電可靠性。

4 結(jié)論

本文結(jié)合煤化工企業(yè)的供電特點，以熱電站為例，對其供配電系統(tǒng)主接線方式進行了理論研究，并選擇了最優(yōu)接線方式。在實際供電系統(tǒng)的主接線運行方式的選擇中仍需要考慮其接線的經(jīng)濟性以及對短路電流的限制等因素[3]，結(jié)合多方面因素選擇適合該企業(yè)的供電系統(tǒng)的主接線方式，以保證企業(yè)生產(chǎn)活動的正常、持續(xù)進行。

[1]劉德洲.石油工程供配電系統(tǒng)運行的可靠性研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（15）：170-171，245.

[2]孫藝新，基于故障樹方法的供電可靠性灰色關(guān)聯(lián)分析[J].中國電力，2016（5）：14-19，156.

[3]潘陽，裴瑩瑩，淺談石油化工企業(yè)供配電系統(tǒng)設(shè)計[J].科技與創(chuàng)新，2016（4）：86-88.