LNG装置电气设计方案

1、7 电气设计方案7.1 设计依据及标准7.1.1 生产规模及产品规格7.1.2执行标准7.1.3设计介面的划分7.1.4电源条件7.2 设计范围7.2.1 负荷计算7.2.2负荷分类7.2.3变配电系统7.2.4 应急发电机系统7.2.5EPS系统7.2.6 电机启动系统7.2.7 直流系统7.2.8 无功补偿系统7.2.9 电力后台监控系统7.2.10 LNG装置区防爆区别划分7.2.11 照明配电系统7.2.12防雷、防静电及接地系统7.2.13阴极系统7.2.14电缆及敷设方式7.3 供货清单7.1 设计依据及标准7.1.1 生产规模及产品规格本厂规模为100X104m3/d(20,1个

2、标准大气压)天然气液化工厂建设； 100X104m3/d天然气净化装置一套，50X104m3/d天然气液化装置两套，配套工程按100X104m3/天然气处理量设计7.1.2执行标准标准号标准名称备注GB50034-2004建筑照明设计标准GB50052-2009供配电系统设计规范GB50053-199410KV及以下变电所设计规范GB50054-1995低压配电设计规范GB50055-1993通用用电设备配电设计规范GB50057-2010建筑物防雷设计规范GB50058-1992爆炸和火灾环境电力装置设计规范GB3837.14-2000爆炸性气体环境用电设备每14部分危险场所分类GB/T50

3、062-2008电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50217-2007电力工程电缆设计规范GBJ65-1983工业与民用电力装置的接地设计规范GBJ63-1990电力装置的电测量仪表装置设计规范GBJ149-1990电气装置安装工程母线装置施工及验收规范GB50150-1991电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB50168-1992电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50169-1992电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50170-1992电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范GB501171-1992电气装置安装工程盘柜及二次回路结线施工及验收规范GB50173-19

4、92电气装置安装工程35KV及以下架空电力线路施工及验收规范GB50254-1996电气装置安装工程低压电器施工及验收规范7.1.3设计介面的划分上级35/10KV变压器2次出线端以上的部分（包括35/10KV变压器、配电柜、综合保护、与上级变电所的通信设备的采购、安装、调试）由用户负责外。7.1.4电源条件1) 一路10KV电源，为三相三线制，中性点不接线系统2) 380V低压配电由LNG装置区变配电所厂用变压器二次侧出3) 高压直流操作电源：采用DC220V，来至免维护直流系统提供4) 低压控制电源：采用单相AC220V7.2设计范围7.2.1 负荷计算及功率因数补偿计算7.2.1.1、工

5、艺装置区的能耗考核计量：LNG装置区能耗考核是以工艺装置区用电负荷作为基础，不考核公用工程和辅助工程的耗电量。表110kV负荷计算表序号用电设备名 称设备功率(KW)数量(台)需要系数计算容量(KW)备 注1冷剂压缩机610020.8510370共2台2工艺装置区低压用电负荷602见表33合 计10972LNG能耗理论计算值：10972*24/1000000=0.263度/M3：（辅助设备及公用工程除外）7.2.1.1整个工厂负荷计算及补偿量计算负荷计算采用需要系数法无功补偿是通过电容补偿方式,补偿后功率因素为0.95以 基础计算（1） 10KV负荷计算表（表2）10kV负荷计算表序号用电设备

6、名 称设备功率(KW)数量(台)需要系数计算容量(KW)备 注1冷剂压缩机610020.8510370共2台2循环水泵25020.85425用2备110/0.38/0.22变压器折算至10KV侧11175见表43合 计11970（2） 10KV补偿计表（表3）10kV无功补偿计算表序号用电设备名 称设备功率(KW)功率因素需要系数数量(台)0.95补偿量Kvar/1kw合计Kvar1冷剂压缩机61000.880.8520.2121772循环水泵2500.850.8520.291452合 计2322（3） 380V负荷计算表（表4） 0.4kV负荷计算表序号用 电 设 备名 称设备功率(KW)需

7、要系数数 量(台)计算容量(KW)备 注一工艺装置区内负荷 1贫液泵1320.81105.61用1备2回流泵40.813.21用1备3液下泵110.818.81用1备4消泡剂泵2.20.310.665丙烷压缩机1600.811081用1备6混合冷剂压缩机油泵300.82487冷剂液体循环泵750.821201用1备8冷剂卸车泵5.50.323.39BOG压缩机2000.8116010BOG风机220.8117.611LNG装车泵550.5127.51用1备12合计602二辅助设备1空气压缩机750.821202用1备2PSA制氮系统3.70.812.96共1套3闭式水冷却塔560.83134.

8、4共6套4补充水泵110.818.81用1备5脱盐水设备200.8116共1套6导热油系统900.8172共1套7空调1000.51508照明500.71359检修300.31910火矩100.801811伴热300.31912通讯100.801813UPS电源300.8012414消房泵应急电源800.211615其它1000.616016合计57317总的用电负荷为：602+573=1175（4） 380V低压补偿计算表（表5） 0.4kV无功补偿计算表序号用 电 设 备名 称设备功率(KW)功率因数需要系数数 量(台)0.95补偿量Kvar/kw合 计(Kvar)一工艺装置区1贫液泵13

9、20.850.810.2930.6242回流泵40.850.810.290.9283液下泵110.850.810.292.5524消泡剂泵2.20.850.310.290.19145丙烷压缩机1600.850.810.2937.126混合冷剂压缩机油泵300.850.820.2913.927冷剂液体循环泵750.850.820.2934.88冷剂卸车泵5.50.850.510.290.79759BOG压缩机2000.850.810.2946.410BOG风机220.850.820.2910.20811LNG装车泵550.850.510.297.97512空气压缩机750.850.820.293

10、4.813PSA制氮系统3.70.850.830.292.575214闭式水冷却塔560.850.810.2912.99215补充水泵110.850.810.292.55216脱盐水设备200.850.810.294.6417导热油系统900.90.810.1510.818空调1000.80.510.3718.519照明500.850.710.2910.1520检修300.850.310021火矩100.850.8010.292.3222伴热300.850.310.292.6123通讯100.850.8010.292.3224UPS电源300.850.8010.296.9625消房泵应急电源8

11、00.850.210.294.6426其它1000.850.610.2917.427合计317Kvar28低压补偿量按400Kvar 7.2.2 负荷分类（以最终为准）自备柴油发电机供电的二级负荷表表6序 号用 电 设 备名 称功 率（KW）数 量合 计备 注1消防稳压泵801802UPS电源301303通信系统101104应急照明301305仪表风9021806变电所控制电源101107合计340选用500KW的柴油发电机EPS电源系统供电的二级负荷表表7序 号用 电 设 备名 称功 率（KW）数 量合 计备 注1冷剂压缩机油泵301302BOG压缩机润滑油泵3133合计33注:二级负荷为二

12、路独立的电源供电，除以上负荷表外其它的用电负荷为三级负荷。7.2.3 变、配电系统组成变配电系统主要为10KV配电系统，10/0.38/0.22变压器及380V低压配电系统组成。7.2.3.1 10KV配电系统1） 10KV电源由用户提供一路电源至LNG装置区高压配电室外进线柜下端口，采用一路进线方式，单母线运行配电方式。2） 高压系统设计选型以先进、成熟、可靠、安全和操作方便并能完全满足工艺设备要求。3） 系统控制、计量、保护和信号等均按国家有关规定的规范设置。4） 为CNG站提供一路10KV电源。5） 高压开关柜选用KYN28A-12中置式高压开关柜，开关柜具有：6） 达到国际电工委员会I

13、EC-298交流金属封闭开关设备和控制设备和GB3906-91335KV交流金属封闭开关设备标准。7） 开关柜具有完善的“五防”装置，开关柜骨架采用标准型材，板材为敷铝锌板。8） 真空断路器具有抽出功能，真空断路器采用具有一体化弹簧操作机构的断路器，型号按要求选用选用明及VBM4或宝光VS1。9） 手车具有工作位置和试验位置。10） 高压开关柜配有相应的电流互感器、接地开关、带电显示、避雷器和相应的保护仪表。11） 开关柜的合闸电源和操作电源采用DC220V直流电源，高压开关柜含有仪表室、泄压孔、观察窗、母线室等。12） 继电保护装置选用万力达MLR系统或珠海拓普TOP系列保护产品13） 每个

14、开关柜回路设有多功能网络智能计量表，带RS485与后台监控系统进行通讯，为LNG装置提供能耗考核及电力分配。14） 高压开关柜由：高压进线柜子1台、电压互感器柜1台、厂变柜1台、1-2号MRC冷济压缩机运行柜2台、切换柜2台、变频器软启动馈电柜1台、高压集中补偿柜1台、循环水泵柜3台、所用柜1台、CNG母站电源出线柜1台共计 14 台7.2.3.2低压系统1） 低压采用一路进线，由一台2000KVA，SCB11干式变压器提供电源。2） 低压配电系统设计选型以先进、成熟、可靠、安全和操作方便并能完全满足工艺设备要求。3） 低压系统控制、计量、保护和信号等按国家有关规定的规范设置。4） 低压系统采

15、用动态无功补偿方式，补偿后的功率因素在0.95以上，补偿量大约在400Kvar，最终在各用电设备确定进行核算。5） 低压开关柜元器件的选择中国人民或阿斯博公司的产品6） 各用电设备单元设置有多功能网络智能电量计量单元，并配有RS485通讯接口，和后台监控系统进行通讯，便于装置能耗考核及电力分配。7） 低压软启动和变频器选用合资的产品，为ABB、西门子或施耐德公司的产品8） 基它元器件选用国内较好的产品配置9） 低压开关柜的选型10） 低压开关柜选用抽屉式开关柜。低压开关柜具有：符合IEC439-1低压成套开关设备和控制设备、GB7251低压成套开关设备等标准。开关柜主构架采用标准型材。低压开关

16、柜相同模数的抽屉可以互换7.2.4 应急发柴油发电机系统自备应急柴油发电机组及配电系统根据上表，总的柴油发电机所带的用电设备容量为340KW，因此我们选用康明斯500KW柴油发电机组，型号为：ZS500GF或其它同品牌产品，他的有效输出容量为625KVA，有效输出有功为500KW，额定电流为900A。备柴油发电机组运行方式：当正常的市电发生失电时，会输送给柴油发电机一个信号，柴油发电机接收信号后，会自动启动柴油发电机，从接收信号到建立稳定的电源时间大红在15S左右。柴油发电机配电控制柜：自备发电机供配电由一路市电、一路柴油发电机组成双电源，并配有双电源自动切换开关，在市电失电时（正常失电或事故

17、失电），双电源开关自动切换到柴油发电机回路，由柴油发电机正常供电。7.2.5 EPS供电系统一般情况下，对于重要负荷，选用EPS供电系统作为重要不间断供电电源，在LNG中主要是MRC冷剂压缩机润滑油系统和其它设备润滑油系统，EPS系统主要供电设备表如下 EPS电源系统供电的二级负荷表序 号用 电 设 备名 称功 率（KW）数 量合 计备 注1冷剂压缩机油泵301302BOG压缩机润滑油泵3133合计33选用一套50KVA三相EPS电源。7.2.6高压电机启动电机的启动方式由以下二个条件确定：电网容量，电机容量电网容量：由于用户上级电压等级为35KV，大多35KV电网现归属农网，相对电

18、网容量较小，同时自建35/10KV变电站，主变容量以LNG工厂用电电量为基础，主变的容量选用也较小，不利于大型电机的启动。电机容量：MRC冷剂压缩机单机容量为5800KW，单机容量较大，启动时对电网的要求高。电机启动方式：电机的启动方式分降压软启动和变频软启动降压软启动是最常用的，有固态软启动、液阻、自耦降压启动等，但启动电流较大，一般为额定电流的3倍，对电网冲击较大，MRC冷剂压缩机如用此方式启动，肯定是启动不起来的。变频软启动方式：由于变频软启动通过频率的改变，在低频低电压情况下，也能获得较大的转矩，因此现被广泛应用到大型电机的启动当中，在设备轻载或重载的情况下，启动电流都可以控制在1倍的

19、额定电流以下，即启动和正常运行时，对电网要求都一样，同时采用同步切换技术，在变频运行到额定转速时切换到工频，几乎不会对电网产生冲击。MRC冷济压缩机一拖二的方案。高压变频软启动布置图如下：变频器安装示意图7.2.7免维护高频直流电源高压配电柜所有控制电源为直流DC220V，此电源来至免维护高频直流供电系统，高频直流系统采用高频通电模块提供高质量的直流电源给高压系统操作回路，同时给免维护电池进行浮充电，当市电失电后，即自动转化为电池提供电源，保证高压控制系统可靠、安全供电。高频直流电源系统统组成：1) 免维护直流屏参数如下：输入双路AC380V，输出直流DC220V，容量65AH2) 采用双路进

20、线，自动切换3) 采用高频充电模块，二台高频充电模块并行运行，并具有均流功能给电池充电4) 有集中显示屏监视整套直流屏的运行状态，各种参数在监控模块查阅5) 电池采用免维护电池6) 具用绝缘检测报警功能7) 提供四路合闸电源和六路控制电源，其中一路用于应急照明用8) 直流屏柜体采用GGD柜体结构7.2.8、无功补偿系统7.2.8.1、高压静止集中补偿装置1) 高压静止集中补偿装置安装在一个独立的房间，保证其它设备安全距离。2) 高压静上集中补偿，补偿量为：2400Kvar。3) TBB 系列高压并联电容器装置主要包含以下设备：隔离开关、高压并联电容器、电容器过负荷保护专用熔断器、串联电抗器、放

21、电装置（专用放电线圈或电压互感器）、无间隙氧化锌避雷器、接地开关、带电显示装置、联接导线、支柱绝缘子、柜体或安装框架等。4) 串联电抗器与电容器串联，可抑制谐波和合闸涌流，配置电抗率为1%-12%（按电容器装置总容量计算）的串联铁芯电抗器或干式空芯电抗器。如不提出特殊要求，配置电抗率为4.5%-6%的电抗器，用来抑制五次以上谐波和合闸涌流。5) 采用高压喷逐式熔断器作为单台电容器的短路保护，确保设备安全运行。6) 放电线圈直接与电容器并联使用，其在电容器从电网断开后，在5s 内将电容器端子间的电压降至50V 以下。放电线圈还可为并联电容器提供二次保护信号。7) 氧化锌避雷器主要用来限制电容器投

22、切开关的过电压。8) 接地开关主要作用是停电检修时将电容器的端子接地，保证检修人员的安全。7.2.9 电力后台监控系统电力监控系统以计算机、通信设备、测控设备，为变配电系统的实时数据采集、开关状态监测及远程控制提供了基础平台。随着国民经济的飞速发展，对电力系统供电的安全性、可靠性、经济性的要求越来越高，伴随计算机技术在电力系统测量、控制、保护及管理的广泛应用，用户非常希望有一种好的电力综合自动化微机系统来解决实际生产中面临的各种问题。常规的电制系统采用大量电压、电流、功率表计，报警装置，记录仪等从集控台上对电网及电站运行过程进行监视与控制及故障排除，这些仪表装置一般安装在大型控制台和屏上，必须

23、由运行室操作人员手动进行操作，完成电网运行与控制任务。   系统结构图 该项目中，核心以数据服务器为中心，连接USB-RS485转换器，组建多条RS485总线；从而把分布在不同位置的三相多功能表的实时数据采集和存储到数据服务器。7.2.10 LNG装置防爆区域的划分工艺设备易燃介质工艺介质参数通风释放源水平距离备注设备代号设备名称地点温度（)压力（MPa)说明级别0区的界限1区的界限2区的界限CB4301液化冷箱室外、立式CH4/H2/CO40-1751.13.3自然法兰和阀密封第二级密封故障S4306MRC入口平衡罐室外、卧式混合烃常温0.2自然法兰和

24、阀密封第二级密封故障C4302MRC压缩机室内混合烃201300.23.3相当于开敞式法兰、阀密封和轴密封第二级密封故障E4303MRC级间冷却器室内、卧式混合烃401300.8相当于开敞式法兰、阀密封第二级密封故障S4307MRC级间分离器室内、卧式混合烃400.8相当于开敞式法兰、阀密封第二级密封故障E4304MRC出口冷却器室内、卧式混合烃403.3相当于开敞式法兰、阀密封第二级密封故障S4308MRC出口分离器室外、卧式混合烃403.3自然法兰、阀密封第二级密封故障P4301A/BMRC回收泵室内混合液烃400.83.5相当于开敞式法兰、阀密封和轴密封第二级密封故障S4309冷剂回收罐

25、室外、卧式混合烃常温0.33.5自然法兰、阀密封第二级密封故障S4310冷剂配比罐室外、卧式混合烃常温0.5自然法兰、阀密封第二级密封故障S4311LNG真空贮槽室外、卧式LNG-1370.5自然阀密封第二级密封故障E4305LNG汽化器室外LNG常温-1370.5自然法兰、阀密封第二级密封故障S4312乙烯真空贮槽室外、卧式乙烯-720.5自然阀密封第二级密封故障E4306乙烯汽化器室外乙烯常温-720.5自然法兰、阀密封第二级密封故障S4313异戊烷贮槽室外、卧式异戊烷常温0.5自然法兰、阀密封第二级密封故障DR4301异戊烷干燥器室外、立式异戊烷常温0.5自然法兰、阀密封第二级密封故障P

26、4302异戊烷卸车泵室外异戊烷常温0.5自然法兰、阀密封和轴密封第二级密封故障S4314异丁烷贮槽室外异丁烷常温0.5自然法兰、阀密封第二级密封故障DR4302异丁烷干燥器室外异丁烷常温0.5自然法兰、阀密封第二级密封故障P4303异丁烷卸车泵室外异丁烷常温0.5自然法兰、阀密封和轴密封第二级密封故障E4307BOG加热器室外CH4/N2常温-600.01自然法兰、阀密封第二级密封故障S4315BOG入口平衡罐室外CH4/N2常温0.01相当于开敞式法兰、阀密封第二级密封故障C4303A/BBOG压缩机室内CH4/N2常温1300.012.6相当于开敞式法兰、阀密封和轴密封第二级密封故障S43

27、16BOG出口平衡罐室内CH4/N2402.6相当于开敞式法兰、阀密封第二级密封故障S4317残液分离器室外混合烃常温-1750.05自然法兰、阀密封第二级密封故障E4308低温放空气加热器室外混合烃常温-1750.05自然法兰、阀密封第二级密封故障7.2.11照明配电系统本工程照明灯具选择按照环境特征分为爆炸危险环境、防水防尘环境和普通环境。防爆灯具按所安装的区域，以上表中各防爆区域划分作为选型依据，如压缩机厂房、锅炉间、火炬区、工艺装置区、灌区、灌装站等爆炸危险环境采用防爆型灯具，空压制氮站、消防水泵房、循环水泵房、综合仓库/维修间等环境采用防水防尘灯具，生活楼/职工食堂、办公楼/中控楼、

28、变电所、门房主要采用节能型荧光灯具。按照照明区域分为建筑照明、装置局部照明、路灯照明和场地照明。建筑照明根据生活、办公及工业场所选取，装置局部照明如压缩机平台、工艺设备平台、罐区平台等主要采用防爆平台灯。室外路灯生活区采用防水防尘路灯、工艺场所采用防爆路灯，场地照明如罐区、灌装站采用高杆灯配以泛光灯照明。按照照明种类分为正常照明、应急照明。在中控室、变配电所、压缩机房、工艺装置区、疏散通道等配备一定数量的应急照明灯具，应急时间不低于30min。电器防爆：1）工厂生产区：工艺装置区、罐区、灌装站、压缩机厂房、锅炉间、地磅区、火炬区气体区爆炸危险环境场所。2）厂区内其余环境为正常环境。3）气体区爆

29、炸危险环境场所用电设备及照明灯具均采用隔爆型电器设备，防爆等级不低于d BT4。在合同签定后，会给出爆炸危险区域划分图。7.2.12 防雷、防静电及接地系统1）防雷区域划分根据建筑物防雷设计规范要求，压缩机厂房、罐区、工艺装置区、灌装站、锅炉房、变配电所及中控楼等划为第二类防雷建筑物；厂区门房、生活楼/职工食堂、消防水泵房、循环水泵房、深井泵房、空压制氮站、大门等划为第三类防雷建筑物。2）防雷措施（1）防直击雷：本工程储罐外壁厚度10mm， BOG缓冲罐壁厚10 mm，其他设备壁厚度均大于4 mm。根据建筑物防雷设计规范及石油天然气工程设计防火规范储罐等设备壁厚大于4 mm，可利用设备本体兼作

30、接闪器，不专设避雷针，但应保证设备本体有良好的电气性能。本工程工艺装置材质均为碳钢、不锈钢、铝型材等导电性能良好，均可利用设备本体兼作接闪器，不单独设置避雷针，上述设备本体与工艺装置区接地网连接即可。第二类防雷建筑物采用屋面装设接闪网，网格不大于10×10m，第三类防雷建筑物采用屋面装设接闪网，网格不大于20×20m。（2）防雷电感应：罐区、工艺装置区的所有设备、管道、构架、平台、电缆金属外皮等金属物均接到接地装置上。（3）防雷电波侵入：低压电缆埋地敷设，电缆金属外皮均接到接地装置上，所有管道在进出建筑物时与接地装置相连，管道每隔25m接地一次。（4）防雷击电磁脉冲：低压电

31、磁脉冲主要侵害对象为计算机信息系统，本工程信息系统所在建筑物如控制室，建筑物屋面装设避雷针网格，网格不大于10×10m，建筑物基础钢筋屋内各种金属管道、各种接地系统、防雷装置等作等位电气连接。（5）供配电系统，如变压器低压侧，进入信息系统的配电线路首末端均装设电涌保护器。3）防静电措施本工程在生产过程中，因液体、气体在设备、管道中高速流动而产生静电，静电电荷有可能高达数千伏，有可能产生静电放电火花，引燃泄漏的可燃气体，防止静电火花最根本的方法是设备管道作良好的接地，设备每台两处接地，管道每隔25m 接地一次，法兰、阀门之间作电气跨接。同时，为消除人体静电，在工艺区入口、工艺区内平台各扶梯进口处、压缩机厂房入口、储罐围堰入口、储罐扶梯入口处设置了导除静电金属棒，或在已接地的金属栏杆上留出一米长的裸露金属面。4）接地系统（1）10kV系统采用不接地系统。（2）0.4kV配电系统采用TN-S接地形式，引入低压电