Электроснабжение НПЗ: требования, нормы, практические решения

.

Электроэнергия для промышленности нефтепереработки критически важна, чтобы гарантировать бесперебойную работу нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ). Любые сбои в электроснабжении могут привести к существенным финансовым потерям и угрозам безопасности, поэтому системы электроснабжения проектируются со строгими требованиями к надёжности, безопасности и эффективности.

Нормативные требования

Электроснабжение НПЗ регулируется различной нормативной документацией, которая разработана, чтобы минимизировать риски, связанные с работой во взрывоопасных средах.

Классификация зон

Для обеспечения требуемого уровня безопасности введена строгая классификация взрывоопасных зон (ГОСТ IEC 60079-10-1-2011):

• Зона 0: Постоянное наличие взрывоопасной газовой смеси. Может применяться оборудование уровня взрывозащиты «очень высокая» (Ex ia).
• Зона 1: Вероятное образование взрывоопасной смеси при нормальной работе. Используется техника с уровнем защиты «высокая» (Ex db, Ex eb, Ex ib).
• Зона 2: Маловероятное или кратковременное образование взрывоопасной смеси. Достаточно будет оборудования с категорией взрывозащиты «повышенная» (Ex nc, Ex ec, Ex ic).

Точное определение взрывоопасной зоны упрощает выбор применяемого электрооборудования для безопасной эксплуатации в условиях НПЗ.

Стандарты безопасности

Среди основных стандартов безопасности, которыми пользуются на объектах нефтеперерабатывающего сектора, выделяют:

• ПУЭ – общие требования к электроустановкам, включая защиту от перегрузок, коротких замыканий, заземление, молниезащиту. На НПЗ – особые требования к выбору и прокладке кабелей во взрывоопасных зонах, селективности защиты.
• Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности – регламентируют требования к проектированию, строительству и эксплуатации опасных производственных объектов.
• ГОСТ Р 50571.3-2009 – определяет правила защиты персонала от поражения электрическим током при работе с электрическими установками.
• ГОСТ Р МЭК 60079 – определяет требования к конструкции, методам испытаний и взрывозащите оборудования, эксплуатируемого на НПЗ.

Схемы подключения

Надёжность подачи электроэнергии для промышленности нефтепереработки достигается за счёт применения безотказных схем подключения и систем резервирования.

Глубокие вводы 110 кВ

Крупные НПЗ подключаются к сетям 110 кВ или 220 кВ через «глубокие вводы». Это предусматривает использование:

• двух и более независимых вводов – от разных подстанций энергосистемы, что повышает надёжность;
• двухтрансформаторных подстанций – устанавливаются понизительные подстанции с двумя и более трансформаторами мощностью 40-160 МВА каждый, что гарантирует 100% резервирование;
• элегазовых выключателей – способны безопасно отключать потребителей с токами потребления до 50 кА;
• кольцевых схем – повышают отказоустойчивость систем в условиях повышенных нагрузок.

Системы резервирования

1. 100% резервирование трансформаторов – понижающие подстанции оснащаются двумя трансформаторами, способными покрыть всю нагрузку.
2. Автоматическое включение резерва (АВР) – переключение на резервный источник происходит за 50-300 мс. Наличие АВР критично для непрерывности технологических процессов.
3. Источники бесперебойного питания (ИБП) – используются для резервирования систем питания для особо ответственных потребителей с автономностью от нескольких минут до нескольких часов.
4. Дизель-генераторные установки (ДГУ) – основная техника аварийного и резервного электроснабжения. Мощность от 500 кВт до 10 МВт, запуск менее чем за 15 сек.

Энергоэффективность

Повышение энергоэффективности снижает эксплуатационные затраты и уменьшает воздействие НПЗ на окружающую среду.

Утилизация тепла

Этот метод повышения энергоэффективности заключается в утилизации вторичных энергетических ресурсов, в частности тепловой энергии.

• Тепло отходящих газов печей. Их температура составляет +300-400ºС. Выделяемая тепловая энергия утилизируется для нагрева нефти, производства пара или выработки электроэнергии.
• Когенерация. Одновременное производство электроэнергии и тепла с КПД до 80-90%. Используются ГТУ или ГПУ, их выхлопные газы при температуре +450-550ºС направляются в котлы-утилизаторы для производства пара.
• Рекуперация тепла из технологических потоков. Теплообменники передают тепло от горячих потоков к холодным (например, подогрев сырья). Экономия топлива в таком случае может составлять до 10-15%.

Внедрение систем утилизации тепловой энергии существенно сокращает потребление первичных энергоресурсов, уменьшает выбросы и повышает экономическую эффективность электроэнергии для промышленности нефтепереработки.