浅述 690V 低压配电系统在石化行业应用
690V电压系统在国外，尤其在欧洲得到了广泛的应用，该电压等级已经列入IEC标准，采用690V电压系统的国家有德国、芬兰、法国、挪威、波兰等，早在70年代一些发达国家就对690V电压系统有深入研究，现在技术已经非常成熟，应用领域遍及冶金、采矿、化工等用电大户，取得了明显的经济效益。在国内，20多年前660V电压配电系统就使用于矿井下，（注：根据IEC60038规定，“400V/690V的容差范围是±10%，660V在IEC规定的容差范围内，最终将过渡到690V电压等级），本文通过对标准，设计，造价，节能等各方面的分析，得出690V低压配电系统应用在石化行业低压系统比400V低压配电系统具有优势。
关键词：标准电压 690V电压系统 节能 短路电流 压降
引言
目前，我国石化企业低压配电广泛采用的是380V/220V电压等级。随着石油化工企业间的竞争越来越激烈，为追求低投资、低成本、高效益、提高项目竞争力，生产装置规模越来越大，单套装置的用电量迅速增加，供电半径变大、单机负荷变大，在运行中存在电压降过大，大电机启动困难的问题。
根据（IEC60038）国际电工标准和（GB156-2003）中关于标准电压的规定，10kV/690V供配电系统与10（6）kV/400（230）V供配电系统的二次侧同属1000V以下的低压供配电系统。由于10kV/690V供配电系统相对于传统10(6)kV/400V供配电系统具有供电半径增大、线路损耗减小、供配电容量增加、短路电流减小、负荷单机容量可增大、电缆截面减小、可减少高压交流变频器、软启动器数量、节省建设及运行费用等诸多优点，随着许多行业单套装置的逐渐大型化、单机功率的大型化和供电半径的增加，以及与之配套的配电设备和元器件品质和产品系列不断完善，10kV/690V供电系统在某些特定行业的装置动力系统应用将越来越广泛。
经过《IEC60909三相交流系统中的短路电流计算》中的相关计算标准，仅考虑了短路点所在线路标称电压的不同，由于电压不同而引起同等容量变压器高压侧系统及变压器自身的电阻电抗的不同，简单的计算如下：变压器短路阻抗计算公式：
我们假设变压器一次侧电源情况一样，同等容量的变压器，接入400V低压系统和690V低压系统时，变压器低压侧出口发生短路故障时，（忽略低压侧的阻抗值）变压器低压侧的短路电流=额定电流÷阻抗电压，相同变压器容量相同阻抗电压情况下低压侧采用690V系统比采用400V，其出口短路电流要小57%。这为690V的系统低压侧断路器产品的设计和选择提供了更有利的条件，可以选择比400V断路额定和短路电流均小一等级的断路器，节省配电装置的整体造价投资。
同时，变压器的阻抗选取也不会面临比400V更严峻的考验；因此，采用690V低压配电系统，从限制短路电流及下游断路器的选择均比400V系统面临的条件要宽裕。400V电压等级单机一般设计负载最大200kW，690V的电动机的上限容量为630~800kW，起动电流690V比400V系统降低1.73倍；供电半径400V电压系统一般500米，超过500米电缆增加一个等247级，考虑了电缆、开关、变压器、配电柜、软启动设备和网损等因素，当企业需要大量200~630kW的电动机时，690V系统比400V系统投资成本大大降低，同时运行成本相应降低。
系统优势缺点采用690V供电，同样的系统容量，同样的输电距离，690V系统有如下优势：在GB50052版供电系统设计规范中有如下总结性的介绍：将现行的380V电压升为660V电压，可增加输电距离，提高输电能力；可减少变压器数量，简化工厂配电系统，提高供电可靠性；可缩小电缆截面，节省有色金属；可降低功率损耗及短路电流值；并扩大异步电动机的容量等等，因而是有效的节电手段之一。（注690V为原660V系统的发展演变结果）其中低压690V系统应用中，常见变压器容量可达3150kVA，能够承载更多负载，从而减少使用变压器数量，提高供电可靠性。
1.增强输电能力：低压电压增大，电缆截面减少，会减少单位电缆的线路损耗，同时，可以在同样的电压降的水平下，使低压电缆可以传输更远的距离。
2.电压稳定性好，提高供电质量：供电电压由400V升到690V后，线路压降百分数△U%将降为原来的1/3。电动机的输出转矩与电压的平方成正比，电压提高后，电压降减少，电动机的输出转矩提高了，对大功率的电动机的启动和正常运转有积极意义。
3.减少电能损耗：低压电压增大为原来的3倍，则同样容量电动机，其运行电流将降为原来的1/3,电动机启动电流和运行电流减少，线路电能损耗和设备发热量会减少。
4.供电电压由400V升到690V后，相同功率电动机额定电流降低1/6，电流降低发热量大大降低，设备运行可靠性得到大幅度提升，同时运行维护成本大大降低。
5.电动机投资成本降低，当电机功率较大，380V不适合的时候。就要使用额定电压高的电机，如果使用10kV的，无论从电机还有配电柜配置，都会提高投资，所以就使用690V的，既可降低造价，又利于使用。
缺点：1、控制电源与主电源分开，存在整体停机隐患风险。2、电压提高，绝缘要求相应提高，易发生绝缘击穿事故。
处理措施：1、控制电源除隔离变压器外加UPS不间断电源供电，每面开关柜加总控制开关、分开关提高运行稳定性能，确保安全运行。2、提高电缆及电气元件绝缘等级，现场跟踪验货绝缘等级从750V提高至1000V确保绝缘良好安全运行。
工程案例：烟台万华是国内应用690V电压系统较早的化工企业，积累了很丰富的运行经验，在宁波工业园已经应用10多年，烟台万华在烟台工业园区也大面积应用690V系统，在运行方面可靠稳定，大大降低运行损耗。2015年山东京博石油化有限公司技改汽油国五升级项目，借鉴烟台万华成功案例通过分析标准要求，系统设计，运行可靠性分析，设备造价投入及能效、后续维护成本等各方面对690V配电系统的应用与400V配电系统进行比较，得出690V配电系统应用较400V配电系统具有积极意义的结论。690V电压系统和400V电压系统在此项目中投资对比：山东京博石油化工有限公司国五汽油装置采用2台三圈配电变压器组成一个10kV/690V/400（230）V单母线分段系统，电动机40台，电缆按照每台200米计算，配电柜24面。
总结：
目前690V工业低压等级的设计和应用在一些发达国家的工业领域，已经有较多业绩成功的案例，但是在我国，虽然690V也是标准电压，但是在电气系统的设计领域很少有应用实例，国内设计院都缺少设计690V电压等级的经验。本文从690V电压系统在项目中的投资成本、运行成本、运行可靠性与400V系统各方面论证对比，得出结论：采用690V较采用400V有大幅度节约工程造价和提高能效的优势。在全球能源紧缺248的大环境下，能源节约发展的大方向下，因为具有较多优势，690V电压系统将会大面积应用到高能耗的冶金、炼油、化工等行业
