石油化工企业电气设备及运行管理手册

第1篇 石油化工企业电力系统特点

第1 章　油田企业电力系统特点 1

1.1 陆上油气田 2

1.2 海上油气田 3

1.3 非常规开采油气田 4

第2 章　炼油化工企业电力系统特点 6

2.1 炼化电网的组成 6

2.2 电网一般性特征 6

2.3 大型炼化企业电力系统特点 7

2.4 中小型炼化企业电力系统特点 8

第3 章　煤化工企业电力系统特点 9

3.1 煤化工企业 9

3.2 煤化工工艺路线及特点 9

3.3 煤化工企业供电要求 9

3.4 煤化工企业电力系统特点 10

第2篇 主网结构

第1 章　主网结构的特点 11

1.1 概述 11

1.2 对主网结构的基本要求 12

第2 章　主网结构的确定 13

2.1 关键因素 13

2.2 确定企业内部电网最高电压 13

2.3 设置各级电压等级 14

2.4 变压器绕组形式 15

2.5 各级母线的接线方式 16

2.6 外电源接入 18

2.7 发电机接入系统及升压站 18

2.8 大型电动机接入 19

2.9 主变数量和容量 19

2.10 电压调节和无功补偿 19

第3 章　主系统运行方式 21

3.1 运行方式总体要求 21

3.2 正常运行方式 21

3.3 非正常运行方式 22

3.4 异常运行方式 22

3.5 禁止的操作及运行方式 23

第4 章　炼化企业主要电气设备及材料选择 24

4.1 选型基本原则 24

4.2 GIS组合电器装置 24

4.3 电力变压器 24

4.4 发电机出线设备及励磁系统 24

4.5 变电所 25

4.6 继电保护装置 25

4.7 电缆线路 25

4.8 电动机选型原则 25

4.9 其他 27

第3篇 继电保护及自动装置配置

第1 章　继电保护一般规定 29

1.1 总则 29

1.2 保护装置分类 30

1.3 继电保护装置的“四性”要求 30

1.4 微机保护及自动装置应满足的要求 31

第2 章　继电保护装置的配置 34

2.1 3~220kV线路保护配置 34

2.2 变压器保护配置 39

2.3 发电机保护配置 43

2.4 电动机保护配置 47

2.5 母线保护 49

2.6 电容器保护配置 51

2.7 断路器失灵保护配置 53

第3 章　电力系统自动装置的配置 55

3.1 一般规定 55

3.2 线路自动重合闸 55

3.3 备用电源自投装置 57

3.4 频率异常控制 58

3.5 故障记录及故障信息管理 59

3.6 暂态稳定控制及失步解列 60

3.7 自动调节励磁 61

3.8 自动灭磁 62

第4 章　对相关回路及设备的要求 63

4.1 对二次回路的要求 63

4.2 电流互感器及电压互感器 64

4.3 直流电源 65

4.4 保护与厂站自动化系统的配合及接口 65

4.5 电磁兼容 66

4.6 对断路器及隔离开关的要求 67

4.7 继电保护和安全自动装置通道 67

第5 章　微机继电保护装置的选型原则 69

第6 章　工程交接验收 70

6.1 一般规定 70

6.2 反事故措施验收 70

6.3 二次电缆验收 71

6.4 屏柜、端子箱及电缆敷设验收 72

6.5 电流互感器及其相关回路验收 73

6.6 电压互感器及其相关回路验收 73

6.7 变电站内部交、直流回路绝缘验收 74

6.8 保护屏、箱体、端子箱验收 75

6.9 保护装置、继电器的验收 75

6.10 线路保护验收 76

6.11 变压器保护验收 80

6.12 断路器辅助保护及操作箱验收 82

6.13 母线保护验收 84

6.14 继电保护回路传动验收 85

6.15 故障录波装置验收 86

6.16 自动化监控系统验收 87

第7 章　日常管理 88

7.1 运行管理 88

7.2 技术管理 89

7.3 定值管理 89

7.4 备用插件的管理 90

7.5 检验管理 90

参考文献 91

第4篇 自备热电厂

第1 章　自备热电厂简介 93

第2 章　锅炉及辅机 95

2.1 煤粉锅炉基本介绍 95

2.2 CFB锅炉基本介绍 96

2.3 辅助系统基本流程 97

2.4 辅机联锁保护 97

第3 章　汽轮机 99

3.1 汽轮机工作过程 99

3.2 汽轮机的分类 99

3.3 本体主要零部件 100

3.4 汽轮机调节系统 100

3.5 汽轮机停机保护装置 101

3.6 热电厂汽轮机主要辅助系统简介 101

第4 章　发电机 103

4.1 发电机的基本原理 103

4.2 发电机的基本构造 103

4.3 发电机的冷却 104

4.4 发电机的额定参数 106

4.5 发电机的电枢反应 107

4.6 发电机的特性 107

第5 章　发电机的励磁系统 111

5.1 励磁系统的作用 111

5.2 发电机的励磁方式 111

5.3 自并励励磁系统 113

5.4 可控硅整流装置 114

5.5 自动励磁调节器 115

5.6 强行励磁 117

5.7 灭磁 117

第6 章　厂用电系统 119

6.1 厂用电系统的设备及负荷分类 119

6.2 厂用电源接线基本要求 119

6.3 厂用工作电源的接线方式 120

6.4 厂用备用电源自投的基本要求 121

6.5 备用电源自投切换时对系统安全性的分析 121

6.6 厂用电源切换装置 122

6.7 微机备自投装置 126

第7 章　发电机交接试验部分 128

7.1 测量定子绕组的绝缘电阻和吸收比或极化指数 128

7.2 测量定子绕组的直流电阻 128

7.3 定子绕组直流耐压试验和泄漏电流测量 128

7.4 定子绕组交流耐压试验 129

7.5 测量转子绕组的绝缘电阻 129

7.6 测量转子绕组的直流电阻 130

7.7 转子绕组交流耐压试验 130

7.8 其他电阻的测量和耐压实验 130

7.9 埋入式测温计的检查 131

7.10 测量转子绕组的交流阻抗和功率损耗 131

7.11 测量三相短路特性曲线 131

7.12 测量空载特性曲线 131

7.13 测量发电机定子开路时的灭磁

时间常数和转子过电压倍数 132

7.14 测量发电机自动灭磁装置分闸

后的定子残压 132

7.15 测量相序 132

7.16 测量轴电压 132

7.17 定子绕组端部固有振动频率测试及模态分析 132

7.18 定子绕组端部现包绝缘施加直流电压测量 133

第8 章　发电机调试大纲 134

8.1 启动调试设备范围 134

8.2 启动前准备工作 134

8.3 发电机启动调试前有关设备运行方式 135

8.4 发变组电气启动调试顺序纲要 136

8.5 启动调试试验项目及步骤 136

8.6 发电机短路试验 137

8.7 发电机空载试验 137

8.8 励磁系统调试 137

8.9 发变组零启升压试验 139

8.10 发电机并网试验 139

8.11 发电机带负荷试验 140

8.12 厂用电转换试验 140

8.13 发电机甩负荷试验 140

8.14 发电机组168h试运行 141

8.15 发电机进相运行试验 141

第9 章　发电机并网 142

9.1 零启升压 142

9.2 系统启动 143

第10 章　运行管理 145

10.1 电压调整 145

10.2 出力调整 145

10.3 频率调整 146

第11 章　系统事故处理 148

11.1 事故处理原则 148

11.2 主系统事故处理 149

11.3 厂用电典型故障及处理 151

11.4 发电机的异常运行及事故处理 154

11.5 变压器的异常运行及事故处理 166

11.6 变压器的事故处理 170

11.7 电动机异常运行及事故处理 172

11.8 配电装置的事故处理 174

第12 章　发电机孤网运行 191

12.1 自备热电厂孤网运行产生的原因 191

12.2 孤网运行的特点 191

12.3 孤网运行的方案 191

12.4 某企业电网快速减载系统案例 192

12.5 孤网运行的事故处理 194

第13 章　主要发电设备选型原则 195

13.1 电气设备选择的通则 195

13.2 发电机的选择 195

13.3 变压器的选择 196

13.4 电动机的选择 197

13.5 高压电器的选择 197

13.6 低压电器的选择 198

13.7 互感器的选择 200

13.8 电抗器的选择 200

13.9 消弧线圈及消弧自动装置的选择 201

13.10 高中低压成套配电装置的选择 201

13.11 电源设备的选择 202

13.12 微机保护与监控、防误操作装置 204

13.13 电测量仪表的选用 207

13.14 变频器的选用 207

13.15 电动机启动器的选用 208

13.16 无功补偿与谐波治理的选择 208

13.17 母线与电缆的选择 209

第5篇 电气设备

第1 章　变压器 211

1.1 变压器基本结构 211

1.2 变压器分类 218

1.3 变压器的技术参数 218

1.4 变压器运行性能 223

1.5 变压器暂态运行 225

1.6 变压器过激磁能力 227

1.7 变压器的抗短路能力 228

1.8 变压器负载能力 229

1.9 变压器耐受电压能力 230

1.10 变压器的试验 232

1.11 变压器的运行 235

1.12 干式变压器 242

1.13 整流变压器 245

1.14 接地变压器 250

1.15 隔离变压器 251

第2 章　开关设备 254

2.1 252kV气体绝缘金属封闭开关设备 254

2.2 126kV气体绝缘金属封闭开关设备 263

2.3 40.5kV柜式气体绝缘金属封闭开关设备和控制设备 271

2.4 SF6 断路器 284

2.5 真空灭弧室 294

2.6 发电机出口真空断路器 309

2.7 40.5kV真空断路器 322

2.8 7.2kV与12kV真空断路器 334

2.9 空气绝缘断路器柜 337

2.10 低压开关柜 342

2.11 智能一体化低压开关柜 347

第3 章　发电机 352

3.1 同步汽轮发电机 352

3.2 异步发电机 362

3.3 柴油发电机 366

3.4 燃气内燃机发电机组 368

第4 章　电动机 390

4.1 电机的分类 390

4.2 电机执行标准 390

4.3 防爆基础知识 392

4.4 电动机结构 395

4.5 几种防爆电机的设计和结构特点 414

4.6 电动机的安装、使用和维护 417

4.7 低压永磁电动机 422

第5 章　电容器 430

5.1 高压电力电容器 430

5.2 低压电力电容器 432

5.3 滤波电容器 434

5.4 电容器运行管理 435

第6 章　电抗器 438

6.1 分类 438

6.2 电抗器特点 438

6.3 性能 439

6.4 试验 443

6.5 电抗器运行管理 444

第7 章　UPS 不间断电源 446

7.1 UPS定义 446

7.2 UPS系统分类 447

7.3 UPS主要技术要求 449

7.4 安装调试 453

7.5 UPS装置维护检修 454

第8 章　EPS 事故电源装置 458

8.1 用途 458

8.2 EPS的工作模式 458

8.3 结构 459

8.4 性能 461

8.5 安装调试 463

8.6 运行管理 464

第9 章　变频器 468

9.1 高压变频器 468

9.2 低压变频器 481

第10 章　互感器 486

10.1 电压互感器 486

10.2 电流互感器 492

第11 章　金属氧化物避雷器及其在线监测装置 500

11.1 类别 500

11.2 结构 502

11.3 特性与参数 506

11.4 试验 513

11.5 在线监测 526

11.6 避雷器的管理与维护 528

11.7 避雷器选型原则 530

第12 章　电涌保护器 539

12.1 石化行业电力系统特点及雷电防护的重要性 539

12.2 电涌保护器的定义和分类 539

12.3 结构及性能参数 540

12.4 防护原则 541

12.5 低压供配电系统电涌保护器应用 543

12.6 试验 544

12.7 选型原则 544

12.8 运行维护 546

第13 章　继电保护装置 547

13.1 线路保护 547

13.2 母线保护 554

13.3 变压器保护 560

13.4 发电机保护 570

13.5 电动机保护 581

13.6 电容器保护 587

13.7 电抗器保护 590

第14 章　自动装置 594

14.1 备自投装置 594

14.2 低频减载装置 595

14.3 自动准同期装置 595

第15 章　变电自动化系统 598

15.1 调度自动化系统 598

15.2 变电站自动化系统概述 610

15.3 变电站监控系统的基本功能 616

15.4 通信网络 622

15.5 变电站监控系统日常运行管理 624

第16 章　400V 配电系统监控装置 631

16.1 系统组成 631

16.2 系统功能 634

16.3 系统的调试与运行 637

第17 章　消弧线圈 639

17.1 分头预调式 640

17.2 自动跟踪式 651

第18 章　中电阻接地装置 657

18.1 原理 657

18.2 结构 657

18.3 接地电阻值的选择 658

18.4 电阻接地装置性能 658

18.4 电阻器参数 659

18.5 中电阻接地装置的特点 659

18.6 出厂试验 660

18.7 现场调试 661

18.8 运行和维护 661

18.9 选型原则 664

18.10 执行标准 665

第19 章　接地选线装置 666

19.1 结构 666

19.2 原理 668

19.3 性能 669

19.4 参数 670

19.5 特点 671

19.6 出厂检验 673

19.7 现场调试 673

19.8 运行管理 675

19.9 选型原则 675

第20 章　智能仪表 677

20.1 结构 677

20.2 原理 677

20.3 性能 678

20.4 参数 680

20.5 特点 681

20.6 出厂试验 682

20.7 现场调试 684

20.8 运行管理 685

20.9 选型原则 685

20.10 高级应用 686

第21 章　防爆电气 689

21.1 防爆照明 689

21.2 防爆控制器 691

21.3 防爆按钮 694

21.4 防爆照明控制箱 695

21.5 防爆检修电源箱 697

21.6 防爆插座 698

21.7 防爆区域静电检测装置 700

第22 章　电力电缆 702

22.1 变频电缆 702

22.2 220kV电力电缆 704

22.3 110kV电力电缆 707

22.4 35kV电力电缆 710

22.5 10(6)kV电力电缆 713

参考文献 716

第6篇 电能质量

第1 章　SVC 无功补偿装置 719

1.1 SVC结构 719

1.2 SVC性能 724

1.3 SVC参数 728

1.4 SVC试验调试 729

1.5 SVC装置的运行管理 737

1.6 SVC选型 741

第2 章　无源滤波装置 743

2.1 结构 743

2.2 性能 743

2.3 特点 744

2.4 参数 744

2.5 调试 745

2.6 选型原则 745

2.7 运行管理 747

第3 章　SVG 无功补偿装置 750

3.1 高压SVG装置 750

3.2 低压SVG装置 758

第4 章　PQC 滤波补偿装置 766

4.1 结构 766

4.2 性能 766

4.3 特点 767

4.4 参数 768

4.5 调试 768

4.6 运行管理 769

4.7 选型原则 769

参考文献 769

第7篇 稳定控制及检测技术

第1 章　石油化工企业电力系统稳定分析及仿真研究 771

1.1 电力系统仿真综述 771

1.2 电力系统仿真理论基础 773

1.3 电力系统数字仿真工具 775

1.4 石化企业电力系统仿真应用 777

第2 章　炼化企业电力系统安全稳定控制系统配制 782

2.1 范围 782

2.2 电力系统基本要求 782

2.3 扰动情况分类和三道防线 784

2.4 基础控制 785

2.5 稳控系统适用对象 787

2.6 稳控系统配置 789

第3 章　变电站快切装置 797

3.1 变电站快切的使用场合 797

3.2 变电站电源快速切换技术 797

3.3 变电站电源快速装置在石化企业的应用 799

3.4 变电站快切装置的工程设计 801

第4 章　电动机分批自启动装置 803

4.1 晃电 803

4.2 电动机自启动装置的分散控制 803

4.3 电动机自启动装置的集中控制 804

4.4 高压电机和高压变频器的自启动 806

第5 章　400V 系统防止电压波动的技术 807

5.1 简介 807

5.2 电压波动的定义、分类及其产生原因 807

5.3 电压波动对炼化企业的危害 807

5.4 电压波动时电动机运行的状态 808

5.5 防止电压波动的措施 811

5.6 防止电压波动措施相关计算原则 818

5.7 防止电压波动措施应用中应注意的问题 818

第6 章　石油化工企业供配电安全运行管理系统 819

6.1 概述 819

6.2 系统组成及网络结构 819

6.3 各子系统功能、组成和原理 820

6.4 系统性能特点 824

6.5 现场调试 824

6.6 运行维护 824

第7 章　电压暂降 828

7.1 概述 828

7.2 电压暂降的定义及标准 828

7.3 敏感负荷 829

7.4 电压暂降的影响 831

7.5 电压暂降监测、治理及检测技术 832

7.6 案例及工程细节 841

第8 章　大型旋转电机在线监测技术 843

8.1 局部放电监测 843

8.2 局部放电在线监测系统 863

第9 章　GIS 局部放电在线监测技术 869

9.1 局部放电的概念 869

9.2 GIS典型放电缺陷 870

9.3 GIS局部放电检测方法 871

9.4 GIS局部放电特高频在线监测系统 872

9.5 GIS局部放电抗干扰技术 874

9.6 GIS局部放电诊断技术 874

9.7 GIS局部放电定位技术 878

第10 章　电力电缆局部放电振荡波检测技术 880

10.1 概述 880

10.2 电缆局部放电 881

10.3 电缆局部放电检测方法 881

10.4 电缆局部放电振荡波测试技术 882

10.5 电力电缆振荡波测试技术的特点与优势 883

10.6 电力电缆振荡波测试技术的应用 884

第11 章　变压器局部放电在线监测装置 885

11.1 概述 885

11.2 分类 885

11.3 原理 885

11.4 结构 886

11.5 性能 887

11.6 现场调试 887

11.7 运行管理 887

第12 章　变压器油中气体在线分析监测装置 889

12.1 概述 889

12.2 分类 889

12.3 原理和结构 890

12.4 性能 891

12.5 现场运行调试 892

12.6 运行管理 893

第13 章　防爆区域转动设备智能在线监测技术 894

13.1 概述 894

13.2 分类 894

13.3 系统组成 894

13.4 工作原理 895

13.5 性能指标 895

13.6 安装与调试 896

13.7 运行管理 896

第14 章　光纤在线监测技术 897

14.1 概述 897

14.2 分类 900

14.3 性能 902

14.4 现场运行 905

14.5 运行管理 905

参考文献 906

第8篇 新能源及节电技术

第1 章　分布式发电与微电网技术 909

1.1 分布式发电 909

1.2 微电网 929

第2 章　能效管理系统 938

2.1 概述 938

2.2 能效管理方法论 938

2.3 能效管理绩效体系 939

2.4 能效管理系统架构 940

2.5 能效管理系统网络架构 940

2.6 能效管理系统功能 942

第3 章　油井1.14kV 集中控制系统 945

3.1 概述 945

3.2 应用范围 945

3.3 系统配置 945

3.4 技术指标 947

3.5 安装调试 948

3.6 运行管理 948

第4 章　燃气冷热电三联供技术 951

4.1 概述 951

4.2 特点 951

4.3 系统组成 952

4.4 选型原则 954

4.5 系统调试 955

4.6 运行管理 958

第5 章　永磁调速技术 964

5.1 概述 964

5.2 永磁调速器 964

5.3 永磁调速的特性分析 966

5.4 几种不同结构形式的永磁调速器 968

参考文献 970

第9篇 电气材料

第1 章　节能铜包铝管母线 971

1.1 概述 971

1.2 发电厂母线、电站母线 974

1.3 35kV母线 975

1.4 10(6)kV母线 976

1.5 结构 977

1.6 性能 978

1.7 特点 978

1.8 技术参数 979

1.9 形式试验 979

1.10 安装 980

1.11 交接试验 980

1.12 运行管理 980

1.13 预防性试验 980

1.14 选型原则 981

第2 章　绝缘材料 982

2.1 概述 982

2.2 绝缘材料分类 982

2.3 性能 983

2.4 各种绝缘材料的技术参数 992

2.5 试验 1006

第3 章　接地材料 1016

3.1 概述 1016

3.2 结构 1016

3.3 性能 1017

3.4 参数 1018

3.5 出厂检验 1018

3.6 现场施工 1019

3.7 选型原则 1019

第4 章　防火材料 1020

4.1 类别 1020

4.2 性能 1021

4.3 参数 1022

4.4 现场施工 1022

参考文献 1024

第10篇 系统优化工程案例

第1 章　陆地油气田电网优化 1025

1.1 电网概况 1025

1.2 电网存在的主要问题 1025

1.3 优化与改造的原则 1026

1.4 设备选型 1026

1.5 改造方案 1027

1.6 实施效果 1029

第2 章　海上油气田电网优化 1031

第3 章　炼化企业220kV、110kV

新老系统优化 1033

3.1 原系统概况 1033

3.2 原系统存在问题分析 1036

3.3 系统整合优化方案 1037

3.4 方案二的技术分析 1040

3.5 最终整合优化方案 1042

3.6 整合优化实施关键要点和注意事项 1044

3.7 整合优化后的效果分析 1046

第4 章　炼化企业110kV 系统优化 1047

4.1 炼化企业对电网的要求 1047

4.2 某炼化企业电网简介 1047

4.3 110kV系统优化方案 1049

4.4 110kV系统优化后的效果 1050

4.5 采取措施降低电网波动105 1

4.6 炼化企业电网优化措施小结 1051

第5 章　炼化企业自备热电厂系统优化 1052

5.1 概述 1052

5.2 电力系统的现状和问题 1052

5.3 优化思路和方案 1054

5.4 组织和实施 1055

5.5 效果评价 1056

第6 章　煤化工电力系统建设方案优化 1058

6.1 煤化工企业电力系统 1058

6.2 供电系统方案优化的基本原则 1058

6.3 工程案例分析 1058

第7 章　中化企业电力系统建设方案优化 1063

7.1 电源可靠性 1063

7.2 负荷与电压等级 1064

7.3 系统主接线 1064

7.4 变电所设置 1065

7.5 电力线路 1065

7.6 变压器 1065

7.7 自备电站 1065

7.8 大电机启动 1066

7.9 总体原则 1066

参考文献 1066

附录一　解决方案 1067

附录二　产品资料 1081

《石油化工企业电气设备及运行管理手册（精）》共10篇内容，主要包括石油化工企业电力系统特点、主网结构、继电保护及自动装置配置、自备热电厂、电气设备、电能质量、稳定控制及检测技术、新能源及节电技术、电气材料、系统优化工程案例。
　　《石油化工企业电气设备及运行管理手册（精）》中的各项技术、工程案例均来源于现场，浓缩了石化企业电力系统多年的运行经验，吸收了大量事故教训，是实践经验与规范、标准的有机结合和升华，诸多技术已经过多年运行检验。
　　《石油化工企业电气设备及运行管理手册（精）》是石化企业电气工程技术人员的参考书，将对提高石化企业电力系统技术管理水平发挥重要的指导作用。

1.手册中包含各项技术、工程案例均来源于现场，浓缩了石化企业电力系统多年的运行经验，吸收了大量事故教训，是实践经验和规范、标准的有机结合和升华，诸多技术已经过多年运行检验。
　　2.《手册》内容源于实践、高于实践，语言通俗易懂，实用性强等。对于现场疑难问题分析、制定方案，具有较强的针对性，是石化企业电气工程技术人员的参考书。《手册》将对提高石化企业电力系统技术管理水平发挥重要的指导作用。