案例背景

本项目为中石油兰州石化榆林化工有限公司2024年高压并联电容器项目,是榆林化工全厂装置停工大检修的核心配套电气改造工程,同时也是保障80万吨/年乙烷制乙烯等核心生产装置供电安全、稳定、经济运行的关键基础工程。

项目同步配套完成总变相关电气回路改造、GIS室配套设备移位、孔洞封堵及电气标识标准化整改,核心目标是实现新老供电系统顺畅衔接、彻底消除电气安全隐患,为大型石化炼化一体化装置提供高可靠性、高能效的高压供配电支撑,是中石油炼化板块电气系统升级、本质安全提升的标杆性改造项目。

项目属于典型的大型石化炼化高负荷、连续运行工业场景,核心工艺配套大量大功率压缩机、泵类、变频驱动设备,高压侧负荷波动大、非线性负载集中,对高压供配电系统的无功补偿、电能质量、本质安全、长周期运行提出了石油化工行业顶级要求,高压无功补偿系统是保障乙烯装置连续稳定生产、实现降本增效的核心电气环节。

案例痛点

1.大型炼化装置高压侧无功损耗严重,电费成本高企80万吨/年乙烷制乙烯装置为超大型连续生产负荷,高压侧(10kV/35kV)存在大量大功率感性负载,长期运行导致系统功率因数偏低,不仅大幅增加变压器、高压线路的铜损与铁损,推高石化企业用电成本,还面临电网力调电费罚款风险,与炼化企业“降本增效”的核心目标严重冲突。

2.非线性负载引发谐波污染,存在本质安全隐患乙烯装置配套大量变频调速、整流逆变等非线性负载,向高压电网注入大量特征谐波,易引发电网谐振、电压畸变,导致变压器、电机过热、绝缘老化,甚至触发继电保护误动/拒动,在石化易燃易爆环境下,存在引发设备故障、生产停机甚至安全事故的重大风险。

3.老厂改造新老系统衔接的安全与可靠性挑战项目为全厂大检修配套改造,需在有限的停工窗口期内完成新老高压系统的切换、衔接,原有补偿设备老化、容量不足、兼容性差,若改造不当会导致系统功率因数波动、供电不稳定,直接影响乙烯装置复工后的连续运行,存在重大生产安全隐患。

4.石化极端工况对设备长周期运行的严苛要求石化厂区存在高温、高湿、腐蚀性气体、粉尘等恶劣工况,同时要求设备实现长周期(3-5年)免维护连续运行,普通高压补偿设备防护等级不足、可靠性差,易出现鼓包、击穿等故障,无法满足石化行业本质安全要求。

5.全厂大检修的工期与施工约束项目需在全厂停工大检修的有限窗口期内完成设备安装、调试、投运,要求设备具备模块化、快速安装、一次性调试成功的特性,避免因电气改造延期影响全厂复工,造成巨大的生产损失。

解决方案

1.高压侧精准无功补偿,稳定供电质量,降本增效针对10kV/35kV高压配电系统,配置AWHVC型高压自动无功补偿装置,实时监测电网功率因数、电压、谐波等参数,自动投切补偿电容组,将高压侧功率因数稳定控制在0.95以上,有效抑制电压波动、减少高压线路与变压器损耗,保障乙烯装置大功率设备的稳定运行,同时大幅降低用电成本,避免力调电费罚款,直接实现降本增效。

2.谐波抑制与抗谐振设计,筑牢本质安全防线装置配置电抗率为6%的串联铁芯电抗器,针对性滤除5、7、次等主要特征谐波,防止电网谐振,避免谐波放大对电容器、主变及工艺设备的冲击,彻底消除谐波引发的电气安全隐患,满足石化易燃易爆环境下的本质安全要求。

3.模块化设计,适配大检修快速施工与新老系统衔接装置采用柜式模块化、一体化设计,支持快速安装、接线与调试,可在全厂大检修的有限窗口期内完成安装、投运,同时完美适配新老高压系统的衔接改造,实现无缝切换,保障乙烯装置复工后供电系统的连续稳定运行。

4.石化级高可靠设计,适配极端工况长周期运行设备采用石化级高防护等级、耐高温耐腐蚀、防爆型设计,选用高品质绝缘介质与密封结构,适应石化厂区高温、高湿、腐蚀性气体的恶劣工况,满足长周期(3-5年)免维护连续运行要求,降低运维成本与停机风险。

5.智能化管控,适配石化数字化工厂建设装置搭载工业级智能控制模块,支持 IEC61850、Modbus等主流工业通信协议,可无缝接入石化企业SCADA/智慧管控平台,实现远程监控、自动调节、故障预警、历史数据追溯,支持无人化运维,适配石化企业数字化、智能化转型需求。

6.配套电气改造一体化交付,消除安全隐患同步配合完成总变电气回路改造、GIS室设备移位、孔洞封堵、电气标识标准化整改,实现电气系统全流程标准化升级,彻底消除新老系统衔接的安全隐患,打造本质安全型高压配电系统。

应用价值

1.技术价值:打造大型石化炼化装置高压补偿标杆
解决了80万吨/年乙烷制乙烯等超大型炼化装置高压侧的无功补偿与谐波治理难题,为中石油炼化板块同类项目提供了成熟的高压无功补偿解决方案,树立了石化行业电气系统升级的技术标杆。
验证了高压自动无功补偿装置在石化极端工况、长周期连续运行场景下的可靠性,推动了电气设备在石化炼化领域的技术升级与应用拓展。
2.经济价值:全生命周期降本增效,投资回报显著
高效无功补偿大幅降低高压电网损耗,每年为榆林化工节省数百万元级别的电费支出,同时避免力调电费罚款,直接提升企业经济效益,投资回报周期短。
谐波治理有效延长变压器、电机等核心设备使用寿命,减少大修与更换成本,降低项目全生命周期运维支出。
3.工程价值:保障核心装置连续运行,筑牢本质安全
高可靠性电气系统保障了80万吨/年乙烷制乙烯核心装置的24小时连续稳定运行,避免了因电气故障导致的生产停机,为中石油创造了巨大的生产效益。
模块化快速施工方案,确保在全厂大检修窗口期内完成改造,不影响全厂复工,为石化企业大检修配套电气改造提供了标准化范本。
彻底消除新老系统衔接的电气安全隐患,实现了高压配电系统的本质安全升级,符合国家对石化行业的安全监管要求。
4.行业价值:引领电气设备在石化炼化领域的应用升级
项目作为中石油兰州石化榆林化工的核心改造工程,验证了高压自动无功补偿装置在大型石化炼化项目中的适用性,为电气设备行业拓展石化、炼化、煤化工等领域市场提供了成功案例。
推动了电气设备从“通用工业应用”向“石化级本质安全、长周期运行”的转型,契合电气行业服务国家能源战略、赋能传统产业升级的发展方向。
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