徐文良大型煤化工供电系统方案总结

大型煤化工供电系统方案总结中国神华煤制油化工工程公司徐文良中国神华煤制油化工工程公司SHENHUACOALTOLIQUIDANDCHEMICALENGINEERINGCORPORATION2014年7月30日中国神华煤制油化工工程公司

SHENHUACOALTOLIQUIDANDCHEMICALENGINEERINGCORPORATION1.大型煤化工项目的特点2.大型煤化工项目供电要求及设计原则3.大型煤化工项目主接线方案分析（1）神华包头煤化工项目（投运）（2）神华新疆煤化工项目（在建）（3）神华陶氏榆林煤化工项目（已批）4.总结

（1）主接线及供电电压

（2）大电机起动方式（3）变频器的使用（4）电源快切装置

（5）孤岛运行目录中国神华煤制油化工工程公司

SHENHUACOALTOLIQUIDANDCHEMICALENGINEERINGCORPORATION煤化工项目包括煤制烯烃（MTO）、煤制油（CTL)、煤制天然气（SNG）等，与传统的石油化工相比，大型煤化工具有以下特点：1.工艺路线较长2.高温高压设备多，较石油化工更复杂、更危险3.水、电、汽等公用工程消耗大，能耗高4.需设自备电站，机组容量较大5.用电负荷大，供电可靠性要求高6.项目建设投资大

大型煤化工项目的特点中国神华煤制油化工工程公司

SHENHUACOALTOLIQUIDANDCHEMICALENGINEERINGCORPORATION尽管大型煤化工项目供电可靠性要求高，但供电要求与设计原则与石油化工没有本质区别。所谓大型煤化工（包括煤制油）项目对供电可靠性高，主要是指煤化工的上游“煤气化”和“煤液化”等核心装置对供电可靠性要求相对较高，其下游装置（如聚乙烯、聚丙烯等）就是石油化工装置，与传统石油化工装置供电要求是完全一致的。

神华煤直接液化项目用电负荷约142MW，其中应急负荷（一级负荷中特别重要负荷）约20MW，其中包括6台900kW油煤浆泵、1台3400kWT-Star反应器进料泵等多台高压电机，以及3台335kW反应器循环泵（每台电机配2台SIMENS变频器，共6台变频器，另加一台试验电机）,这在传统石油化工中是从未有过的。

大型化工项目供电要求与设计原则中国神华煤制油化工工程公司

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大型煤化工项目主接线方案分析1.神华包头煤化工项目1.1项目简介（1）项目总投资：~180亿（2）主要产品：30万吨聚乙烯+30万吨聚丙烯（3）建设时间：2007年4月-2010年6月（4）投产时间：2010年10月（5）自备电站：3×480高温高压锅炉+2×60MW抽凝机组+

（2×20MW余热发电机组）（6）全厂用电负荷：128MW（不含自备电站）（7）外电网接入电压等级：2回220kV进线，分别引自XX高新500kV变电站和xx民胜220kV变电站。中国神华煤制油化工工程公司

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大型煤化工项目主接线方案分析1.2神华包头煤化工项目供电系统简介（1）总变电所：2×150MVA,220/35kV主变压器（2）220kV系统：双母线接线（3）35kV系统：双母线双分段接线，并以35kV电压等级向各装置变

电所供电。（4）发电机并网：2×60MW发电机经35/10.5kV升压变压器升压后

在35kV并网发电，2×20MW余热发电机将直接升压至35kV系统并网（尚在建设中）。（5）装置变电所设35/10.5kV变压器，中压为10kV，低压380V。（6）接地方式：220kV-直接接地；35kV-经消弧线圈接地；10kV-不

接地；380V-直接接地。中国神华煤制油化工工程公司

SHENHUACOALTOLIQUIDANDCHEMICALENGINEERINGCORPORATION大型煤化工项目主接线方案分析1.3包头煤化工项目供电系统主接线图中国神华煤制油化工工程公司

SHENHUACOALTOLIQUIDANDCHEMICALENGINEERINGCORPORATION大型煤化工项目主接线方案分析1.3包头煤化工项目供电系统存在问题（1）总变电站主变容量为2×150MVA，220/35kV，2×60MW发电机组在35kV系统并网，目前35kV母线在并列运行时短路电流已达到39kA，已接近35kV-GIS设备40kA短路水平，导致余热发电机并网困难。因此，采用220（110）/35kV主变压器，当35kV系统有发电机接入时，容量不宜选的过大否则应增加变压器数量，或采用分裂变压器（如上海赛科乙烯为2×200MVA220/35kV），或采用220/110+110/35kV电压等级，发电机在110kV并网（如扬巴乙烯），以限制35kV系统短路电流。

对包头煤化工项目，比较合理的方案是选2台220/110kV主变压器，另设4×75MVA110/35kV变压器，2×60MW发电机组在110kV系统并网,35kV系统为两组单母线分段接线，接线较双母线简单、操作方便，且35kV-GIS开关设备为31.5kA，以节省开关设备的投资。中国神华煤制油化工工程公司

SHENHUACOALTOLIQUIDANDCHEMICALENGINEERINGCORPORATION大型煤化工项目主接线方案分析（2）没有充分考虑工艺生产单元与公用工程单元之间的关系，设计了重要工艺单元-MTO装置由公用工程单元（第三循环水装置）供电。虽然MTO单元用电负荷为8830kW，尚不足以设一个35kV变电所，但和甲醇及相关设施单元有直接的生产关系，且甲醇和MTO及其辅助单元在总图布置上毗邻，甲醇单元负荷为3364kW,C4回收为2000kW，甲醇罐区及烯烃罐区约为800kW，总计14894kW，视在功率S=P/cosφ=14891/0.85=17518kVA,设2x20MVA变压器较为合理。因为从生产关系上讲，甲醇是MTO的上游工艺单元，通常甲醇停车MTO也就随之停车，这样，也可以避免了甲醇单元从空分变电所供电的不便.（3）35kV采用双母双分段接线，略显复杂，不如单分段接线接单、方便。中国神华煤制油化工工程公司

SHENHUACOALTOLIQUIDANDCHEMICALENGINEERINGCORPORATION大型煤化工项目主接线方案分析2.神华新疆煤化工项目2.1主接线方案简介中国神华煤制油化工工程公司

SHENHUACOALTOLIQUIDANDCHEMICALENGINEERINGCORPORATION大型煤化工项目主接线方案分析2.2变压器电压选择

通过对不同方式下电压计算确定。（1）220/110kV主变压器

实际选择：230±8×1.25%/115kV2×200MVA，一次有载调压(2）110/35kV主变压器

实际选择：115±8×1.25%/37kV2×75MVA+2×75MVA，一次有载调压。(3)发电机与变压器调压

(4)厂用电电压，略高于额定电压。中国神华煤制油化工工程公司

SHENHUACOALTOLIQUIDANDCHEMICALENGINEERINGCORPORATION大型煤化工项目主接线方案分析2.2220/110kV及110/35kV电压选择问题（1）主变的选择

一次电压等于接入点电压（参见电网接入报告潮流计算选择）

二次额定电压为空载电压，带载后比额定电压低。（2）电网变压器与用户变压器电压选择的不同电网变压器通常只采用同容量和电压（变比）的双卷或三卷变压器，如330（220）/110/35kV；而用户变压器可能采用不同容量或不同电压（变比）的变压器；如330（220）/110kVMX240MVA+110/35kVNX90MVA，这在电网是没有。中国神华煤制油化工工程公司

SHENHUACOALTOLIQUIDANDCHEMICALENGINEERINGCORPORATION大型煤化工项目主接线方案分析供电距离不同。电网变压器供电范围（距离）较大，而化工企业用户变压器的供电比较集中，供电距离范围较小。电网通常采用绕组变压器；而化工企业多采用双绕组变压器。企业用户也多采用一级有载调压，两级有载调压意义不大。（3）存在问题110/35kV变压器的一次电压为115kV不合适；110/35kV变压器的一次侧设有载调压开关意义不大；

此外，神华宁煤一期工程为110kV进线，采用110/35kV+35/6kV供电电压，总变电所110/35kV变压器的电压为110/38.5kV，而装置变为的一次额定电压为35kV，导致投运后35kV系统电压过高。中国神华煤制油化工工程公司

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大型煤化工项目主接线方案分析神华陶氏榆林煤化工项目3.1神华陶氏榆林煤化工项目简介

（1）项目总投资：~200亿美元（2）产品：聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸及酯、醇醚等近20个种产品（3）建设时间：预计2015-2019年（4）自备电站：8×700t/h高温高压锅炉+7×100MW抽凝机组（5）全厂用电负荷：~500MW（6）外电网接入电压等级：2回330kV进线。中国神华煤制油化工工程公司

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大型煤化工项目主接线方案分析2.榆林煤化工项目供电系统简介（1）总变电所：设2×240MVA或4×200MVA,330/110kV变压器（2）330kV系统，双母线接线。（3）110kV系统，双母线双分段接线方式，以110kV向6个区域变电所供电，每个区域变电所用电负荷不大于100MW，区域变电所设120MVA,110/35kV变压器，35kV系统均采用单母线分段接线方式，

并以35kV向装置变电所供电。（4）发电机并网：7×100MW发电机经110/10.5kV升压变压器升压后

在110kV系统并网发电。（5）装置变电所设16-20MVA,35/6kV变压器，中压为6kV，低压380V。（6）接地方式：220kV-直接接地；110kV-直接接地；35kV-高阻接地6kV-高阻接地；380V-直接接地。中国神华煤制油化工工程公司

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大型煤化工项目主接线方案分析4.主要设计原则（1）自备电站机组配置原则：锅炉N+2，发电机N+1（2）发电机并网运行，正常工况下所发电力满足工厂需求，与外电网

只有极少量的电力交换,当外电网故障时与系统解列进入孤岛运行。外电网仅做备用电源，并保证发电机及供电系统稳定运行。（3）按工艺流程及生产区域进行划分来设置变电所（4）标准化设计原则：110/35kV变压器为120MVA35/6kV变压器为16MVA（或20MVA）

同一电压等级的开关、电缆及附件规格将统一

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大型煤化工项目主接线方案分析5.神华陶氏榆林煤化工项目供电系统方案(2台330/110kV主变）中国神华煤制油化工工程公司

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大型煤化工项目主接线方案分析5.神华陶氏榆林煤化工项目供电系统方案(4台330/110kV主变）中国神华煤制油化工工程公司

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大型煤化工项目主接线方案分析6.神华陶氏榆林煤化工项目供电方案设计总结前期可研时间长（2007-2011年），委托国外工程咨询公司完成22个协同研究报告（专题报告），其中包括自备电站机组配置方案研究报告和全厂供电系统研究报告。设计手段先进，对全厂各系统（包括自备电站及供电系统）均由美国Fidelis公司通过计算机模拟（可靠性模型）进行了可靠性分析和评估。对330/110kV主变设2台和4台进行了比较和分析，并开展外电网可靠性调研及自备电站孤岛运行研究工作。按工艺流程及生产区域设置变电所，便于生产管理。标准化设计，便于设计、采购、施工、运行、维护和管理。

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总结主接线及供电电压

（1）主接线

：330或220kV进线：双母线接线

；110kV进线：双母线或单母分段

110kV：双母线或双母双分段35kV：单母分段

（2）供电电压：330（220）/110/35/10(6)kV；

220/35/10(6)kV；110/35/10(6)kV；110/10kV；中国神华煤制油化工工程公司

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总结大电机起动方式

以LDPE一次机/二次机为例。

(1)20万吨级：一次机5600kW+二次机17200kW

起动方式：直接起动/自耦变压器/LCI

大庆、兰州石化LDPE二次机：自耦变压器起动

扬巴乙烯LDPE二次机：110/11kV变压器直接起动

（2）25万吨级:一次机6000kW+二次机22000kW起动方式：自耦变压器/LCI

南海乙烯、茂名石化LDPE二次机：LCI软启动

神华新疆LDPE二次机：自耦变压器起动中国神华煤制油化工工程公司

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总结

(3)30万吨级:一次机6500kW+二次机27000kW起动方式：自耦变压器/LCI

神华榆林LDPE一次机和二次机的起动方式如下：

一次机电机6500kW：35/10KV变压器直接起动

二次机电机27000kW：110/10kV变压器+自耦变压器起动

通过计算，技术条件满足要求时，应优先考虑采用技术成熟、简单可靠的起动方式（如自耦变压器起动方式）。LCI起动特性好，可以按1:1起动电流起动，但LCI费用高，维护工作量大，建议仅在电网末端系统容量小无法满足起动要求是采用。中国神华煤制油化工工程公司

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总结3.变频器的使用

（1）除非工艺生产要求，否则，电气专业不主张为了节能设变频器。因为变频器不仅增加了谐波源，也降低了供电可靠性。

（2）高压变频器设工频旁路

（3）对于重要的低压电机，宜采用旁路；对于特别重要的工艺负荷，也可考虑采用双变频器驱动方式。