硝化釜攪拌、緊急冷卻設施供電電源改造-設置獨立的應急電源（EPS）

2020年8月13日，省應急管理廳《關于進一步提升硝化企業本質安全水平的指導意見》（蘇應急函〔2020〕175號 ）中要求：硝化釜攪拌、緊急冷卻設施等硝化系統的關鍵設備，應設置獨立的應急電源（EPS）。

根據文件精神要求，某硝化企業立即對本企業兩套裝置（苯與混酸（硝酸和硫酸）硝化制備硝基苯的硝化裝置、氯苯硝化制備鄰硝基氯苯及對硝基氯苯裝置）進行隱患排查，發現硝化鍋攪拌槳12臺、混流泵2臺、廢酸泵6臺總計20臺未采用EPS供電。如果市電外部或內部發生供電線路、供電設備故障，造成斷電或晃電現象，一旦恢復供電后再次攪拌，過量的物料會突然引發局部激烈反應，瞬間產生大量的反應熱量無法帶走，從而引發強烈爆炸事故，損失后果將不勘設想，該企業立即組織立項、審批、設計等，開展相關改造工作。

經相關技術人員共同研究討論，最終決定對兩套裝置表一中的設備供電進行改造增設EPS供電。

表一：

1、 分別在XX1 ^# 變電所和XX2 ^# 變電所內增加EPS電源各一套，見下表。并經工藝確認EPS后備時間30分鐘滿足要求。

2、EPS供電系統示意圖

EPS 有五種工作模式：充電模式、電池模式、主電模式、ECO 模式、智能 ECO 模式及維護旁 路模式。

3、EPS裝置

正常情況下，交流EPS 由變電所低壓配電系統的兩段交流低壓母線各供一路電源，其中一路電源為主電源、另一路備用電源；當主電源失電時，由進線電源自動投切裝置ATS 進行控制，備用電源自動投入，保證一路電源的正常工作。蓄電池處于浮充狀態，交流EPS 負荷由交流低壓母線供電。當兩路市電電源均失電時，自動不間斷切換至電池輸出（負荷將通過逆變器由電池組供電）。在電池供電時間內，一旦電網恢復供電，EPS應能由靜態開關無擾動切換到市電供電的工作狀態；靜態開關在上述切換過程中應不間斷0ms切換，極端非同步情況下應保證輸出電壓正弦曲線不會被破壞超過3ms；并且應在8小時內對電池重新充電至要求的電壓（從電池耗盡狀態充到滿容量的 80%）。

交流EPS必須始終保持高度可靠性、靈敏性、調節性能，能在全負荷運行狀態、維修機器時進行穩定不間斷供電。設計時考慮到維護、修理、備件等問題，相同的模塊、元器件等必須為標準產品均可互換、且適用于無人值守，并設置手動檢修旁路開關，在維修旁路模式時進行更換EPS的所有元器件（旁路開關除外）。

交流 EPS直流電壓與交流輸出電壓必須配備電氣隔離措施，配備所有必須的保護、控制、報警和通訊功能裝置，設置過電壓及過電流等保護，輸入端應提供可靠的雷擊浪涌保護裝置（不低于 C 級），按Ⅲ類防雷配置，接地銅母線的規格不小于25x4mm ² 。交流 EPS為獨立系統，除主電源及市電電源外，不需另外提供其它輔助電源。

EPS控制面板采用不小于7英寸觸摸彩色顯示屏，可顯示 UPS 的運行參數、10000 條歷史記錄和整機工作狀態，具備1000條用戶操作日志記錄功能，具備歷史記錄備份與導出功能。 

根據單機容量及后備時間計算匹配的鋰電池組數。C：EPS 功率 PF：輸出功率因數，統一按 0.8 計算 T：鋰電池后備時間，30min η1：EPS 逆變效率，統一按 0.94 η2：電池利用率，統一按 0.95 U：EPS 直流電壓 注意：300KVA的EPS按照實際負載 200KVA 計算電池，800KVA 的 EPS 按照 實際負載700KVA計算電池。交流 EPS 應滿足GB7260.2-2009中 IEC61000 的要求。 

因為是對運行中的變電所進行供電改造，不僅要考慮變電所內場地空間大小，還要考慮化工生產的連續性，能否給出改造施工的時間。因此，設計人員根據變電所備用空間實際測量和在用運行負荷進行精心計算，將表一中原分段供電的20臺設備，新增低壓開關柜集中配制由同一段母線供電，為節省改造費用和降低施工難度及時間，其控制原理、現場操作箱及DCS控制等均不做改變。最終設計新增9臺低壓開關柜、饋電柜4臺（總裝機容量+最大一臺啟動容量），進線開關容量設計為630/360A（EPS出線用其內部開關）、1600/900A（EPS出線分兩組母線630/500A，630/630A）。

1、硝基氯苯裝置XX1 ^# 變電所

XX1 ^# 變電所Ⅰ、Ⅱ兩段末端，分別增加1臺低壓饋電柜01AA和02AA做為300KVAEPS主、備供電回路，8臺設備重新設計由新增加的2臺03AA、04AA低壓開柜供電（03AA、04AA柜安裝在XX1 ^# 所Ⅰ段新增01AA柜子的末端和位于Ⅱ段新增柜子02AA末端300KVA的EPS電池柜面對安裝）。 

2、硝化裝置XX2 ^# 變電所

XX2 ^# 變電所在Ⅰ、Ⅱ兩段分別增加一臺低壓饋電柜21AA和22AA做為800KVA EPS主、備供電回路。原由XX3 ^# 變電所供電的7臺負荷，本次全部遷至XX2 ^# 變電所供電。本裝置共需要改造的12臺硝化鍋攪拌槳等設備供電，設計為新增1AA~7AA共7臺同母線低壓開柜供電。（1AA~7AA 7臺低壓柜安裝在XX2 ^# 所Ⅱ段新增22AA柜子的末端依次安裝）見下圖。

供電改造的20臺設備動力電纜直接改接到新低壓開關柜開關上，控制電纜在變電所內新增接線箱內端子對接?，F場控制箱及DCS均不作改動，原來的20臺供電回路暫為備用回路。

化工生產的連續性，改造工作一定要事先合理安排，并結合裝置機會停車時間進行電源改造工作。

1、施工前期準備工作

對施工人員進行技術交底和安全學習，熟悉現場環境，明確施工任務和規范要求。與化工裝置溝通，對接停電交出時間、停電時間；施工機具、工器具及材料備件準備；新增低壓開柜、EPS柜、中間過渡箱安裝到位，過渡電纜敷設到位并掛牌。

2、停電改造施工工序

（1）硝基氯苯裝置電源改造施工工序

改造期間硝化裝置計劃停車24小時，相關設備在施工當天8:00之前交出，分為兩個階段進行施工改造。

XX1 ^# 變電所分段運行狀態（母聯斷路器斷開狀態）。

① XX1 ^# 變電所Ⅱ段停電改造

工藝提前將XX1 ^# 變電所Ⅱ段相關設備倒泵至Ⅰ段相關設備，斷開Ⅱ段進線斷路器后Ⅱ段退出運行。XX1 ^# 變電所Ⅱ段停電后，進行EPS供電柜02AA安裝拼柜及柜頂母排連接工作。同時將Ⅱ段電源上涉及的4臺設備（A01A03 B01 C01），負荷遷移至由EPS饋電的新增04AA低壓開關柜。

拼柜以及負荷遷移完成后，檢查合格后，合Ⅱ段進線斷路器，XX1 ^# 變電所Ⅱ段供電，EPS送電調試后，聯動工藝、儀表對電機正反轉、開停車信號、電流信號、報警故障信號、DCS等進行聯動調試。

② XX1 ^# 變電所Ⅰ段停電改造

將Ⅰ段電源上涉及4臺設備（A02 A04 B02 C02）負荷遷移至由EPS饋電的新增03AA低壓開關柜（改造步驟與Ⅱ段相似）。全部工作完成后，對EPS進行兩路進線電源開關ATS自動切換進行調試、模擬兩路供電失電后電池供電調試等。

（2）硝化裝置電源改造施工工序

改造期間硝化裝置計劃停車36小時。XX2 ^# 變電所分段運行狀態（母聯斷路器斷開狀態）。

硝化裝置電源改造涉及12臺設備，其中硝化裝置一 （5臺設備）原由XX2 ^# 變電所供電，硝化裝置二（7臺設備）原由XX3 ^# 變電所供電，改造分為三個階段：

① XX2 ^# 變電所Ⅰ段停電改造

工藝提前將XX2 ^# 變電所Ⅰ段相關設備倒泵至Ⅱ段相關設備，斷開Ⅰ段進線斷路器Ⅰ段退出運行。XX2 ^# 變電所Ⅰ段停電后，進行EPS供電柜21AA 拼柜及柜頂母排連接等工作，同時將Ⅰ段電源上涉及的2臺設備（E01 F01）負荷遷移至由EPS饋電的新增1AA~7AA低壓開關柜。

拼柜以及負荷遷移完成經檢查合格后，合Ⅰ段進線斷路器，XX2 ^# 變電所Ⅰ段恢復供電。進行EPS送電調試，聯動工藝、儀表對電機正反轉、開停車信號、電流信號、報警故障信號DCS等進行聯動調試。

② XX2 ^# 變電所Ⅱ段停電改造

斷開Ⅱ段進線斷路器Ⅱ段退出運行，將XX2 ^# 變電所Ⅱ段電源上涉及的3臺設備（E02 E04 F02）負荷遷移至由EPS饋電的新增1AA~7AA低壓開關柜，改造步驟與第一個階段相似。全部工作完成后，對EPS進行兩路電源切換調試、模擬失電后電池供電調試。

③ XX3 ^# 變電所供電的7臺設備停電改造

將XX3 ^# 變電所涉及的7臺相關設備（R01 R02 R03 R04 R05 P01 P02 ）負荷遷移至由EPS饋電的新增1AA~7AA低壓開關柜并完成相關調試。

改造完成后運行正常。改造后三個月的某天，因110K外供線路Ⅰ段停電檢修，110K 供電模式為Ⅱ段通過母聯投入帶I段運行單回路供電。線路檢修完成后送電造成變電所發生兩段市電同時斷電故障，EPS自動切換電池組投入供電狀態，從本質上確保了硝化反應的硝化鍋攪拌槳安全。

參考文獻

[1] 省應急管理廳關于進一步提升硝化企業本質安全水平的指導意見蘇應急函〔2020〕175號 

[2] 《關于公布首批重點監管的危險化工工藝目錄的通知》（安監總管三〔2009〕116號）

[3] 《供配電系統設計規范》GB50052-2009，2009-11-11發布，2010-07-01實施

[4] 不間斷電源設備(UOS)第2部分：電磁兼容性（EMC）要求GB7260.2-2009/IEC6240-2