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海洋平台电力系统设计与分析

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摘要:近年来,我国的海洋石油事业获得了快速的发展,海洋平台也得到了较多的建设。在海洋平台建设中,电力系统可以说是非常重要的组成部分。在本文中,将就海洋平台临时电力系统的设计、组建等进行一定的研究。

关键词:海洋平台;临时电力系统;设计;组建

引言

海洋平台的建设是我国现今石油行业发展当中的重要组成部分,将对石油的进一步开发起到重要的作用。在海洋平台建设中,也需要能够做好电力系统的建设,通过电力的稳定供应保证平台的良好运行。而要想对该目标进行实现,即需要做好电力系统的设计组建,以此保证其建设水平。

1系统设计

在本研究中,对某海洋石油平台电力系统为例进行研究。在该系统中,其由变电、配电装置、用电设备以及电源这几部分组成。变电装置方面,主要是低压变压器480V/208V。配电装置方面,主要是两台不间断电源装置、马达控制中心以及低压配电盘。电源方面,即一台600kW的应急发电机以及两台800kW的主发电机。以此为基础进行设计。在电力系统运行中,需要具有设备资源方面的支持。在该临时电力系统组建中,需要应用到空气开关、发电机以及电缆等资源。这部分设备在实际选择与应用中,对于计算审核工作具有较高的要求,如果容量过小,则将会对设备的调试产生影响。如果容量过大,也将因此浪费资源,增加人工以及材料费用,也有几率因此影响到工程施工进度。具体来说,其主要内容有:第一,临时电缆。根据调试方案,在该工程建设中,需要一根临时电缆连接应急盘与临时机。该平台使用的电源为480V,对此,联系实际对两根600/1000V的电缆进行选择,每根电缆的额定载流量193A。在实际处理当中,如额定载流量较小,当大电流流经该电缆时,则可能因此导致事故的发生,而如果额定电流值过大,则将因此增大电缆的直径,增加人工以及材料费,这是因为当具有较大电缆直径时,即需要更多的人力对电缆进行拉放。考虑到送电的方便性、安全性以及经济性,在实际处理当中,在平台靠东一侧对电缆进行放置,保证其同平台具有5m的安全距离,单根电缆长度约为55m。第二,电气控制盘。对于应急配电盘来说,其具有最先调试的条件,在控制盘上方,断路器具有过流保护、短路保护、逆功保护以及欠压保护等功能,且在开关容量方面也能够对送电要求进行满足。对此,则在实际处理中将发电机出现对应急盘进行连接,以此使其成为该平台电力系统的进线总开关。这同之前的细致分析具有密切的联系,如果没有在建立系统前对平台原有的电力配置进行细致的分析,很可能因此出现盲目购置的情况;第三,临时发电机。在石油海上平台当中,考虑到调试用电以及调试可移植情况的存在,在联系平台电制以及功率储备的情况下,对480V、800kW中性点不接地、三相三线的发电机类型进行了选择。在实际处理中,不仅在电制方面具有较好的匹配性,且能够对平台的用电量进行满足,保证发电机能够对调试当中的用电需求进行满足。在平台临时电力系统建设中,做好发电机的选择十分关键,需要保证其在输出功率方面能够满足要求。当具有较小负荷率时,即表明没有科学的选型,无法满足实际生产要求。而如果容量过大,则将导致资源的浪费以及成本的提升。而如果容量过小,则将导致负荷率过大的情况。如当一个电机在100%负荷率状态运行时,如存在电站负荷增加或者一台较大功率电机启动的情况,则将因此使电站发生过载,在导致发生过载保护的情况下出现跳闸停电事故,并因此对临时系统的可靠性产生了影响。根据IEC规范,对于发电机来说,其负荷率需要控制在85%以内,当具有较大负荷电动机时,那么则需要尽可能使电机负荷率相对较低,以此更好的满足要求。

2系统组建分析

2.1接地方式

在电力系统设计中,对于中性点的接地是一项重点工作,也将涉及到电力系统的很多方面。在实际对中性点接地方式进行选择时,需要能够充分考虑电气设备线路绝缘水平、供电可靠性以及继电保护灵敏性等。对于不同接地方式来说,其也会对电网运行产生不同的影响。具体来说,其主要原则有:第一,单相将接地故障在供电连续性方面具有最小的影响,能够有效的保证设备连续运行。当单相故障接地时,对于健全相,其具有较低的过电压倍数,不会因此对系统的绝缘水平造成破坏;第二,当单相接地故障时,即能够最大程度限制电流对于电缆、电机的危害,在保证其灵敏性的基础上也实现了接地保护的选择性;第三,要对不同设备间的影响进行尽可能的减少。在本系统中,对不接地方式进行了选择,该方式不仅工艺简单,且经济性较好,不需要在中心点其余设备进行连接,且能够允许存在一段时间的单相接地故障,具有较高的供电可靠性。

2.2经济因素

在平台运行当中,因电力系统在组建中租借了临时机,则将因此对项目成本进行降低。而在目前海外项目不断增加的情况下,我国同其他国家间具有不同项目电制的矛盾逐渐突出,如果长时间对发电机进行租用,则将因此提升工作成本,而如果具有一台具有多制式特征的发电机组,从长期看来则能够对成本进行有效的降低。同时,临时机在租用的情况下,因也会对临时电缆进行使用,也将因此对成本进行增加,但对于该类型电缆来说,则可以对其余项目的剩料进行使用。根据计算,通过对两个平台ACB空气断路器的科学应用,即能够有效实现设备购置成本的节省,在对该临时供电方案进行设计时,即已经对成本控制相关工作具有了充分的考虑,并因此使方案体现出较好的可行性以及经济性。

2.3安全因素

对于海上平台来说,其在不同类型设备调试工作当中对于供电可靠性都具有较高的要求,在已经基本建立临时系统的情况下,为了保证供电的可靠性,即需要在变压器、发电机以及主要用电设备上做好保护继电装置的设置,以此保证当电站系统不正常、发生故障问题时,能够及时对信号进行发出,保证相应线路以及设备上的断路器发生动作,从系统中断开故障部分,以此保证没有发生故障、处于正常运行状态的部分能够继续工作,以及发出对应的报警信号,使工作人员在第一时了解情况的基础上做好措施的采取。在该平台中,对中心点经过阻抗将接地的系统进行了使用,是三相三线IT系统,在实际运行中,能够通过接地电阻上零序电流的检测对接地保护目标进行实现。在临时电力系统中,则将原有中心点经过阻抗接地电机实现对中性点不接地电机的更换,在新电力系统建立的情况下,即对系统当中设备导电部分接地特点进行了充分的应用,以此对新的、中性点不接地的系统进行组成。在该临时系统中,当对带电部分进行接触时,因无法对导电通路进行形成,则无法在人体中形成电流。当系统具有较低绝缘水平、以及存在单相对地短路情况时,对地电压为0V,两项接地相280V,此时系统依然能够保持正常的运行状态。在该情况下,当人对带电部分进行触碰时,则可能因导电通道的形成发生危险。对此,则需要能够做好绝缘检测仪的应用,对其所具有的报警功能进行开启,在时刻处于工作状态的情况下对系统的绝缘情况进行监视,如果在监视过程中发现系统绝缘性不佳的情况,则需要及时做好问题的查找与解决,避免发生危险。同时,系统中导电部分也对保护接地进行了设置,如系统发生漏电情况,电流则将通过较小阻值接地线进入到大地当中,在大电流形成后,使保护开关发生动作,对电源进行切断,避免发生人员的触电事故。同时,该系统没有对中性点接地TT系统进行使用,其原因,即是在中性点接地系统中,电源中性点同人之间具有联通的特点,具有较低的电阻值,如人在工作当中对电源进行触碰,则将会在中性点、人体同电源间形成一个回路,以此极大的增加了风险,很可能因此导致触点事故的发生。

3结语

海洋平台电力系统的设计组建是一项涉及因素多、且技术复杂度较高的工程。在实际工作开展中,即需要能够从多方面做好考虑,包括有经济性以及安全性等,在做好多因素比选的情况下对科学的配电方案进行制定,更好的满足系统运行需求。

参考文献:

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作者:许瑞生 单位:中海石油有限公司天津分公司

海洋平台电力系统设计与分析责任编辑:张雨    阅读:人次