深度读规范 | 资深仪表工程师十点总结新规SH/T 3082-2019《石油化工仪表供电设计规范》

发布时间:2020-03-20
《石油化工仪表供电设计规范》(SH/T 3082-2019)是在《石油化工仪表供电设计规范》(SH/T 3082-2003)的基础上修订而成的,2020年1月1日起实施。SH/T 3082-2019版规范究竟有哪些新增和修改内容?在项目设计和施工中究竟如何应用?本文邀请了仪表工程师进行规范解读!干货满满,建议收藏~


  • 生产装置的用电负荷怎么划分?

  • 仪表及控制系统应采取哪种供电方式?

  • UPS的容量该怎么算?

  • 仪表及控制系统的交流供电采用哪种方案?


两次规范修订的主编单位均为中国石化集团洛阳石油化工工程公司,2003版主要起草人员为周懋忠、吕明伦、刘一笑;2019版主要起草人为:裴炳安、吕明伦、赵永明,庞晓明、邵瑜、金哲、赵贵东、张贺。


本规范自1997年首次发布,2003年第1次修订,本次为第2次修订。由于受疫情影响,原计划的规范贯宣延期,为了帮助圈友加深理解和认知,并尽快应用到项目设计和施工中,仪表圈特邀资深仪表工程师进行规范解读
本文主要从以下 十个方面 ,浅谈对新规的见解和看法。(由于正式稿件尚未对外公开发行,本内容摘选自《石油化工仪表供电设计规范》(SH/T 3082-2019)报批稿,仅供学习参考,一切以发布的正式稿为主。)


一、主要修订内容

本规范主要内容包括:仪表供电范围和负荷等级,仪表供电电源质量指标,仪表交流供电电源配置方案,仪表供电系统设计,供电器材选择及电源系统配线。


主要修订技术内容是:

——直流稳压电源质量指标;

——仪表交流供电电源配置方案;

——仪表供电系统配线原则;

——供电器材选择及电源系统配线。



本规范适用于石油化工及以煤为原料制取油品及化工产品的企业新建、扩建、改建工程中仪表及控制系统供电系统的工程设计。不适用于火灾报警、消防、工业电视、电话及扩音对讲、安防及电信设备的供电设计。


二、仪表及控制系统供电的范围

仪表及控制系统供电的范围包括:

✔压缩机控制系统CCCS;

✔可燃气体和有毒有害检测报警系统(GDS);

✔机组监测系统MMS;

✔安全仪表系统SIS;

✔过程控制系统DCS、PLC、FCS、SCADA;

✔机柜室和控制室安装的电子类仪表;

✔在线分析仪系统;

✔现场检测、报警仪表及执行原件。

电信设备及系统供电不能与仪表UPS供电混用或接入仪表供电系统。

三、仪表及控制系统供电负荷

一级特别:除有两个电源供电还应增加应急电源,严禁其它电源接入应急电源系统。


一级特别:电源突然中断后,为确保安全停车,避免引起火灾、爆炸、中毒及人员伤亡和关键设备损坏,或事故一旦发生事故能及时处理,防止事故扩大,保护关键设备,抢救及撤离工作人员等,而不允许中断供电的一级用电负荷。

仪表及控制系统供电,应采用UPS。

一级:电源突然中断后,将打乱关键性的连续生产工艺过程,造成重大经济损失,供电恢复后需要很长时间才能恢复生产的生产装置及为其服务的公用工程的用电负荷。


一级:两个电源供电,一个故障,另一个不应同时受到影响。


二级:电源突然中断后,将造成较大经济损失,供电恢复后,需要较长时间恢复正常生产的生产装置以及为其服务的公用工程的用电负荷。


三级:所有不属于一级、二级的其它用电负荷。


现场检测仪表、执行元件、分析仪表、分析小屋等的380V的交流供电电源应由电气提供,宜采用普通电源。

仪表辅助设施,宜独立设置。

不低于电气电力负荷:如果整个生产区域的电力负荷确定为一级或二级,则整个生产区域负荷(包括现场交流供电380V的动力电源,可以全部按一级或二级负荷考虑)。


以上内容参考《GB 50052 供配电系统设计规范》和《SH/T 3038石油化工装置电力设计规范》。


四、仪表供电电源(GPS、UPS、直流稳压电源)的质量指标和要求


GPS质量指标:

输出电压:220 V± 22V;

输出频率:50Hz ±1Hz;

输出瞬时电压降:小于20%;

接地方式:TN-S。


GPS其它要求:

容量应按仪表辅助设施(包括仪表盘柜照明、排风扇、仪表维护及检修插座等)的额定负荷总和的1.2倍~1.5倍确定。

交流电源电压、交流频率及波形失真率、直流电源纹波、电源瞬时电压降等,应高于仪表及控制系统的供电要求。

UPS质量指标:

输出电压:220 V± 11V,单相;

输出频率:50Hz ±0.5Hz;

波形失真率:小于5%;

瞬时输出电压降:小于10%;

电源瞬断时间:不大于5ms;

蓄电池:全密封免维护型;

后备供电时间:不小于30min;


UPS其它要求:

具有故障报警、故障保护带报警输出接点;

具有过载保护功能和故障维护旁路功能;

交流UPS应采用在线式;

配备带有稳压功能的独立旁路电源,当发生故障时,旁路电源应自动投入为仪表控制系统继续供电;

仪表UPS的容量应按仪表及控制系统(包括:系统机柜、网络柜、安全栅柜、继电器柜、远程I/O柜等)额定负荷总和的0.8倍-1.2倍确定;

单台UPS容量不超过100k Va,超过100k Va时,应采用多UPS多输出回路供电方案。

交流UPS的性能应符合DL/T1074《电力用直流和交流一体化布简短电源设备》的有关要求

直流稳压电源质量指标:

输入电压:220 V± 11V,单相;

输入频率:50Hz ±1Hz;

输出电压:24 VDC  (24-28V可调);

纹波电压:小于0.2%;

瞬时电压降:小于10%。


直流稳压电源其它要求:

具有故障报警功能;

具有短时瞬间过电流功能,和负载短路自动保护功能,当负载恢复后,能迅速恢复;

交流UPS应采用在线式;

能构成冗余供电系统,具有输出隔离和电流负载平衡功能;

直流稳压电源应采用并联运行方式构成1:1冗余供电系统,任何一路电源发生故障时,供电系统仍应能向所有用电设备正常供电;

仪表直流供电系统的电源装置应分散配置,每个直流供电仪表机柜应按1:1冗余原则配置相应的电源装置。


五、电源冗余配置图


双路直流电源冗余配置图:


1、两只开关电源加两只冗余模块


一只开关电源失效故障或一只冗余模块失效故障,甚至其中任意一只开关电源和一只冗余模块同时失效故障的情况下,均能够保证直流供电回路的有效工作。


2、两只开关电源加两只冗余模块



一只开关电源和同侧(A或B)一只冗余模块同时失效故障的情况下,也能够保证直流供电回路的有效工作。


3、两只开关电源加一只冗余模块(通常20A及以内)

其中一只开关电源故障的情况下,能够保证直流供电回路的工作,如果冗余模块出现部分失效故障(单侧),则冗余机制将失效。当冗余模块完全失效故障,则直流供电回路失效。


4、两只开关电源直接并接


两只开关电源直接并接的方式,要求使用两只同型号、规格的开关电源,(选用注明可直接并接的开关电源),同时要在并接前将两只开关电源的输出电压调整一致,实现简单冗余配置,提高直流供电的可靠性。


三路(双路)直流电源冗余配置图:


1、三只开关电源加两只冗余模块(通常20A以内)



2、两只开关电源加两只冗余模块(通常20A以上)



六、仪表交流供电配置方案


GPS+单UPS双输出回路供电方案:


输入1、输入2分别接自具有双路电源输入配电装置的不同母线段(并非两根电源线)。


适用情况:用电负荷20KVa以下的单套生产装置、辅助生产装置、或公用工程设施的控制室或现场机柜室仪表供电。


双UPS双输出回路供电方案:

适用情况:联合装置等的控制室、现场控制室或现场机柜室仪表供电。


双UPS多输出回路供电方案和多UPS多输出回路供电方案:

双UPS多输出回路供电方案和多UPS多输出回路供电方案,本质不同。


适应(用)情况:全厂性、大型联合装置等的中心控制室、现场控制室或现场机柜室仪表供电。


区 别:规范规定单台UPS的容量不超过100k Va,超过100k Va时,应采用多UPS多输出回路供电。


七、仪表供电系统设计



八、仪表供电系统配线原则


交流配电柜单面电源容量不宜超过20kVA,每个交流配电柜总电源容量不宜超过40kVA;


同一配电柜内不同种类供电电源的仪表配电系统应分别设置,且应采取隔离措施;


并行运行的UPS电源,其配电系统应分别配置、相互独立;


交流总配电柜至仪表用电设备(包括现场仪表)的配电级数不应超过三级;


仪表甲流总配电柜和分配电柜均应配备输入总断路器和输出总断路器,双面仪表配电柜每一面分别配备输入总断路器和输出分断路器。每台交流用电仪表设备应设置独立的单元断路器;


仪表交流分配电柜应至少预留20%的备用回路;


现场仪表220V AC供电应采用三芯绝缘电源线,电源线与其它信号线应采取隔离措施分开敷设;


交流分配电柜到现场仪表的电压降应满足现场仪表的工作电源要求,现场仪表的供电电压不应低于其最低工作电压;


冗余直流电源装置的输入应接自不同的交流配电柜或同意交流配电柜的正反两面交流配电系统;


仪表直流供电系统不宜向与其他不相邻机柜内的用电设备供电;


仪表直流供电,每个供电回路的24V正端线路宜设置独立的熔断器和/或分断器。


九、电源系统配线原则


电源线的长期允许载流量,不应小于线路上游断路器的额定电流或断路器延时脱扣器整定电流的1.25倍;


电源线路不应再易受机械损伤、有腐蚀性介质排放、潮湿或热物体绝热层处敷设,无法避免时应采取保护措施;


电源线路上的电压降不应使送到用电设备的供电电压小于其最低工作电压;


交流电源线与其它信号线应分开敷设,无法分开始,应采取隔离措施;


室内仪表电源线应选用聚乙烯绝缘或聚氯乙烯多股铜芯软线;


室外仪表电源线应选用聚乙烯绝缘或聚氯乙烯绝缘三根(相、中、地)多股铜芯软线,敷设时应采用金属穿管等隔离措施;


室外仪表电源线导体截面接选择应符合GB50217有关规定,导体正常工作条件下的最高允许温度不应超过70℃,在最大短路电流和短路时间作用下的最高允许温度不应超过160 ℃,多芯铜导体的最小截面不宜小于2.5mm² 。


仪表电源配线应满足下列要求:

十、供电器材选择

低压配电设计所选用的电器,应符合国家现行的有关产品标准,并应符合下列规定:

✔电器应适应所在场所及其环境条件;

✔电器的额定频率应与所在回路的频率相适应;

✔电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应;

✔电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流;

✔电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求;

✔用于断开短路电流的电器应满足短路条件下的接通能力和分断能力。

仪表供电系统中对的断路器的选择,应满足下列要求:
  • 低压断路器应选择空气断路器等非熔断式自动断路器,交流单相电源应选用双极断路器;

  • 仪表交流配电柜的断路器应装设短路保护和过负荷保护;

  • 进线断路器与配出断路器的动作特性应有选择性配合;

  • 过负荷保护宜采用反时限特性的保护电器,其分段能力可低于保护电气安装出的短路电流值,但应能承受通过的短路能量;

  • 过负荷保护电气的动作特性,应符合相应要求;

  • 当短路保护为断路器时,被保护线路末端的短路电流不应小于断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍;

  • 多级系统中,上级断路器的短延时整定电流应不小于下级断路器短延时整定电流的1.2倍,上级断路器的动作时间不应大于下级断路器的动作时间;

  • 供电线路中的电器设备级安装附件,应满足安装现场的防爆、防护、腐蚀、环境温湿度等要求。


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