电气工程师高级职称论文范文参考

　　天然气压气站一般包括工艺装置区（包括压缩机厂房、过滤分离区和计量调压区）、进出站阀组区和综合值班室、综合设备间，根据《石油设施电气设备安装区域一级0区、1区和2区区域划分推荐作法》SY/T6671-2006中对输气管道设施爆炸危险场所区域划分的规定：压气站属于爆炸危险1区的范围很少，一般属于爆炸危险2区。压缩机厂房区属于1区，过滤分离区和计量调压区边界7.5m以内的范围为2区，进出站阀组区和综合设备间属于2区，综合值班室所处环境不属于爆炸危险环境。

　　摘要：本文对西气东输典型压气站电气安全设计进行了详细的总结，提出可靠的外部供电线路是实现压气站电气安全的必要条件，准确的防爆区划分、防爆设备的选型以及有效的防雷接地设计等是电气安全的可靠保证。

　　关键词：西气东输,电气安全,设备安全,压气站,接地

　　1压气站生产环境

　　天然气管道压气站是以压力能的形式给天然气提供输送动力的作业站，主要设备是天然气压缩机组。其在生产过程中容易出现爆炸性气体，会引起爆炸和火灾，所以压气站的生产环境为爆炸性环境和火灾危险环境两种。针对压气站的生产环境进行电气安全设计时，均应针对环境采取有效的电气安全措施。

　　2爆炸危险环境的划分及注意事项

　　但是电气设计时，应根据现场实际释放源的级别和位置、天然气的性质和通风条件等进行危险区域的划分，因为危险区域等级的划分不当，势必会对导致电气设备的选型不当、电线电缆的选择与敷设不合理和采用安装标准的不合适，这会酿下严重的事故隐患。为此，在危险区域等级和范围的划分问题上必须注意以下问题：（1）压缩机房爆炸危险区域划分应考虑通风良好等因素。因为压缩机厂房是封闭的建筑物，所以一般划分为1区。但这给压缩机厂房的电气措施的实现增加难度，降低了工程的经济性。实际在划分过程中应考虑压缩机厂房的通风情况，良好的通风带来的空气流量能使易燃物质很快稀释到爆炸下限值的25%以下。因此增加良好的通风设备后，可将压缩机房爆炸危险区域划分为2区。（2）由于天然气相对密度比空气轻，考虑到管线阀门和仪表的泄漏情况下，天然气可能在密闭空间的上部聚集，所以在天然气为动力源的发电机房、消防泵房等综合设备间存在泄露的情况下，爆炸危险2区重点分布在屋顶区域，如果电气安全设计时，电气措施仍按正常场所对待，可能存在电气安全隐患。

　　3电气安全防护措施

　　3.1压气站供电方案设计

　　根据规范，采用电力驱动的压气站用电负荷、站内自控、通信、调控中心和应急照明等负荷一般按一级负荷考虑，故西气东输工程压气站的重要性要求为其配套的供配电设施要具有高可靠性。要求供配电系统可靠性是电气安全中经常提及的话题，但都是按规范定性地在工程设计中执行。在西气东输工程中如何定量研究供配电方案的可靠性是电气安全设计的难点。借鉴目前电力部门的理论和经验，可根据城乡电网配电系统可靠性指标（供电可靠率、用户平均停电时间和用户平均停电次数）对供电方案进行评估。

　　同时考虑到压气站在西气东输管道中的重要性，压气站的供配电应考虑以下问题：（1）压气站供电电源的可靠性：站场应采用1路10kV外电源做主供电源，并设置无人值守自起动型天然气发电机组作为备用电源。外电源停电后，备用电源带站内的重要工艺负荷，单体的照明、空调以及UPS的负荷用电。（2）压气站配备滤波装置：现在西气东输压气站大部分采用变频电机驱动压缩机，但因为变频电机运行中对电网的谐波含量要求较高，同时其采用的变频调速系统会在运行过程中产生较大的谐波电流，所以变频调速应该配置滤波系统，并选取合适的滤波参数，有效的抑制压气站产生的谐波，满足压气站站场内的设备对电网质量的要求。同时应根据压气站专用变电站的各种运行方式，实时监测变电站母线的总谐波含量，防止谐波含量的超标。（3）保证重要负荷安全供电：压气站应采用工业型并联冗余式不间断电源系统，低压可自动切换的双回路供电。不间断供电电源系统（UPS）后备时间按2小时考虑。消防用电设备采用双电源或双回路供电，并在最末一级设置自动电源切换箱。

　　3.2压气站电气设备的选型

　　不同类型的电气设备其防爆原理及结构特点各有不同，在《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）中对不同爆炸危险场所的电气设备选型作了明确规定，这里主要介绍压气站常用的防爆电气的选型。

　　压气站现在主要使用的防爆电气设备主要有防爆控制开关、防爆控制箱、防爆接线箱和防爆电机，根据标准规定和压气站爆炸危险区域等级，压气站用防爆电气设备主要采用隔爆型、增安型以及部分本质安全型。压气站常用的电气设备选择原则：（1）压气站使用的防爆控制开关的应选用本质安全型防爆电气开关，其防爆等级一般采用ⅡBT4，其防爆外壳壳体通常是采用铸造铝合金压铸而成的复合型结构。（2）防爆控制箱一般由热继电器、接触器、断路器、转换开关、信号灯、按钮等元件构成，选择应考虑爆炸危险区，压气站的爆炸危险区主要是2区，所以防爆控制箱可以选用隔爆型、增安型、本质安全型，一般防爆等级选用ⅡBT4。（3）防爆接线箱外壳由铸造铝合金制造，内部主要包括接线盒、穿线盒、吊线盒和分线盒。压气站中调压撬、计量撬和自用气橇内的动力线和信号线都应该选用隔爆型，防爆等级为ⅡBT4级。接线箱电缆引入口应进行封堵，电缆外部应全部套金属防爆挠芯管。（4）压气站用防爆电动机应该选用隔爆型三相异步电机，接线盒和主体外壳防护等级分别是IP54和IP44。

　　3.3电气线路设计

　　除了正常的开关操作，危险电压和过电流是压气站生产环境中电气设备及线路产生火花、电弧或高温的主要因素。因此在电气线路设计中应采取以下措施来防止火花、电弧或高温的产生。（1）进入爆炸性气体环境2区的电缆选用阻燃电缆，其钢管配线的电气线路做好隔离密封；若采用电缆沟内敷设方式，电缆沟内应充砂。（2）应提高设备电缆抵御火灾的能力，设备配电线路应采用耐火电缆；当采用电缆沟或直埋穿管敷设方式时，电缆进出建筑物处应采取防止电缆火灾蔓延的阻燃及分隔措施。供给同一设备用电的两路电缆不宜同沟敷设，当无法分开时，分别敷设在电缆沟两侧的支架上。（3）应防止电气设备对地泄漏电流增大，因当电气设备绝缘性能劣化、电力电子设备谐波分量增大、电缆根数和长度增加时，会导致设备对地泄漏电流变大，从而可能产生会引燃爆炸性气体混合物的危险电压。3.4防雷及接地措施的应用

　　（1）压气站可以采用扁钢或者铜导体直接做压缩机组本体的接地引下线。因为天然气压缩机组是压气站的重要设备，虽然其本体的金属板的厚度与油库用储罐的壁厚一样，但是不能像油库用储罐一样当做引下线来泄引雷电流。（2）工艺装置区有爆炸危险露天布置的钢质密闭设备和容器应设防雷接地。当其壁厚不小于4mm时，不装设接闪器，但应接地，接地点不少于两处，两接地点间距离不大于30m，冲击接地电阻不应大于30Ω；当其壁厚小于4mm时，应设接闪针（线）保护。（3）站内的接地系统应采用TN-S系统，站内电气接地、自控、通信的保护接地及工作接地、防雷防静电接地等共用同一接地装置，站内做好均压措施。高低压配电屏与控制屏的框架、发电机组和电力变压器的底座和外壳均应可靠接地，且接地装置的接地电阻值应符合规范要求。（4）压气站室外的路灯、工业电视监控杆等构筑物的顶端应安装保护照明灯具及监控器材的避雷针，构筑物由金属材料构成可直接利用构筑物本身为引下线。构筑物立柱为金属管型时，电源线和信号线在立柱腔体内敷设；若工业电视监控立柱为塔架或非金属型，电源线和信号线敷设在沿塔架设置的金属管中，金属管与塔架的连接点不少于3处。电源线、信号线穿金属管埋地，铠装电缆可直埋，埋地长度不应小于15m。

　　结语

　　天然气长输管道压气站电气安全设计具有一定的特殊性，本文在天然气管道压气站电气安全设计方面仅对其关键环节进行了总结、分析，随着压缩机设备的国产化，压气站的工艺流程将会不断的改进，对电气安全设计还会提出更严格的要求，希望本文能够对天然气管道压气站的电气安全设计提供有益的借鉴及参考。

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