CPP Prema Kielce止回閥80.5081.14.0806
南京惠言達(dá)電氣有限公司成立于2019年，座落在南京六合市商圈。9年備件銷售積累，公司主要經(jīng)營歐、美等國的閥門、過濾設(shè)備、編碼器、傳感器、儀器儀表、及各種自動化產(chǎn)品，公司全力貫徹“以質(zhì)優(yōu)價廉的產(chǎn)品和完善到位的技術(shù)服務(wù)客戶”的經(jīng)營宗旨，服務(wù)于國內(nèi)的流體控制和自動化控制領(lǐng)域。節(jié)省了中間環(huán)節(jié)的流轉(zhuǎn)費(fèi)用，能夠把更優(yōu)惠的價格提供給用戶。通過發(fā)展我司已經(jīng)自動化設(shè)備和備件供應(yīng)商，主營產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于冶金、造紙、礦山、石化、能源、集裝箱碼頭、汽車、水利、市政工程及環(huán)保以及各類軍事、航空航天、科研等領(lǐng)域。
CPP Prema Kielce止回閥80.5081.14.0806
品牌 型號
LEANTECHNIK lean SL 5.3 PW 500 131 齒條千斤頂
mts RHM 0260MD531P102 位移傳感器
Micro-Epsilon WDS-5000-P115-M-SO,Measuring rang 5000mm SN 17919 位移傳感器
Murr 7000-12481-0000000 電纜/插頭
Murr 7000-12681-0000000 電纜/插頭
Murr 996049 電纜
ME ASBS 2M12-5S 連接器
ME GSV-1A 4-20/250/2/M12 信號放大器
Martens NG1000-1-0
MP Filtri SGEA31M06077+EGE3RP+SGEA31D04045
omc PVP 10BE
ORGA PCB 35Ub Under/over Cur Ac Mon， Orga ref no：48284，Part No：010278
Epro PR 6423/010-010 位移傳感器
LPW 012003(G0125001) 濾芯
KRACHT SPVF20C1G1A02 泄壓閥
DELTA W3100CD602A00AE00 壓力傳感器
LESER 5262.2042 安全閥
IFM PN7004 壓力傳感器
BALLUFF BCC M415-M414-3A-304-PX0434-003
BALLUFF BTL5-E10-M0175-P-S32（with cable ）
Mayser BSL/BK 1750 GP39 NBR C25L
Pleiger MOV-3-80-17-114.2
PTM PMO 0450-3-0-100 氣動馬達(dá)
CHAMBRELAN D444-0500 線性導(dǎo)軌
Kamlock KLSG 20-ES_G_2_Zoll_DN_50 管接頭
Nordson 1081908
Pyropress P1202/B222A30/SS1N 壓力開關(guān)
BALLUFF with memory card
PNR VED 0138 D3 C
Beckhoff EL6731-0010 接口模塊
JOSEF EMMERICH LEAKAGE RETURN VALVE 13304604.11 （Pump:ER521NPPH/Pos:820 ） 泄露返回裝置
PRECIMETER PROHCD700R300 激光數(shù)碼相機(jī)傳感器
DELTA W3013IC604H30,3 to 25mbar
MEDENUS R101 NW 40 9607-063/2 150(H2)m3n/h 減壓閥
MEDENUS R101 NW 40 9607-063/3 90(N2)m3n/h 減壓閥
MEDENUS R100-U NW 50 9607-063/5 1Kp/cm2 減壓閥
MEDENUS-z R50 NW p 1" 8904-011/3 n.t. N2 減壓閥
Lutz 1/2 PPV Art No. 5701+120 Ser. No. 250397 雙隔膜泵
baumer FHDK 10N51/156073
lechler 502.908.17.00.00.2 噴嘴
STRIKE TECHNOLOGIES Capacitor bank STRIKE RLC04-B relay
STRIKE TECHNOLOGIES Capacitor bank STRIKE RLC04-B relay
lechler 092.108.30+468.408.30
PILZ PNOZX2P 48 … 240 VAC/DC
Foxboro 244LD SS4R2RBNH0C6-L1 閥門定位器
SUSPA TYP16-2 4524 200N
mts RHM0730MR021A01 位移傳感器
Mawomatic APA1.AA07A05BA 583551
Tiefenbach WK177L114 L=5M 磁性傳感器
PERMA 26.001.105 塑料管接頭
PERMA G1/4 75mm
Murrelektronik 7000-14521-0000000 電纜/插頭
Murr 7000-11 電纜/插頭
MURR ELEKTRONIK 7000-42021-0000000 閥門連接器
Murr 7000-41181-0000000 接頭電纜
Murr 7000-40001-0000000 電纜/插頭
Murr 7000-12 電纜/插頭
Murr 7000-41 電纜/插頭
Murrelektronik 7000-12 電纜/插頭
norelem NLM06460-1062X20
SICK IN30-E0407K 安全開關(guān)
Mecair VEP216
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發(fā)的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統(tǒng)受海洋環(huán)境和服務(wù)行業(yè)的影響，其電力系統(tǒng)構(gòu)成、電壓等級、電站的總裝機(jī)容量以及電氣設(shè)備和負(fù)載的種類與性質(zhì)都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：（1）為集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網(wǎng)；（2）單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都比較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸地電網(wǎng)；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發(fā)電機(jī)出線與母線直接連接，多臺發(fā)電機(jī)共母線運(yùn)行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發(fā)電機(jī)，電動機(jī)、變壓器容量較大，電動機(jī)啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰(zhàn)略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發(fā)的步伐不斷加快，海上平臺電力系統(tǒng)也得到了長足發(fā)展，逐步由過去單個平臺的小型電站發(fā)展為目前集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網(wǎng)，逐步由過去單個平臺的孤立電站發(fā)展為目前多個平臺間互聯(lián)以整個油田群組網(wǎng)的較為復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，海洋油氣田電力系統(tǒng)單機(jī)容量、電站總?cè)萘坎粩嗵岣撸冸娮儔浩鞯墓β什粩嘣龃?，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠(yuǎn)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。因此，出現(xiàn)了一些影響平臺供電安全、穩(wěn)定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分?jǐn)嗬щy；大容量變壓器空載合閘時產(chǎn)生巨大的勵磁涌流，會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響，一旦系統(tǒng)中某個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網(wǎng)運(yùn)行的整個區(qū)域的電力網(wǎng)供電中斷，造成油田群大面積的停電停產(chǎn)，甚還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成重大財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統(tǒng)單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的不斷提高，中壓系統(tǒng)從短路點(diǎn)計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統(tǒng)斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分?jǐn)嗄芰Φ挠绊懀饕梢韵聝蓚€方面決定：（1）直流分量持續(xù)時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導(dǎo)致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導(dǎo)致過零點(diǎn)漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點(diǎn)漂移，更嚴(yán)重的情況是滅弧時間變長，甚導(dǎo)致電弧不易熄滅。研究表明，當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設(shè)計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設(shè)計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進(jìn)行具體的電力系統(tǒng)設(shè)計選型時，目前，適用于發(fā)電機(jī)出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發(fā)電機(jī)出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。實際選型時，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實際短路計算值，統(tǒng)籌考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，判斷采用何種短路分?jǐn)嘣O(shè)備。某海上項目電站設(shè)置三臺大容量發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口三相短路時，直流分量高達(dá)60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設(shè)計*采用了“3+2”系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即發(fā)電機(jī)出口母線分成三段，各由一臺發(fā)電機(jī)供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發(fā)生時，快速限流器能在10ms內(nèi)動作，將電力系統(tǒng)快速分割成三個子網(wǎng)（解列運(yùn)行），從而降低短路電流?？焖傧蘖髌鲃幼骱蟮亩搪冯娏鹘涣鞣至亢椭绷鞣至看蠓陆?，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，在平臺主發(fā)電機(jī)黑啟動時，先開啟應(yīng)急發(fā)電機(jī)為主發(fā)電機(jī)的輔機(jī)盤供電；主機(jī)輔機(jī)得電后，啟動主發(fā)電機(jī)；主發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，投入配電變壓器，將輔機(jī)盤電源由應(yīng)急發(fā)電機(jī)切換為主發(fā)電機(jī)。此時，系統(tǒng)僅有單臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，容量較小，變壓器空載投入時，會產(chǎn)生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統(tǒng)造成很大的沖擊，甚直接造成主發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監(jiān)測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補(bǔ)償功能，可根據(jù)影響斷路器分合閘角度精度的因素動態(tài)判定分合閘點(diǎn)以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。近期某項目使用了基于三相聯(lián)動合閘技術(shù)的涌流抑制裝置，據(jù)該作業(yè)方反饋，應(yīng)用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態(tài)晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術(shù)主要利用固態(tài)晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現(xiàn)。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點(diǎn)，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設(shè)備使用壽命縮短的不良影響，延長了設(shè)備的正常工作時間。
3.3主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題
海洋平臺電力系統(tǒng)主要采取集中供電方式，主電站通常設(shè)置幾臺容量相同的發(fā)電機(jī)組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當(dāng)海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導(dǎo)致主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。這會產(chǎn)生靜態(tài)穩(wěn)定性降低，定子端部溫度上升，機(jī)端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的安全和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題，經(jīng)廣泛的技術(shù)分析、比較，海洋平臺電力系統(tǒng)引入了動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設(shè)于電力系統(tǒng)中，可動態(tài)地對電網(wǎng)無功功率進(jìn)行快速調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，SVG的功能相當(dāng)于一個無功電源，它可以自動調(diào)節(jié)，隨著無功負(fù)荷的盈虧，自動補(bǔ)償調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所需的無功功率，使系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到理想狀態(tài)，從根本上解決了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的問題。SVG具有快速響應(yīng)、運(yùn)行范圍寬、抑制電壓閃變能力強(qiáng)、補(bǔ)償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點(diǎn)。該裝置的使用，很好地解決了系統(tǒng)容性無功過大的難題，提高了整個海上電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
4結(jié)語
本文總結(jié)了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，并對這些問題進(jìn)行分析，結(jié)合實際工程項目案例提出了相關(guān)問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發(fā)項目中電力系統(tǒng)的方案設(shè)計提供了可參考和借鑒的經(jīng)驗。
Leuze LS 328/9D K-D M12A-4P-10m-PVC
Leuze LS 328/9D-M12+LS328/4P-M12
LINMOT PS01-23×80-R 聯(lián)軸器
Klefinghaus pneumatic box+86200012 TYP 01D
Eltra EAM58CR4096/4096G8/28PPX10S6PER 編碼器
microsonic Pico+25/F 接近開關(guān)
Mutronic No.88.00804 230V/50HZ
PFLITSCH E153M4X6 MEHRFACHEINSATZ PROGRAMMING UNIT 16 SEAL PVC AUCH FOR M25
PFLITSCH BG 240PA BLUEGLOBE PA M 40 X 1,5; 20,0-32,0
PFLITSCH RED240/232 POLYAMID M 40 X 1,5 / M 32 X 1,5
PFLITSCH BG 232PA BLUEGLOBE PA M 32 X 1,5; 15,0-25,0
Leuze KR10-1600
P+F 122522;NBN4-F29-E2-V3-G-0,5M 接近開關(guān)
Nordson 138727D
LENZE E82EV222-4C
Alfing 8068192 變壓器
norelem 03041-206 彈簧柱塞
moog G631-3003A +J121-001
Lutz 0410.0300 刀片
Murr 7000-42081-000-0000 電纜/插頭
Murr E10742
Murrelektronik GmbH 56691 可編程控制器
Murr 7000-15041-0000000 插頭
Murr 7000-4 電纜/插頭
BALLUFF BTL5-E17M-0150-K-K02
SCHMERSAL TZKF/CS DC24
Sigmatek DTO161(05-007-161)
Turck RKC-4.4T-12 M/TEL 電纜
IFM EVC002 電纜
IFM AL2401 1
norelem NLM 07113-12109 接線端子
Nexen 964650/24V
AB 440T-AKEYE10-Da 開關(guān)附件
Telemecanique XS1L06PA349 感應(yīng)傳感器
norelem NLM 02041-112025 底座
norelem NLM 02153-08036
norelem 95057-06020 滾子
Proxitron OSA6747 13GS5 ON:61340 感應(yīng)傳感器
GLT 752V-UV 計量閥
mts RHM -0290MP201 S1G8100 位置傳感器
PINTER MANCOMB IP652K AVA MHPL 0-6bar
Profimess LS-15P.P1
Turck BL67-GW -DN 6827183
MILTONROY Nr.100514043 MRB12-R38Q1APPNNNN
Pister DN50-SAE2-3000 SKH50AV-DD 球閥
PFLITSCH WNM-G40 M40*1.5 接頭
Turck 6601590 總線終端電阻
Multi-Contact 14.5187-22 插頭
ODU 196.025.001.300.000 插頭
ODU 196.025.003.300.000 鎖連接器
LENZE SPL42-3UVCR-035C22
moog Direct-Operated Servo Valve, P/N: G771K208A
P. Ries GmbH 4000/3 D280 Nr.10008103 真空泵
Elcis A/958HP12-12-10-B-DP-0-2M20 編碼器
NORTEK 2039210 壓力表
Leybold D16B-DOT NR.11406
MVA M65TC3G-110-DA 溫控器
Optima Typ PDV 200;3120025 工件夾具
DIELL MD SS2/AP-1H
Keysight 34461A 數(shù)字萬用表
prominent 792957 臭氧傳感器
Vahle SA-KDS2/40/1/14HS0 5/4/4/1-3
ILME CNEM 16 T 接線端子
ILME CNEF 24 T 接線端子
VIPA 317- 2AJ12
MP Filtri FHF325.2BVN7A10NP01 過濾器
MENZEL MS SD4 SF 噴嘴
Turck BI2-M12-AD4X 接近開關(guān)
Turck BI30U-CK40-AP6X2-H114 接近開關(guān)
"Murtfeldt RollerchainDIN818712B13/4""links123No. 469800537 "
"Murtfeldt C-profile C11 12B13/4""No. 351090011 length 2318 "
Mayser SL/BK 675MM GP60EPOM C35 v：4 位置傳感器
Phoenix 1803617 連接器
Contrinex KAS-80-A12-A-M12-PRO/VAB-Y5-1-NL
WILCOXON R1-0-J93-32 電纜
NORIS 100.06.146-BFA 液壓螺母
norelem 02153-08046 工件夾具
MIL air suction filter[FOR E100.3/2] 吸油過濾器
gesipa BLINDNIETE STD 2,4X6,0 MM 6300022
MTL MTL-5044
Turck MS24-112-R 速度計
Vahle SA -KDS2/40/1/14HS0,5/4/4/1-3
Labom GA2130-B99-D2-M22-N2 L=420 電阻溫度計測量插件
DELTA power supply
Mobac HB-1750 M 2 (0-15 Nm)
mts RHM0050MD701S3B1105 位移傳感器
PERMA PERMASTAR,16100348
prominent S2BAHM04350PVT010S000 計量泵
novo TLH_2000
Novotechnik MUP 110-4 24VDC 接口模塊
Nadella GC 22 EE 軸承
Foxboro IDP10-T22B21F-M1L1 -4KPa～+4KPa
Leuze LE318B/4P+LS318BI/9D 連接器
prominent Diaphragm of SIBAHM07120PVT0070S004 膜片
prominent Shell of SIBAHM07120PVT0070S004 端蓋
Netter 61703219 傳感器附件
IFM AC5291 接口模塊
IFM LI5142 液位傳感器
LT ULTRA Mirror 87WX30TX86L,CU_D/N:210224/LT ULTRA_FOR 3APL WELDER MIRROR(UNCOATED) 平面鏡單元
LT ULTRA Mirror 87WX30TX86L,CU_D/N:210361/LT ULTRA_FOR 3APL WELDER FOCUSING MIRROR 聚焦單元
SICK CLV650-0000 讀碼器
Murr MOSA 7000-80081 電纜/插頭
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發(fā)的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統(tǒng)受海洋環(huán)境和服務(wù)行業(yè)的影響，其電力系統(tǒng)構(gòu)成、電壓等級、電站的總裝機(jī)容量以及電氣設(shè)備和負(fù)載的種類與性質(zhì)都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：（1）為集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網(wǎng)；（2）單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都比較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸地電網(wǎng)；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發(fā)電機(jī)出線與母線直接連接，多臺發(fā)電機(jī)共母線運(yùn)行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發(fā)電機(jī)，電動機(jī)、變壓器容量較大，電動機(jī)啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰(zhàn)略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發(fā)的步伐不斷加快，海上平臺電力系統(tǒng)也得到了長足發(fā)展，逐步由過去單個平臺的小型電站發(fā)展為目前集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網(wǎng)，逐步由過去單個平臺的孤立電站發(fā)展為目前多個平臺間互聯(lián)以整個油田群組網(wǎng)的較為復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，海洋油氣田電力系統(tǒng)單機(jī)容量、電站總?cè)萘坎粩嗵岣?，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠(yuǎn)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。因此，出現(xiàn)了一些影響平臺供電安全、穩(wěn)定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分?jǐn)嗬щy；大容量變壓器空載合閘時產(chǎn)生巨大的勵磁涌流，會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響，一旦系統(tǒng)中某個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網(wǎng)運(yùn)行的整個區(qū)域的電力網(wǎng)供電中斷，造成油田群大面積的停電停產(chǎn)，甚還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成重大財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統(tǒng)單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的不斷提高，中壓系統(tǒng)從短路點(diǎn)計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統(tǒng)斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分?jǐn)嗄芰Φ挠绊?，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續(xù)時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導(dǎo)致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導(dǎo)致過零點(diǎn)漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點(diǎn)漂移，更嚴(yán)重的情況是滅弧時間變長，甚導(dǎo)致電弧不易熄滅。研究表明，當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設(shè)計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設(shè)計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進(jìn)行具體的電力系統(tǒng)設(shè)計選型時，目前，適用于發(fā)電機(jī)出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發(fā)電機(jī)出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。實際選型時，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實際短路計算值，統(tǒng)籌考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，判斷采用何種短路分?jǐn)嘣O(shè)備。某海上項目電站設(shè)置三臺大容量發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口三相短路時，直流分量高達(dá)60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設(shè)計*采用了“3+2”系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即發(fā)電機(jī)出口母線分成三段，各由一臺發(fā)電機(jī)供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發(fā)生時，快速限流器能在10ms內(nèi)動作，將電力系統(tǒng)快速分割成三個子網(wǎng)（解列運(yùn)行），從而降低短路電流?？焖傧蘖髌鲃幼骱蟮亩搪冯娏鹘涣鞣至亢椭绷鞣至看蠓陆?，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，在平臺主發(fā)電機(jī)黑啟動時，先開啟應(yīng)急發(fā)電機(jī)為主發(fā)電機(jī)的輔機(jī)盤供電；主機(jī)輔機(jī)得電后，啟動主發(fā)電機(jī)；主發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，投入配電變壓器，將輔機(jī)盤電源由應(yīng)急發(fā)電機(jī)切換為主發(fā)電機(jī)。此時，系統(tǒng)僅有單臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，容量較小，變壓器空載投入時，會產(chǎn)生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統(tǒng)造成很大的沖擊，甚直接造成主發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監(jiān)測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補(bǔ)償功能，可根據(jù)影響斷路器分合閘角度精度的因素動態(tài)判定分合閘點(diǎn)以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。近期某項目使用了基于三相聯(lián)動合閘技術(shù)的涌流抑制裝置，據(jù)該作業(yè)方反饋，應(yīng)用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態(tài)晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術(shù)主要利用固態(tài)晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現(xiàn)。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點(diǎn)，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設(shè)備使用壽命縮短的不良影響，延長了設(shè)備的正常工作時間。
3.3主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題
海洋平臺電力系統(tǒng)主要采取集中供電方式，主電站通常設(shè)置幾臺容量相同的發(fā)電機(jī)組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當(dāng)海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導(dǎo)致主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。這會產(chǎn)生靜態(tài)穩(wěn)定性降低，定子端部溫度上升，機(jī)端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的安全和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題，經(jīng)廣泛的技術(shù)分析、比較，海洋平臺電力系統(tǒng)引入了動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設(shè)于電力系統(tǒng)中，可動態(tài)地對電網(wǎng)無功功率進(jìn)行快速調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，SVG的功能相當(dāng)于一個無功電源，它可以自動調(diào)節(jié)，隨著無功負(fù)荷的盈虧，自動補(bǔ)償調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所需的無功功率，使系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到理想狀態(tài)，從根本上解決了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的問題。SVG具有快速響應(yīng)、運(yùn)行范圍寬、抑制電壓閃變能力強(qiáng)、補(bǔ)償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點(diǎn)。該裝置的使用，很好地解決了系統(tǒng)容性無功過大的難題，提高了整個海上電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
4結(jié)語
本文總結(jié)了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，并對這些問題進(jìn)行分析，結(jié)合實際工程項目案例提出了相關(guān)問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發(fā)項目中電力系統(tǒng)的方案設(shè)計提供了可參考和借鑒的經(jīng)驗。
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安全、可靠的電能是海洋油氣田開發(fā)的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統(tǒng)受海洋環(huán)境和服務(wù)行業(yè)的影響，其電力系統(tǒng)構(gòu)成、電壓等級、電站的總裝機(jī)容量以及電氣設(shè)備和負(fù)載的種類與性質(zhì)都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：（1）為集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網(wǎng)；（2）單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都比較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸地電網(wǎng)；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發(fā)電機(jī)出線與母線直接連接，多臺發(fā)電機(jī)共母線運(yùn)行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發(fā)電機(jī)，電動機(jī)、變壓器容量較大，電動機(jī)啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰(zhàn)略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發(fā)的步伐不斷加快，海上平臺電力系統(tǒng)也得到了長足發(fā)展，逐步由過去單個平臺的小型電站發(fā)展為目前集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網(wǎng)，逐步由過去單個平臺的孤立電站發(fā)展為目前多個平臺間互聯(lián)以整個油田群組網(wǎng)的較為復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，海洋油氣田電力系統(tǒng)單機(jī)容量、電站總?cè)萘坎粩嗵岣?，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠(yuǎn)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。因此，出現(xiàn)了一些影響平臺供電安全、穩(wěn)定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分?jǐn)嗬щy；大容量變壓器空載合閘時產(chǎn)生巨大的勵磁涌流，會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響，一旦系統(tǒng)中某個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網(wǎng)運(yùn)行的整個區(qū)域的電力網(wǎng)供電中斷，造成油田群大面積的停電停產(chǎn)，甚還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成重大財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統(tǒng)單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的不斷提高，中壓系統(tǒng)從短路點(diǎn)計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統(tǒng)斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分?jǐn)嗄芰Φ挠绊?，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續(xù)時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導(dǎo)致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導(dǎo)致過零點(diǎn)漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點(diǎn)漂移，更嚴(yán)重的情況是滅弧時間變長，甚導(dǎo)致電弧不易熄滅。研究表明，當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設(shè)計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設(shè)計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進(jìn)行具體的電力系統(tǒng)設(shè)計選型時，目前，適用于發(fā)電機(jī)出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發(fā)電機(jī)出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。實際選型時，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實際短路計算值，統(tǒng)籌考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，判斷采用何種短路分?jǐn)嘣O(shè)備。某海上項目電站設(shè)置三臺大容量發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口三相短路時，直流分量高達(dá)60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設(shè)計*采用了“3+2”系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即發(fā)電機(jī)出口母線分成三段，各由一臺發(fā)電機(jī)供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發(fā)生時，快速限流器能在10ms內(nèi)動作，將電力系統(tǒng)快速分割成三個子網(wǎng)（解列運(yùn)行），從而降低短路電流?？焖傧蘖髌鲃幼骱蟮亩搪冯娏鹘涣鞣至亢椭绷鞣至看蠓陆?，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，在平臺主發(fā)電機(jī)黑啟動時，先開啟應(yīng)急發(fā)電機(jī)為主發(fā)電機(jī)的輔機(jī)盤供電；主機(jī)輔機(jī)得電后，啟動主發(fā)電機(jī)；主發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，投入配電變壓器，將輔機(jī)盤電源由應(yīng)急發(fā)電機(jī)切換為主發(fā)電機(jī)。此時，系統(tǒng)僅有單臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，容量較小，變壓器空載投入時，會產(chǎn)生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統(tǒng)造成很大的沖擊，甚直接造成主發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監(jiān)測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補(bǔ)償功能，可根據(jù)影響斷路器分合閘角度精度的因素動態(tài)判定分合閘點(diǎn)以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。近期某項目使用了基于三相聯(lián)動合閘技術(shù)的涌流抑制裝置，據(jù)該作業(yè)方反饋，應(yīng)用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態(tài)晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術(shù)主要利用固態(tài)晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現(xiàn)。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點(diǎn)，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設(shè)備使用壽命縮短的不良影響，延長了設(shè)備的正常工作時間。
3.3主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題
海洋平臺電力系統(tǒng)主要采取集中供電方式，主電站通常設(shè)置幾臺容量相同的發(fā)電機(jī)組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當(dāng)海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導(dǎo)致主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。這會產(chǎn)生靜態(tài)穩(wěn)定性降低，定子端部溫度上升，機(jī)端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的安全和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題，經(jīng)廣泛的技術(shù)分析、比較，海洋平臺電力系統(tǒng)引入了動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設(shè)于電力系統(tǒng)中，可動態(tài)地對電網(wǎng)無功功率進(jìn)行快速調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，SVG的功能相當(dāng)于一個無功電源，它可以自動調(diào)節(jié)，隨著無功負(fù)荷的盈虧，自動補(bǔ)償調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所需的無功功率，使系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到理想狀態(tài)，從根本上解決了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的問題。SVG具有快速響應(yīng)、運(yùn)行范圍寬、抑制電壓閃變能力強(qiáng)、補(bǔ)償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點(diǎn)。該裝置的使用，很好地解決了系統(tǒng)容性無功過大的難題，提高了整個海上電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
4結(jié)語
本文總結(jié)了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，并對這些問題進(jìn)行分析，結(jié)合實際工程項目案例提出了相關(guān)問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發(fā)項目中電力系統(tǒng)的方案設(shè)計提供了可參考和借鑒的經(jīng)驗。
moog D633-442B R02KO1D0VSS23
Epro PR 6423/008-030 位移傳感器
CHAMBRELAN RA7VF-1100
CHAMBRELAN RA7R-0600
PTM 1600-D22A S-EM-R-E-SCM-BP-S1500 閥塊
PIAB BFF80P G1/4 “ Female PIAB 吸盤
METREL GmbH MI2094 電氣測試儀
Murr 7000-18 電纜/插頭
Leuze PRKL53/6.42-S8.3/LEUZE 感應(yīng)傳感器
PTP INDUSTRY 824-TF110 聯(lián)軸器
nordmann SCHALTV NORDMANN-SN:14515 BJ:12
AUTOMATION DIRECT T1K-08TR 接口模塊
OM VBCD 3/4" DE/A
OM VUBA 3/4"
Mecair VNP216 220v 50HZ 流量控制閥
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IPF PS180024 感應(yīng)傳感器
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OMRON E32-T11NF
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Pintsch EW1/700-01000-20001-JZ
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Telemecanique XZ-CP0666L5
Hengstler AC 581213EK.42 SGB(C566146) 編碼器
BALLUFF (BCC05ME)BCC M415-M414-3A-304-VX44T2-030
norelem 02010-041 支撐腳
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Phoenix EV-GBM4C-DC250A-5,0M70ESBK00
LoeSi EPMH 400C-288CB-43-CB Includes hydraulic brakes and hydraulic motors 液壓馬達(dá)
LoeSi EPMH 500C-288CB-43-CB Includes hydraulic brakes and hydraulic motors 液壓馬達(dá)
BERNSTEIN 369.9100.025 線纜
Watt WAR91L4 Br10 1.5kw 電機(jī)
BALLUFF BIS C-122-04/L,BIS0011 感應(yīng)傳感器
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Contrinex DW-AD-623-M12-126 感應(yīng)式接近開關(guān)
Bussmann LPJ-20SPI 保險絲
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PILZ 502231 開關(guān)
PERMA SF04S60
Ca-Verken 25CA200/110/PS 密封件
GRUNDFOS MG100LC-228FF215D1 旋轉(zhuǎn)泵
OMRON D4A-4918N 工業(yè)開關(guān)
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OMRON TL-05MC1
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PERMA Perma Star Control Antrieb 2.0 Best.Nr. 108985 Star Control Anschlusskabel (10m) Best.Nr. 108431 Perma Star LC M120 Best.Nr. 101114
BD sensor DMP331P 500-1002-1-2-100-C61-1-0-1-000 壓力變送器
LORENZ 0261,20NM， with 8M cable
Leuze Ls64/2SE-L；50031557
BALLUFF BES R05KB-PSC40B-EP00,3-GS04 接近開關(guān)
Contrinex DW-AS-503-P12-627 接近開關(guān)
Pavone PSDA0621 指示器
PKP FOS01.3.1.1.1.1400.08 液位傳感器
UE J402 MODEL:554 RANG:0-30PSI E/R:15A/480V
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ATOS RZGO-TERS-PS-033/315/I 油壓傳動閥
ATOS DPZO-AE-171-S5 油壓傳動閥
ATOS DPZO.AE.273.D5.30,
ATOS DPZO.AE.273.S5
ATOS HZGO-A-031/100 20 減壓閥
ATOS HR.012, 單向止回閥
ATOS DKZOR.AE.173.D5.10
ATOS FEI 100/125
ATOS DPZO-LES-SP-NP-273-V9/SP 油壓傳動閥
ATOS RZMO-P1-010/210/20 油壓傳動閥
ATOS CK-63/28*1100-D024-25 1
ATOS DHQ-013/C/1-IX24DC 油壓傳動閥
"ATOS SDHE-0713-X 24DC 10 電磁換向閥"
ATOS LIMZO-AE-2/315 油壓傳動閥
ATOS DP-4143 流量控制閥
ATOS DLKZOR-T-140-L73 油壓傳動閥
ATOS DLKZOR-TES-SN-NP- 140-L73/Q
ATOS DHA-0631/2/M/7A 24VDC 油壓傳動閥
ATOS PFG-221 齒輪泵
ATOS AGMZ0-TERS-PS-3X/315+SP-ZM-7P 液壓閥
ATOS AGRCZO-TERS-PS-20/210 CPPAGRCZ0-10/20 減壓閥
ATOS Z5L-AC220V
ATOS SHMP-011/350 10S 模塊化安全閥
ATOS PFG-227/D 齒輪泵
ATOS JPG-211/210/V 閥
ATOS SDH1-071023(DC24V) 電磁換向閥
ATOS DKZOR-A-171-S5 油壓傳動閥
ATOS DKZOR-AE-171-S5 油壓傳動閥
ATOS E-ME-T-05H 40/DP 37SC 信號放大器
ATOS DKZOR-AE-171-L510
ATOS DH-0831/2 油壓傳動閥
ATOS DLOHX4-3A/PA-M-AO/R
ATOS DP-3514/8 液壓換向閥
ATOS DLHZO-TES-SP-SP-BC-040-L31/C 油壓傳動閥
ATOS DHA-0631/2/pa
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ATOS JPR-212 止回閥
ATOS PFG-214-D/RO 齒輪泵
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ATOS AGRCZO-A-10/100/R 20 減壓閥
ATOS DLHZO-T-040-L53-31 油壓傳動閥
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Weidmuller 4323210000
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發(fā)的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統(tǒng)受海洋環(huán)境和服務(wù)行業(yè)的影響，其電力系統(tǒng)構(gòu)成、電壓等級、電站的總裝機(jī)容量以及電氣設(shè)備和負(fù)載的種類與性質(zhì)都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：（1）為集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網(wǎng)；（2）單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都比較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸地電網(wǎng)；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發(fā)電機(jī)出線與母線直接連接，多臺發(fā)電機(jī)共母線運(yùn)行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發(fā)電機(jī)，電動機(jī)、變壓器容量較大，電動機(jī)啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰(zhàn)略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發(fā)的步伐不斷加快，海上平臺電力系統(tǒng)也得到了長足發(fā)展，逐步由過去單個平臺的小型電站發(fā)展為目前集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網(wǎng)，逐步由過去單個平臺的孤立電站發(fā)展為目前多個平臺間互聯(lián)以整個油田群組網(wǎng)的較為復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，海洋油氣田電力系統(tǒng)單機(jī)容量、電站總?cè)萘坎粩嗵岣撸冸娮儔浩鞯墓β什粩嘣龃?，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠(yuǎn)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。因此，出現(xiàn)了一些影響平臺供電安全、穩(wěn)定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分?jǐn)嗬щy；大容量變壓器空載合閘時產(chǎn)生巨大的勵磁涌流，會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響，一旦系統(tǒng)中某個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網(wǎng)運(yùn)行的整個區(qū)域的電力網(wǎng)供電中斷，造成油田群大面積的停電停產(chǎn)，甚還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成重大財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統(tǒng)單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的不斷提高，中壓系統(tǒng)從短路點(diǎn)計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統(tǒng)斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分?jǐn)嗄芰Φ挠绊?，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續(xù)時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導(dǎo)致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導(dǎo)致過零點(diǎn)漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點(diǎn)漂移，更嚴(yán)重的情況是滅弧時間變長，甚導(dǎo)致電弧不易熄滅。研究表明，當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設(shè)計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設(shè)計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進(jìn)行具體的電力系統(tǒng)設(shè)計選型時，目前，適用于發(fā)電機(jī)出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發(fā)電機(jī)出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。實際選型時，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實際短路計算值，統(tǒng)籌考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，判斷采用何種短路分?jǐn)嘣O(shè)備。某海上項目電站設(shè)置三臺大容量發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口三相短路時，直流分量高達(dá)60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設(shè)計*采用了“3+2”系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即發(fā)電機(jī)出口母線分成三段，各由一臺發(fā)電機(jī)供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發(fā)生時，快速限流器能在10ms內(nèi)動作，將電力系統(tǒng)快速分割成三個子網(wǎng)（解列運(yùn)行），從而降低短路電流?？焖傧蘖髌鲃幼骱蟮亩搪冯娏鹘涣鞣至亢椭绷鞣至看蠓陆?，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，在平臺主發(fā)電機(jī)黑啟動時，先開啟應(yīng)急發(fā)電機(jī)為主發(fā)電機(jī)的輔機(jī)盤供電；主機(jī)輔機(jī)得電后，啟動主發(fā)電機(jī)；主發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，投入配電變壓器，將輔機(jī)盤電源由應(yīng)急發(fā)電機(jī)切換為主發(fā)電機(jī)。此時，系統(tǒng)僅有單臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，容量較小，變壓器空載投入時，會產(chǎn)生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統(tǒng)造成很大的沖擊，甚直接造成主發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監(jiān)測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補(bǔ)償功能，可根據(jù)影響斷路器分合閘角度精度的因素動態(tài)判定分合閘點(diǎn)以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。近期某項目使用了基于三相聯(lián)動合閘技術(shù)的涌流抑制裝置，據(jù)該作業(yè)方反饋，應(yīng)用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態(tài)晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術(shù)主要利用固態(tài)晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現(xiàn)。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點(diǎn)，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設(shè)備使用壽命縮短的不良影響，延長了設(shè)備的正常工作時間。
3.3主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題
海洋平臺電力系統(tǒng)主要采取集中供電方式，主電站通常設(shè)置幾臺容量相同的發(fā)電機(jī)組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當(dāng)海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導(dǎo)致主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。這會產(chǎn)生靜態(tài)穩(wěn)定性降低，定子端部溫度上升，機(jī)端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的安全和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題，經(jīng)廣泛的技術(shù)分析、比較，海洋平臺電力系統(tǒng)引入了動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設(shè)于電力系統(tǒng)中，可動態(tài)地對電網(wǎng)無功功率進(jìn)行快速調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，SVG的功能相當(dāng)于一個無功電源，它可以自動調(diào)節(jié)，隨著無功負(fù)荷的盈虧，自動補(bǔ)償調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所需的無功功率，使系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到理想狀態(tài)，從根本上解決了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的問題。SVG具有快速響應(yīng)、運(yùn)行范圍寬、抑制電壓閃變能力強(qiáng)、補(bǔ)償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點(diǎn)。該裝置的使用，很好地解決了系統(tǒng)容性無功過大的難題，提高了整個海上電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
4結(jié)語
本文總結(jié)了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，并對這些問題進(jìn)行分析，結(jié)合實際工程項目案例提出了相關(guān)問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發(fā)項目中電力系統(tǒng)的方案設(shè)計提供了可參考和借鑒的經(jīng)驗。
Boll & Kirch Type 6.62.1 CRGD1.2BCP
SIEMENS 1FT6041-4AK71-3AH2 伺服電機(jī)
SIEMENS 6ES7153-2BA02-0XB0
SIEMENS 6EP1933-2EC41 電源
BOSCH 842900300
lempco 951-1024 導(dǎo)套
Backer OE341+K15A 加熱器和接線盒
Almatec （waterpump）E25ETT
wago 0762-1104
B&R X20BR9300 接口模塊
Ac-motoren FAC71B-2
FLUKE 1586A/1HC
Amiad 82-31-8030-0030,3″
Fezer DRV 20 NC
ATLANTA GETR.5745709;a=80i=9.25＜12
SAMES J2FENV622 密封件
SAMES J2FENV358
Bohmer DN40 PN315 004.4111
Fezer DRV 12 NC 37 12C0 1/2DC 24L 001 506370 0-001bar310480-01
Fezer DRV 25 NC 37 25C010/0DC 24L 001 B 522999 0-001bar308744-01
Becker KVT3.80 Mit Filter
Besta A131R04
KTR KTR200 32X60
Rexroth R151201022 軸承
AB 1757-PLXBAT-AB
ALLEN BRADLEY 1756-0F8
baumer O300·GP-11110415
BI tecnology TIPO:M 8/2 IE2 MATR:13123432
SIMRIT 468763，220 I/D* 2500/D*15
ACE SL-030-12-D-MP3 橡膠緩沖器
ACKURAT KCTS-R3010；item no.R3010M620S Ratt M6x20
EPCOS BR6000-R12 B44066 R6012 E230
Blickle 852668 LK-P082K-FI-FI
Rexroth r911325869
Rexroth r911306533
Rexroth r911296725
GMC-I Sineax v604 TYPE:604-122(973083) 功率計
Alemite 9911-A1 手泵
AEG PROTEUS-2
UNICHAINS uni Flex ASB L=330mm d=4mm BLUE
ABB AO2040； A02000 Series；Housing 1of 2； P-NO.24041-2X40XXX00000； A-NO.0241458201/2901； F-NO.3.347340.2；
bielomatik 30023416 油壓傳動閥
Brueel & Kjaer AS062(5M cable)
Baumgarten TYP 160Vu 0.25KW 33l/min 101351-27 62
SIEMENS 6EP1931-2FC21 電源
R+W 16117325
SIEMENS 6FC5312-0DA00-0AA1
wago 281-611 安裝支架
TE Connectivity 1658608-2
boll 4235169
Boll & Kirch 2600251 減壓閥
ABUS TYP 48015 0.25/1.1KW 1.3/2.65A 380 415V
ABUS TYP FDB23/GM5000 3H6/S14302 2.9/18.8KW 380/415 12.2/34A
Kvaser 2XHS/00714-7 ? USB / CAN接口
JOUCOMATIC 34303015
fischer panda 36.01.02.008H 過濾
fischer panda 31.07.01.008H 過濾
SIMACO TYP CM34
L+B ZFN0265.0-9 測量齒輪
YXLON 20066102 filament0.2mm
AIT 040096 相機(jī)
AZBIL ECM3000F2110 電機(jī)
Butzbach PAIR OF FALL ARRESTERS BUTZBACH AS1000F 電磁制動器
VIKING L4724 Nr:11310107 齒輪泵
Bonfiglioli BN63B6;NO 71956540006 電機(jī)
burkert fluid 6213A13.0NBRM5 G1/2 PN0-10.0bar 24VDC10W 油壓傳動閥
Cashco 8B5-1S17-18000000C
A Celli 411262854 壓力變送器
Broyce control M3PPI 1
SIEMENS 6ES7100-6BA00-0CA0 接口模塊
SIEMENS 6EP4297-8HB10-0XP0 接口模塊
crompton SC1-200/5A
Becker SV7.330/2-01
Karcher S500
EWO 280.395 減壓閥
SIEMENS 3RT10 46-1 A.4
BEKO BDL04+übertragungskabel
bielomatik 30011629 計量泵
CROVISA Transformer 913H162 621VA Input AC440V Output AC115V (4.5A) / 230 (0.45A)
ebmpapst 414 F
SIEMENS 6EP1 333-3BA00 工業(yè)電源
kaercher 4.763-250 噴嘴
cleco COOPER:541489,48ES2503ZB
SIEMENS 6ES7590-1AE80-0AA0 接口模塊
CORTEM Terminal Box ４P x4.0mm2
CORTEM FLF-218
APT L82240445 比例閥
ALLEN coding systems 5030L1010272
AIT 040096 相機(jī)
Moxa PCI CP-168U+CBL-M62F2-150+OPT8-M9
"BTR 150 U129 PU3optical fiber 12 FO Singlemode purple OS2 muti 3KN "
"BTR 130 B21-Eshielded connector E-DAT-K Cat6A 500Mhz "
WENGLOR Y1TA100QXT3 激光測距傳感器
SIEMENS 6SL3120-2TE15-0AA4,pls see the pic 電源
Z-LASER Z15M18B-640-lg90 感應(yīng)傳感器
Schaevitz P981-0184-15MO-350BSG
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發(fā)的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統(tǒng)受海洋環(huán)境和服務(wù)行業(yè)的影響，其電力系統(tǒng)構(gòu)成、電壓等級、電站的總裝機(jī)容量以及電氣設(shè)備和負(fù)載的種類與性質(zhì)都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：（1）為集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網(wǎng)；（2）單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都比較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸地電網(wǎng)；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發(fā)電機(jī)出線與母線直接連接，多臺發(fā)電機(jī)共母線運(yùn)行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發(fā)電機(jī)，電動機(jī)、變壓器容量較大，電動機(jī)啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰(zhàn)略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發(fā)的步伐不斷加快，海上平臺電力系統(tǒng)也得到了長足發(fā)展，逐步由過去單個平臺的小型電站發(fā)展為目前集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網(wǎng)，逐步由過去單個平臺的孤立電站發(fā)展為目前多個平臺間互聯(lián)以整個油田群組網(wǎng)的較為復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，海洋油氣田電力系統(tǒng)單機(jī)容量、電站總?cè)萘坎粩嗵岣?，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠(yuǎn)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。因此，出現(xiàn)了一些影響平臺供電安全、穩(wěn)定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分?jǐn)嗬щy；大容量變壓器空載合閘時產(chǎn)生巨大的勵磁涌流，會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響，一旦系統(tǒng)中某個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網(wǎng)運(yùn)行的整個區(qū)域的電力網(wǎng)供電中斷，造成油田群大面積的停電停產(chǎn)，甚還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成重大財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統(tǒng)單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的不斷提高，中壓系統(tǒng)從短路點(diǎn)計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統(tǒng)斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分?jǐn)嗄芰Φ挠绊?，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續(xù)時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導(dǎo)致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導(dǎo)致過零點(diǎn)漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點(diǎn)漂移，更嚴(yán)重的情況是滅弧時間變長，甚導(dǎo)致電弧不易熄滅。研究表明，當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設(shè)計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設(shè)計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進(jìn)行具體的電力系統(tǒng)設(shè)計選型時，目前，適用于發(fā)電機(jī)出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發(fā)電機(jī)出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。實際選型時，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實際短路計算值，統(tǒng)籌考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，判斷采用何種短路分?jǐn)嘣O(shè)備。某海上項目電站設(shè)置三臺大容量發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口三相短路時，直流分量高達(dá)60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設(shè)計*采用了“3+2”系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即發(fā)電機(jī)出口母線分成三段，各由一臺發(fā)電機(jī)供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發(fā)生時，快速限流器能在10ms內(nèi)動作，將電力系統(tǒng)快速分割成三個子網(wǎng)（解列運(yùn)行），從而降低短路電流?？焖傧蘖髌鲃幼骱蟮亩搪冯娏鹘涣鞣至亢椭绷鞣至看蠓陆?，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，在平臺主發(fā)電機(jī)黑啟動時，先開啟應(yīng)急發(fā)電機(jī)為主發(fā)電機(jī)的輔機(jī)盤供電；主機(jī)輔機(jī)得電后，啟動主發(fā)電機(jī)；主發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，投入配電變壓器，將輔機(jī)盤電源由應(yīng)急發(fā)電機(jī)切換為主發(fā)電機(jī)。此時，系統(tǒng)僅有單臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，容量較小，變壓器空載投入時，會產(chǎn)生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統(tǒng)造成很大的沖擊，甚直接造成主發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監(jiān)測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補(bǔ)償功能，可根據(jù)影響斷路器分合閘角度精度的因素動態(tài)判定分合閘點(diǎn)以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。近期某項目使用了基于三相聯(lián)動合閘技術(shù)的涌流抑制裝置，據(jù)該作業(yè)方反饋，應(yīng)用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態(tài)晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術(shù)主要利用固態(tài)晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現(xiàn)。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點(diǎn)，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設(shè)備使用壽命縮短的不良影響，延長了設(shè)備的正常工作時間。
3.3主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題
海洋平臺電力系統(tǒng)主要采取集中供電方式，主電站通常設(shè)置幾臺容量相同的發(fā)電機(jī)組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當(dāng)海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導(dǎo)致主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。這會產(chǎn)生靜態(tài)穩(wěn)定性降低，定子端部溫度上升，機(jī)端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的安全和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題，經(jīng)廣泛的技術(shù)分析、比較，海洋平臺電力系統(tǒng)引入了動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設(shè)于電力系統(tǒng)中，可動態(tài)地對電網(wǎng)無功功率進(jìn)行快速調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，SVG的功能相當(dāng)于一個無功電源，它可以自動調(diào)節(jié)，隨著無功負(fù)荷的盈虧，自動補(bǔ)償調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所需的無功功率，使系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到理想狀態(tài)，從根本上解決了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的問題。SVG具有快速響應(yīng)、運(yùn)行范圍寬、抑制電壓閃變能力強(qiáng)、補(bǔ)償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點(diǎn)。該裝置的使用，很好地解決了系統(tǒng)容性無功過大的難題，提高了整個海上電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
4結(jié)語
本文總結(jié)了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，并對這些問題進(jìn)行分析，結(jié)合實際工程項目案例提出了相關(guān)問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發(fā)項目中電力系統(tǒng)的方案設(shè)計提供了可參考和借鑒的經(jīng)驗。
ALBANY BNS33-02Z-ST-2646
L+B GEL 292-TN10400L013 S/N:1248000963
BENE INOX 210203-8X14
BENE INOX 357142-25
BENE INOX 263418-6576
LUTZE 716410 繼電器
ALTEK 20.67.4810/4
ALSTOM 8163-4002
R+W D-63911KLINGENBERG 188-AIZ FF SW618.6740.644 TEC/EN60947-5-1 DC13/Ue 24V/Le 2.5A/IP65 Ui250V/0660
ALBANY D4905R0228 安全開關(guān)
ALBANY D4907R0024 電纜
L+B GEL 2444KM1G5K150-E
ACS S2300872
ebmpapst P/N 2122HST 220-240V 50/60HZ 0.10A 120
BOSCH 0 830 100 437
ILMADUR 80*15 DIN7080-25
Almatec E40UTT 隔膜泵
ALBANY )RP300 rolling door(door，motor，gearbox)
BENNING 1NSC0003；Nr：770067
BENNING 1NQA0548；Concactor 230VAV┇757659
Almatec A15, 21500184
AEG 1A 400-30HRL1
AEG 1A 400-45HRL1
ITT Cannon 030-8719-049
ITT Cannon CCT-CGF-E
Emerson SPMD1422 Ser No.8539015012
Emotron VFX48-210-54CEB
SIEMENS 1LG6312-6MA60-Z;1309/126938901 電機(jī)
KTR 19/st/92shA/1a-18/1b-19
Microprecision MP321-1MS27/375/100300019926 微動開關(guān)
Memolub HPS-240CC
Mayr 8193409 電磁制動器
trafox 3PC4600-380/380
HEUER 106 140
HEUER 100 140
Beckhoff CX1030-0111 CPU模塊
ASUTEC 03088220-02
celduc SCB865600 1
SIEMENS 3RV1421-1DA10 自動控制器
SIEMENS 6GK5216-0BA00-2AA3 以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)
Cooper 207316
Cooper F900185
Stieber GFRN-70 滾珠軸承
APEX E11APEX.TX1411
Crane DL25-CA-ZTT 隔膜泵
Brosa 2T；TYPE:1026601az00
Balance Systems 9PAVM2511CR100 可編程控制器
boll 6.64.1.7 DN200
ESKA 6.3x32 Tr?ge 4A ESKAUSA-TR?GE 4A REICHELT
BOSCH 3842523282
KTR BoWex M-42 DIA42 L=60/DIA19 聯(lián)軸器
BOSCH BOSCH BIM S922EF 150*19*0.9
BOSCH 2107881
BOSCH 30-40 STO
INDRAMAT TVD1.3-15-03 電源
Belimo GM24A-MP 40NM 24VAC/DC,pls see the pic
AMER MRT/250 PN.6962103X , 56390817, Mat.00678394,pls see the pic
NTN 6802
NTN 7911UCG/GNP4
NTN 6906ZZ
Beckhoff KL1501 接口模塊
Beckhoff Automation GmbH KL2408 接口模塊
Becker & Hickl spc-130
BARKSDALE 0434-190 UPA5-400b/4-20/G1/4 壓力傳感器
Mayr 8/897.000.0 S Nr.8207629 電磁制動器
Bailey & Mackey No.09A3720003 DRW:797060141
milwaukee M12 12V M12 Lithium-Ion Starter Kit
milwaukee 48-11-2420 12V 2AH
SMC MDNBB50-100-D 氣壓缸
cleco COOPER:927226
baumer sn 700001427335
baumer 10136730
KTR R90 98SHA
KTR ROTEX4898SHA
Basler ace640-120 GigE C-Mount v01
COLLINS 6800-5330-4 過濾器
BORDIGNON 3S38090
BORDIGNON CSX63-38
BORDIGNON CSX63-38
ATB ABF 63/4B-7R 233430001X 008 電機(jī)
SICK SRS50-HSA0-S21 7-12V 1037354 編碼器
Bonfiglioli W8F5202066D0005 電機(jī)
WENGLOR S23-2M 4*0.34 電纜
Rexroth 0821300901 截止閥
Bonfiglioli W8F5202055601 電機(jī)
Buerklin 470 UF/35V 11D5026
baumer MHRM 12G2501 接近開關(guān)
ADDA ANTRIEBSTECHNIK FCP100L-4
Mink STL 2004 K2-MD
Ac-motoren FCA 112MD-4 NO.09043042 電機(jī)
BEI-IDEACOD SNM510-1316-003
WABCO 894 110 0914
SEEGER J75
SEEGER A42
Bafa 908Z36 法蘭
Bafa 908Z20 法蘭
BADGER 1001GCN36SVOSP05S6
SIEMENS 6EP1931-2EC01
Aris N1RD-S/DN100D 230V FNr:0224-52335-01002
LOWARA SM90RB14S2/322 Code 107230223
PowerGrip 420L100 同步帶
Land SN:221638 63
ebmpast Thyristor Fan 8550N 風(fēng)扇
L+B GEL 2443KN1G3A050E 編碼器
Buhlerr AGF-PV-30-F25 PVDF /Glass with filter element F25 4150299
BARKSDALE XT~R12 0211-360-1700
baumer PBSN.2.2.B16.A.A1.44.03.2.1
HIWIN 2MGN12C2R945Z0C
ASO ASO SAFETY GE F115 SK 2 M 715
Bonfiglioli C303 P 215,6 P63V5PV
Jaeger 630138006 聯(lián)軸器
ASO GE F115 SK 2 M 1440
ABB OT400E03P
kaltleiter FC100L-4 B5 3KW Nr.B2202588
BOSCH 3842516833 滑輪
BOSCH 3842196857
EWO tube HM 5/14 031780 5x4.5
Control Techniques SKB3400055 自動控制器
Anamet 817.550.0
Anamet 812.063.1
WERUCON 5T20 Nr：90916
ISA MPN.VMK-R500-1.0-U
BIRAL Blueline W314 ,60-110W,0.19A,2450 l/min,IP44
Atlas 4220 2636 05
Rexroth R900316232 HAS 06 A001-30/MOO
Atlas Copco TC-4000-S
Rexroth R911289905 IKS0374/005.0（5 m）
AMT DA-200 7005808
Prema Kielce 80.0050.01.1806;G1/8 D6
Prema Kielce 22.0703.5214B;ZM G5/2 G1/4
Prema Kielce 60.0051.0604N;D6/4 175M
Prema Kielce 80.0003.1208.08
Prema Kielce 50.1211.1212.05;G1/2
CPP Prema Kielce 10.007A.02 U型夾
METRIX MX2030-73-000-070-05
Brevetti SR660.R100 ,30×50,R100, 3m
ACE MC225EUM+PP225+KM20+AH20 減震器
E+H PMP55-AA21RA1PGCM2JA4A+AK
E+H FMB70-ABR1H1200CAA
Alexander Binzel 145.0078 安裝支架
Alexander Binzel 140.0382 Φ1.2
Alexander Binzel 980.1052
Boge 575000103 油分離器
Aavid 501603B00000G RADIAT-TO3-7.8DEG/W-48X36XH32mm
canford 27-220
L.bernard 176SF2B102W05615
Black Box-zky FOBC55-IOM3-BK-06F
Black Box-zky LMC70001A-R4 100-240V AC
Black Box JPM456C 接口模塊
charles WO7004-0021
BARKSDALE D1X-A150SS-UL 壓力開關(guān)
Bode 9348/D9
Bode TS-236-11Z-2538-5
Freudenberg Nipsl 30-40-7/9.5
wera 6405 0010 管接頭
Mayr RSM 8 891.100.2 S R4112450 8198638 24V 29W 16Nm 電磁制動器
Buehler NT 61-VA-M3/370-2-K 液位傳感器
EWO 280.385 G3/4，0.5-25bar
CEJN 101156452
SIEMENS 6ES7138-4CF02-0AB0
ALRE JTF-1/12 溫控器
SIEMENS 6EP1331-2BA00 電源
CAILLAU R96 150
CAILLAU SM068_00
BELLODI SSKKAB ; G 31263; 50 PT 1
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發(fā)的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統(tǒng)受海洋環(huán)境和服務(wù)行業(yè)的影響，其電力系統(tǒng)構(gòu)成、電壓等級、電站的總裝機(jī)容量以及電氣設(shè)備和負(fù)載的種類與性質(zhì)都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：（1）為集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網(wǎng)；（2）單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都比較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸地電網(wǎng)；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發(fā)電機(jī)出線與母線直接連接，多臺發(fā)電機(jī)共母線運(yùn)行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發(fā)電機(jī)，電動機(jī)、變壓器容量較大，電動機(jī)啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰(zhàn)略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發(fā)的步伐不斷加快，海上平臺電力系統(tǒng)也得到了長足發(fā)展，逐步由過去單個平臺的小型電站發(fā)展為目前集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網(wǎng)，逐步由過去單個平臺的孤立電站發(fā)展為目前多個平臺間互聯(lián)以整個油田群組網(wǎng)的較為復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，海洋油氣田電力系統(tǒng)單機(jī)容量、電站總?cè)萘坎粩嗵岣?，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠(yuǎn)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。因此，出現(xiàn)了一些影響平臺供電安全、穩(wěn)定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分?jǐn)嗬щy；大容量變壓器空載合閘時產(chǎn)生巨大的勵磁涌流，會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響，一旦系統(tǒng)中某個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網(wǎng)運(yùn)行的整個區(qū)域的電力網(wǎng)供電中斷，造成油田群大面積的停電停產(chǎn)，甚還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成重大財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統(tǒng)單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的不斷提高，中壓系統(tǒng)從短路點(diǎn)計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統(tǒng)斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分?jǐn)嗄芰Φ挠绊懀饕梢韵聝蓚€方面決定：（1）直流分量持續(xù)時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導(dǎo)致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導(dǎo)致過零點(diǎn)漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點(diǎn)漂移，更嚴(yán)重的情況是滅弧時間變長，甚導(dǎo)致電弧不易熄滅。研究表明，當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設(shè)計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設(shè)計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進(jìn)行具體的電力系統(tǒng)設(shè)計選型時，目前，適用于發(fā)電機(jī)出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發(fā)電機(jī)出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。實際選型時，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實際短路計算值，統(tǒng)籌考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，判斷采用何種短路分?jǐn)嘣O(shè)備。某海上項目電站設(shè)置三臺大容量發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口三相短路時，直流分量高達(dá)60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設(shè)計*采用了“3+2”系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即發(fā)電機(jī)出口母線分成三段，各由一臺發(fā)電機(jī)供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發(fā)生時，快速限流器能在10ms內(nèi)動作，將電力系統(tǒng)快速分割成三個子網(wǎng)（解列運(yùn)行），從而降低短路電流?？焖傧蘖髌鲃幼骱蟮亩搪冯娏鹘涣鞣至亢椭绷鞣至看蠓陆担绷鞣至拷?9.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，在平臺主發(fā)電機(jī)黑啟動時，先開啟應(yīng)急發(fā)電機(jī)為主發(fā)電機(jī)的輔機(jī)盤供電；主機(jī)輔機(jī)得電后，啟動主發(fā)電機(jī)；主發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，投入配電變壓器，將輔機(jī)盤電源由應(yīng)急發(fā)電機(jī)切換為主發(fā)電機(jī)。此時，系統(tǒng)僅有單臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，容量較小，變壓器空載投入時，會產(chǎn)生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統(tǒng)造成很大的沖擊，甚直接造成主發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監(jiān)測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補(bǔ)償功能，可根據(jù)影響斷路器分合閘角度精度的因素動態(tài)判定分合閘點(diǎn)以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。近期某項目使用了基于三相聯(lián)動合閘技術(shù)的涌流抑制裝置，據(jù)該作業(yè)方反饋，應(yīng)用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態(tài)晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術(shù)主要利用固態(tài)晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現(xiàn)。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點(diǎn)，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設(shè)備使用壽命縮短的不良影響，延長了設(shè)備的正常工作時間。
3.3主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題
海洋平臺電力系統(tǒng)主要采取集中供電方式，主電站通常設(shè)置幾臺容量相同的發(fā)電機(jī)組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當(dāng)海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導(dǎo)致主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。這會產(chǎn)生靜態(tài)穩(wěn)定性降低，定子端部溫度上升，機(jī)端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的安全和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題，經(jīng)廣泛的技術(shù)分析、比較，海洋平臺電力系統(tǒng)引入了動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設(shè)于電力系統(tǒng)中，可動態(tài)地對電網(wǎng)無功功率進(jìn)行快速調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，SVG的功能相當(dāng)于一個無功電源，它可以自動調(diào)節(jié)，隨著無功負(fù)荷的盈虧，自動補(bǔ)償調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所需的無功功率，使系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到理想狀態(tài)，從根本上解決了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的問題。SVG具有快速響應(yīng)、運(yùn)行范圍寬、抑制電壓閃變能力強(qiáng)、補(bǔ)償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點(diǎn)。該裝置的使用，很好地解決了系統(tǒng)容性無功過大的難題，提高了整個海上電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
4結(jié)語
本文總結(jié)了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，并對這些問題進(jìn)行分析，結(jié)合實際工程項目案例提出了相關(guān)問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發(fā)項目中電力系統(tǒng)的方案設(shè)計提供了可參考和借鑒的經(jīng)驗。
Buehler 1122399 EK2-G1/2-VA-M3/300 L=300MM 溫度傳感器
Almatec CX50 ETT
Rexroth R074153000
"Johnson Controls V48AF-9300 6-14bar "
Rexroth R911171363 自動控制器
EMS HMS150HT
Alfa laval M10-BFM;30118-88-264
LEICA 042-813.002-035 H6*6.0*0.7
AVL GG0736
BARKSDALE 0427-180 壓力傳感器
SIEMENS 3EX1012-ORH21-1AA1
baumer 11084376 傳感器檢測儀
KTR KTR400-70X110 液壓鎖緊螺母
BRILEX RSK-DN355(Built-in sensor 2. Suitable for the characteristics of Kst: 0-30Mpa gxm / s (st1, st2), horizontal installation; for pipe diameter φ200, wind speed 15-30m / s.) 止回閥
Cryotherm 0346591 安全閥
SIEMENS 6FC5850-3YG23-4YA0 內(nèi)存卡
BST EMS18/50/2.4/16-5/C ,52448
Hydraulika ZBM 250-AX 25/70 D, 205234/5, 94.20625.24-NR.L-009ZZ349
Aris 1424-89591-01005
COMITRONIC （safety switch） 5SSR24BX
KTR ROTLX 24/28 KTR Kupplungste chnik Gmbhd-48407 Rheine
FasTest F14
LOWARA CA120/55/A
Bauser Typ: 631.2 code:SB1022.032 計時器
AMOT ser：E0088649-001
Weidmuller DRH173220LT 1219880000 220DC 16A / 500VAC 10A / 220DC with relay seat 繼電器
E+H DB101-G1TE205M/0-5.0M
E+H FMU231E-AB32/0-1.2M
SIEMENS A5E01231722
SEEGER A095
SEEGER J215
SEEGER J180
SEEGER J080
SEEGER A130
SEEGER J135
SEEGER J130
SEEGER A110
SEEGER A220
dungs type DUNGS 0.4-3MBAR PRESS SW+ LGW 03 A4
Rexroth R911328706 軟件
Rexroth R911306106 附件
Rexroth R911298371 信號轉(zhuǎn)換器
Phoenix 1513347 插頭
phoniex 1411904 插座
Phoenix 1411905
Phoenix 404428
smartsyn TS2650N11E78
Boll & Kirch O RING GASKET – 3332814
BKW B3000179 油壓傳動閥
BKW B420000802 溫度控制器
BKW B70003278832 離心泵
ACE GS-19-225-BB-120N-K37473
creatique 300 14974 1842 1
L+B GEL2010Y009 編碼器
Brosa EBM6059-0220 0-20BAR 4-20MA
Aerzen GMA13.F7HV
ransohoff C0222.0.5.129 扭矩離合器
August Mink KG RUB30-K262 圓刷
August Mink KG RUB30-K262 圓刷
Ac-motoren ACM 250M-4/HE, 12121545 電機(jī)
KTR KTR206-80X120
KTR KTR400-50X80
Prema Kielce 80.0132.3/8
AXIOMATIC AX130200 no
APEX 15MM03
APEX 13MM25
APEX 855
APEX 15mm25
APEX TX-1112
APEX 15mm13
camille 08-115E 1/E/L
bielomatik 30062965 自動控制器
ASS IES8-PNP 接近開關(guān)
E+H PH Transmitter CPM223-PR0005 CPM223-PR0005
E+H PH electrode CPM223-PR0005 CPF81-NN11C3
E+H Phosphate Analyzer Drugs CAY242-V10C25AAE CAY242-V10C25AAE
E+H PH meter board 51501081 51501081
E+H Ammonia Nitrogen Analyzer Drugs CAY141-V10AAE
Ebm R2E133-BH66-07 離心通風(fēng)機(jī)
Alfa laval PRESSURE MEMBRANE PUMP, DOT4 RESISTANT DL-15-PG-EET
ASUTEC （stooper）ASME-150-100 角度阻尼器
SIEMENS 6FC5357-0BB25-0AA0 工業(yè)計算機(jī)用主板
Rexroth R-IB IL 24 DO 16-PAC;R911170757 模塊
APLISENS APC-2000ALW/L/SGE-25 /Exia/0…2,5 m H2/500÷1700mmH2O /ETFE + PFTE/L=2.5 m/F
APLISENS APC-2000ALW/L/SGE-25 /Exia/0…2,5 m H2/500÷1900mmH2O /ETFE + PFTE/L=2.5 m/F
Mayr ROBA-DS S9119676 10/950 40 7031523
burkert fluid 276005
APEX Z041617101(SF14MM17)
Bonfiglioli A503 UR 40.9 P112VA COD:2E70A015640001 B7，09150007667446001
NEM Cod.093002131 V=24Vdc P=18W
OLEODINAMICA SABATINI SEALS KIT 密封件
OLEODINAMICA SABATINI SCI 63/36 D 150 2.2 液壓缸
JOUCOMATIC 833-354023003438 油壓傳動閥
SIEMENS 3UA5000-0G
SIEMENS 6ES7412-2XJ05-0AB0
SIEMENS 6FX2003-0CE17
PIMATIC P2020R-50/20-200
SIMRIT USIT I 48.7x59x370NBR
Bott 126 26 026
ZEISS 600341-8502-000 三坐標(biāo)測量儀用測量頭
ZEISS 000000-1203-586
Buerkert 00507325 油壓傳動閥
APEX EX-508-4 銅制管接頭
APEX EX-376-5 銅制管接頭
ATV ESE6850F0
BANSBACH A1A1--5-2-220-540-016-260N 氣彈簧
ACS GmbH X1.255.40.000
SIEMENS 6ES7901-0BF00-0AA0 電纜
SIEMENS 5SH5410 自動控制器
SIEMENS 6ES7193-6BP00-0BA0 基座
SIEMENS 3VL9300-3HG05
Buehler MK2-G1/2-MS-M3/700 100109938 087773 019 溫度傳感器
APLISENS PC-2000ALW／EEXia／0~2.5MPa／0~1MPa
BERTHOLD LB6551ID:34868PA:183381
WENGLOR WPS30KU
WENGLOR WNS12AL
Rexroth R-IB IL SSI-PAC MNR:R911308594-102
SIEMENS 6SN1123-1AB00-0CA3 電源模塊
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發(fā)的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統(tǒng)受海洋環(huán)境和服務(wù)行業(yè)的影響，其電力系統(tǒng)構(gòu)成、電壓等級、電站的總裝機(jī)容量以及電氣設(shè)備和負(fù)載的種類與性質(zhì)都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：（1）為集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網(wǎng)；（2）單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都比較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸地電網(wǎng)；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發(fā)電機(jī)出線與母線直接連接，多臺發(fā)電機(jī)共母線運(yùn)行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發(fā)電機(jī)，電動機(jī)、變壓器容量較大，電動機(jī)啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰(zhàn)略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發(fā)的步伐不斷加快，海上平臺電力系統(tǒng)也得到了長足發(fā)展，逐步由過去單個平臺的小型電站發(fā)展為目前集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網(wǎng)，逐步由過去單個平臺的孤立電站發(fā)展為目前多個平臺間互聯(lián)以整個油田群組網(wǎng)的較為復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，海洋油氣田電力系統(tǒng)單機(jī)容量、電站總?cè)萘坎粩嗵岣?，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠(yuǎn)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。因此，出現(xiàn)了一些影響平臺供電安全、穩(wěn)定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分?jǐn)嗬щy；大容量變壓器空載合閘時產(chǎn)生巨大的勵磁涌流，會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響，一旦系統(tǒng)中某個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網(wǎng)運(yùn)行的整個區(qū)域的電力網(wǎng)供電中斷，造成油田群大面積的停電停產(chǎn)，甚還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成重大財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統(tǒng)單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的不斷提高，中壓系統(tǒng)從短路點(diǎn)計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統(tǒng)斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分?jǐn)嗄芰Φ挠绊?，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續(xù)時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導(dǎo)致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導(dǎo)致過零點(diǎn)漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點(diǎn)漂移，更嚴(yán)重的情況是滅弧時間變長，甚導(dǎo)致電弧不易熄滅。研究表明，當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設(shè)計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設(shè)計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進(jìn)行具體的電力系統(tǒng)設(shè)計選型時，目前，適用于發(fā)電機(jī)出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發(fā)電機(jī)出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。實際選型時，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實際短路計算值，統(tǒng)籌考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，判斷采用何種短路分?jǐn)嘣O(shè)備。某海上項目電站設(shè)置三臺大容量發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口三相短路時，直流分量高達(dá)60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設(shè)計*采用了“3+2”系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即發(fā)電機(jī)出口母線分成三段，各由一臺發(fā)電機(jī)供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發(fā)生時，快速限流器能在10ms內(nèi)動作，將電力系統(tǒng)快速分割成三個子網(wǎng)（解列運(yùn)行），從而降低短路電流?？焖傧蘖髌鲃幼骱蟮亩搪冯娏鹘涣鞣至亢椭绷鞣至看蠓陆?，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，在平臺主發(fā)電機(jī)黑啟動時，先開啟應(yīng)急發(fā)電機(jī)為主發(fā)電機(jī)的輔機(jī)盤供電；主機(jī)輔機(jī)得電后，啟動主發(fā)電機(jī)；主發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，投入配電變壓器，將輔機(jī)盤電源由應(yīng)急發(fā)電機(jī)切換為主發(fā)電機(jī)。此時，系統(tǒng)僅有單臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，容量較小，變壓器空載投入時，會產(chǎn)生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統(tǒng)造成很大的沖擊，甚直接造成主發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監(jiān)測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補(bǔ)償功能，可根據(jù)影響斷路器分合閘角度精度的因素動態(tài)判定分合閘點(diǎn)以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。近期某項目使用了基于三相聯(lián)動合閘技術(shù)的涌流抑制裝置，據(jù)該作業(yè)方反饋，應(yīng)用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態(tài)晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術(shù)主要利用固態(tài)晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現(xiàn)。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點(diǎn)，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設(shè)備使用壽命縮短的不良影響，延長了設(shè)備的正常工作時間。
3.3主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題
海洋平臺電力系統(tǒng)主要采取集中供電方式，主電站通常設(shè)置幾臺容量相同的發(fā)電機(jī)組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當(dāng)海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導(dǎo)致主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。這會產(chǎn)生靜態(tài)穩(wěn)定性降低，定子端部溫度上升，機(jī)端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的安全和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題，經(jīng)廣泛的技術(shù)分析、比較，海洋平臺電力系統(tǒng)引入了動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設(shè)于電力系統(tǒng)中，可動態(tài)地對電網(wǎng)無功功率進(jìn)行快速調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，SVG的功能相當(dāng)于一個無功電源，它可以自動調(diào)節(jié)，隨著無功負(fù)荷的盈虧，自動補(bǔ)償調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所需的無功功率，使系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到理想狀態(tài)，從根本上解決了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的問題。SVG具有快速響應(yīng)、運(yùn)行范圍寬、抑制電壓閃變能力強(qiáng)、補(bǔ)償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點(diǎn)。該裝置的使用，很好地解決了系統(tǒng)容性無功過大的難題，提高了整個海上電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
4結(jié)語
本文總結(jié)了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，并對這些問題進(jìn)行分析，結(jié)合實際工程項目案例提出了相關(guān)問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發(fā)項目中電力系統(tǒng)的方案設(shè)計提供了可參考和借鑒的經(jīng)驗。
weidmueller WDU 70N/35 BL
JOUCOMATIC 5/2 1/8in. 230VAC 52000004
WABCO 363007 001 油壓傳動閥
BMI-AXELENT DOOR CX1-CX3;Devis DE17042533
BOSCH VMA 20KB 001-D
BRAILLON BHP 500 起重器
Rexroth 3842532009 (motor with gearbox)
baumer MIX7-A-50-V25 壓力表
E+H PMC51-AA21JA1CGAGMJA+AK
AUTOMATION DIRECT GCX1420 選擇開關(guān)
APEX 835-SC
CONRAD 857161-62
APEM 5246MIWR
Buehler UXE -36175-011 信號放大器
Buehler UNN-46026-613 導(dǎo)軌
Buehler UXN-24029-021 工件夾具
Buhler UXM -18641-001 伺服電機(jī)
Buehler GND -50525-010 接頭
Mayr disk pack for 8207352
Mayr EAS-compact GR.0 Type 496.520.8 S mit ROBA-DS Gr.16
wago 750-602 接口模塊
wago 750-400 接口模塊
SIEMENS 6SL3350-6TK00-0CA0 接口模塊
robopac 0001351551F
SIEMENS 6EP1935-6MC01 電源
SIEMENS 3RT1016-1BB41 接觸器
SNR RASEY 70
FAG KM11
KTR KTR400-45*75
KTR KTR250-30*41
B&C CL7685
SIEMENS 6ES7193-4CB30-0AA0 接口模塊
SIEMENS 6ES7138-4FA05-0AB0 接口模塊
SIEMENS 3SB2902-0AA20
SIEMENS 3SB3420-0B 接口模塊
Schefer Getriebe GearP=22kW, N2=1,3/min; Mn=150kNm
SKF BSB040072-T 角接觸球軸承
INDRAMAT HCS02.1E-W0054-A-03-NNN MNR:R911298373 自動控制器
WENGLOR RE8222BA 反射傳感器
WENGLOR SD983
WENGLOR RR84BA 反射傳感器
WENGLOR RR26DM
WENGLOR RQ100BA
WENGLOR RE3220BM 101-7973
WENGLOR ZSP-NN-02
WENGLOR CP70QXVT80 感應(yīng)傳感器
KTR R.GS-24-98SHA 6.0-19/22 聯(lián)軸器
HBM 1-U93/10KN；#102910502 負(fù)荷傳感器
Bauser 666.6/008, 12-24VDC
KTR Rader-VOGEL130PU/070/025/5/20
AIR TEK DIR97/23/CE ON0100 NS085PT.10.4bar PN25D.10mmQ4619.min
AirCom QB1TFIC073 IN/OUT 4-20 mA, 24 V DC Proportionaldruckregler, 0...73 psi
Simel TIPO ZD 77/2076-32
AKO M065 03X
KTR ROTEX GS2898 Sh APUR 聯(lián)軸器
BADGER 1002GBN39MVXECEP36 流量控制閥
HAMMA Art.-Nr.: 0700106 凈化裝置
HAMMA Art.-Nr.:0701008 600 x 60 mm 185 mm 輸送帶
MORO RM561T5R.Z Serial Number：09/11-05719-001； 50Hz 2900rpm
Binzel 831.0581
Camozzi EN531-16-P13 24VDC
Burster 8712-50 電位器
APEM PHAP3301A 按鈕開關(guān)
HBM 185010309
Bartec 17-8811-46342300
BAUER BS04-63U/D04LA4/SP No: Z26504664-4 A/188G2070
CASH FR-6 1" 2.05MPa(G) 1.38～2.76MPa(G)
ORION 2426092 泵用維修包
Bechtle Monitor/ACER V173DOBDM
Ac-motoren FCPY 71 B-4;1108050437 電機(jī)
Autorotor indexing disc&cam followers:S/N:40863
WILDEN P2/PKPPP/TEU/TF/PTV/0404 隔膜泵
BOPP REUTHER OC5/ALL 1'' M/M 24533
baumer ITD27A4Y36 32HBXKR1S12 編碼器
ganter GN 612-8-M12x1,5-AK 帶孔分度銷
Binar BIDISP3-64*16PX, PROFINET 54430
POSITEK P811-200 接近開關(guān)
AVS EGV-111-A78-3/4BN-00 Romer/123098 流量控制閥
AVS EGV-151-Y58-5/4BO-00 Romer/176949 流量控制閥
WENGLOR YT87PB-NDV3
Bar 60002184 AS-018/090-08-V17-E 氣動執(zhí)行器
OLEODINAMICA SABATINI SCI 50/36 D 1000 YP 1.1
OLEODINAMICA SABATINI seals of SCI 50/36 D 1000 YP 1.1
BOSCH 3842515351
Rexroth 3842518043
AIRTORQUE 10238613 8Bar -40℃-80℃ G1/8＂ AT101U S12 DA
E+H CLM223-ID8110 電導(dǎo)率變送器
Rexroth 608740102
Rexroth 608740241
HAMMOND 1457N1201BK
SIEMENS 6ES7142-1BD22-0XB0 接口模塊
METRIX 5550-121-210 機(jī)械振動開關(guān)
nxp DEVKIT-MPC5748
nxp SPC5748 CBK0AVKU2
nxp SPC5747 CBK1AVKU6
AZ pneumatica 08.156.4 閥門
brevini CAD3E030 LE3 M82101020A
Camfil Hi-flo 3P-85 (592*592-10*534)
Camfil Hi-flo 3R-85 (287*592-34)
Boge 242018402P 控制缸
ASTRO Art-Nr.13333 1222
Veith V 16-038
ALTHEN P981-0107-10M0-350BG/SN109,0-350bar,supply 10-36V,len 10m,dia 5
wago 750-477 接口模塊
AFAG MB01-05 RMZ32
WILDEN P0.25/KKPPP/WFS/TF /KWF
AirCom R120-04AKV
eroelectronic LFS937115000 數(shù)字顯示表
AMO LMB-100.1-00300-02 光柵尺
AMO LMK-101.0-0-3.0-6 光柵尺
Rexroth 3842545367
Rexroth 3842532015 1
Voltcraft K102 DIGITAL
SIEMENS 6AG1321-1BL00-2AA0 自動控制器
ENERPAC MVP420
ACE GS-22-250-DD1150N 氣彈簧
BOSCH 3842328996 滑輪
SIEMENS 1FK7063-5AH71-1FB0 伺服電機(jī)
ganter GN 615.7-M6-S
Rexroth R030421160
"Black Box ETHERNET CABLE, CAT6 (UTP)EVNSL642-0015 "
KTR BowexM-48 聯(lián)軸器
Aqua Computer PN:33507 接口模塊
Aqua Computer PN:33508 接口模塊
Aqua Computer PN:33527 接口模塊
Stuebbe MV310-NC 22823
Bently 177230 02-01-CN
Braun D124.1120U1 速度計
Invensys powerware pic 溫度傳感器
Burster 8661-5010-V0000 扭矩傳感器
SIEMENS 6SN1161-1CA00-0BA0 伺服控制器
SIEMENS 6FC5357-0BB25-0AA0 工業(yè)計算機(jī)用主板
PFAFF SHE5.1-1-A-M1A-IV-190-6:1-Tr40X7
Consort SP20B SP20T(see the pic)
ALSTOM P141211A2A0100B SER No.614827.01.03
ALSTOM p6314400040MU00E00 SER No.02439227/12/06
baumer MY-COM-M75P-S35L；10119393 接近開關(guān)
Delimon SDU04A00H00 噴嘴
Black Box EVNSL81-0050 電纜
ebmpapst W2S130-AB03-21 230V 45W 風(fēng)機(jī)
BEI IDEACOD EM-DR1-IC-24-TB-28V/5 隔離放大器
Buschjost 8242200 9101 1807 V 24Hz =/8W
bardiani Typ BBZS1
wera 05022721001
wera 05022720001
wera 05073640001
Ashcroft K13M0242M1 250#-XCL 壓力變送器
Bonfiglioli BN100LA4FD COD:W8F51020722,mit brake
SIEMENS 8MR2170-4E 自動控制器
SIEMENS 3-Motor 1FT7105-5SC71-1BA0-Z Z:X05 NO.YF H8629 2626 04 001 伺服電機(jī)
SIEMENS 1PH7 184-7MD000AC0 No N-U41173118010001
BENEDIKT&JAGER LS16 SMAH1 A2 隔離開關(guān)
Freudenberg 45,00 X 3,00 72 NBR 872 密封圈
ctek MXS 5.0 充電器
SIEMENS 6EP3437-8MB00-2CY0 電源
R+W BKL/500 55 57.15 聯(lián)軸器
BONOMI 10000106
ganter SCHRAUBE GN552-31-G1/2-A-3-GANTER
KTR NABE KTR 203 65x95-KTR
burocco 09V1211BDE1V0
Buehler NS10/25-AM-K-SK166/1000-2×MKS1/W 液位傳感器
Buehler NS10/25-AM-K-SK166/1300-2×MKS1/W 液位傳感器
SNR UC218G2 滾珠軸承
SNR US205G2 軸承
SNR UCT210 滾珠軸承
SNR USFD206G2
L+B GEL207-VN00100A631;D160024.10-35VDC
Albright SW180-695T/24V
BUESTER 9310-V0001 力位移曲線監(jiān)控儀
SIEMENS 6AG1340-1CH02-2AE0 接口模塊
SIEMENS 6AG1322-1BH01-2AA0 自動控制器
KUGELHAHN 10209396
BFN 57250 Netphen Dvuckschalter 6.1/320/1/1/1 Vmax 250V Jmax 5A bei 250V Jmax 1A bei 30V
SIEMENS 6ES7 132-4BD02-0AA0
SIEMENS 6ES7 132-4BF00-0AA0
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發(fā)的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統(tǒng)受海洋環(huán)境和服務(wù)行業(yè)的影響，其電力系統(tǒng)構(gòu)成、電壓等級、電站的總裝機(jī)容量以及電氣設(shè)備和負(fù)載的種類與性質(zhì)都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：（1）為集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網(wǎng)；（2）單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都比較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸地電網(wǎng)；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發(fā)電機(jī)出線與母線直接連接，多臺發(fā)電機(jī)共母線運(yùn)行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發(fā)電機(jī)，電動機(jī)、變壓器容量較大，電動機(jī)啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰(zhàn)略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發(fā)的步伐不斷加快，海上平臺電力系統(tǒng)也得到了長足發(fā)展，逐步由過去單個平臺的小型電站發(fā)展為目前集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網(wǎng)，逐步由過去單個平臺的孤立電站發(fā)展為目前多個平臺間互聯(lián)以整個油田群組網(wǎng)的較為復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，海洋油氣田電力系統(tǒng)單機(jī)容量、電站總?cè)萘坎粩嗵岣撸冸娮儔浩鞯墓β什粩嘣龃?，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠(yuǎn)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。因此，出現(xiàn)了一些影響平臺供電安全、穩(wěn)定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分?jǐn)嗬щy；大容量變壓器空載合閘時產(chǎn)生巨大的勵磁涌流，會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響，一旦系統(tǒng)中某個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網(wǎng)運(yùn)行的整個區(qū)域的電力網(wǎng)供電中斷，造成油田群大面積的停電停產(chǎn)，甚還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成重大財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統(tǒng)單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的不斷提高，中壓系統(tǒng)從短路點(diǎn)計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統(tǒng)斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分?jǐn)嗄芰Φ挠绊懀饕梢韵聝蓚€方面決定：（1）直流分量持續(xù)時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導(dǎo)致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導(dǎo)致過零點(diǎn)漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點(diǎn)漂移，更嚴(yán)重的情況是滅弧時間變長，甚導(dǎo)致電弧不易熄滅。研究表明，當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設(shè)計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設(shè)計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進(jìn)行具體的電力系統(tǒng)設(shè)計選型時，目前，適用于發(fā)電機(jī)出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發(fā)電機(jī)出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。實際選型時，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實際短路計算值，統(tǒng)籌考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，判斷采用何種短路分?jǐn)嘣O(shè)備。某海上項目電站設(shè)置三臺大容量發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口三相短路時，直流分量高達(dá)60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設(shè)計*采用了“3+2”系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即發(fā)電機(jī)出口母線分成三段，各由一臺發(fā)電機(jī)供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發(fā)生時，快速限流器能在10ms內(nèi)動作，將電力系統(tǒng)快速分割成三個子網(wǎng)（解列運(yùn)行），從而降低短路電流?？焖傧蘖髌鲃幼骱蟮亩搪冯娏鹘涣鞣至亢椭绷鞣至看蠓陆?，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，在平臺主發(fā)電機(jī)黑啟動時，先開啟應(yīng)急發(fā)電機(jī)為主發(fā)電機(jī)的輔機(jī)盤供電；主機(jī)輔機(jī)得電后，啟動主發(fā)電機(jī)；主發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，投入配電變壓器，將輔機(jī)盤電源由應(yīng)急發(fā)電機(jī)切換為主發(fā)電機(jī)。此時，系統(tǒng)僅有單臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，容量較小，變壓器空載投入時，會產(chǎn)生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統(tǒng)造成很大的沖擊，甚直接造成主發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監(jiān)測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補(bǔ)償功能，可根據(jù)影響斷路器分合閘角度精度的因素動態(tài)判定分合閘點(diǎn)以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。近期某項目使用了基于三相聯(lián)動合閘技術(shù)的涌流抑制裝置，據(jù)該作業(yè)方反饋，應(yīng)用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態(tài)晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術(shù)主要利用固態(tài)晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現(xiàn)。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點(diǎn)，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設(shè)備使用壽命縮短的不良影響，延長了設(shè)備的正常工作時間。
3.3主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題
海洋平臺電力系統(tǒng)主要采取集中供電方式，主電站通常設(shè)置幾臺容量相同的發(fā)電機(jī)組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當(dāng)海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導(dǎo)致主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。這會產(chǎn)生靜態(tài)穩(wěn)定性降低，定子端部溫度上升，機(jī)端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的安全和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題，經(jīng)廣泛的技術(shù)分析、比較，海洋平臺電力系統(tǒng)引入了動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設(shè)于電力系統(tǒng)中，可動態(tài)地對電網(wǎng)無功功率進(jìn)行快速調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，SVG的功能相當(dāng)于一個無功電源，它可以自動調(diào)節(jié)，隨著無功負(fù)荷的盈虧，自動補(bǔ)償調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所需的無功功率，使系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到理想狀態(tài)，從根本上解決了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的問題。SVG具有快速響應(yīng)、運(yùn)行范圍寬、抑制電壓閃變能力強(qiáng)、補(bǔ)償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點(diǎn)。該裝置的使用，很好地解決了系統(tǒng)容性無功過大的難題，提高了整個海上電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
4結(jié)語
本文總結(jié)了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，并對這些問題進(jìn)行分析，結(jié)合實際工程項目案例提出了相關(guān)問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發(fā)項目中電力系統(tǒng)的方案設(shè)計提供了可參考和借鑒的經(jīng)驗。
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安全、可靠的電能是海洋油氣田開發(fā)的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統(tǒng)受海洋環(huán)境和服務(wù)行業(yè)的影響，其電力系統(tǒng)構(gòu)成、電壓等級、電站的總裝機(jī)容量以及電氣設(shè)備和負(fù)載的種類與性質(zhì)都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：（1）為集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網(wǎng)；（2）單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都比較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸地電網(wǎng)；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發(fā)電機(jī)出線與母線直接連接，多臺發(fā)電機(jī)共母線運(yùn)行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發(fā)電機(jī)，電動機(jī)、變壓器容量較大，電動機(jī)啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰(zhàn)略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發(fā)的步伐不斷加快，海上平臺電力系統(tǒng)也得到了長足發(fā)展，逐步由過去單個平臺的小型電站發(fā)展為目前集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網(wǎng)，逐步由過去單個平臺的孤立電站發(fā)展為目前多個平臺間互聯(lián)以整個油田群組網(wǎng)的較為復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，海洋油氣田電力系統(tǒng)單機(jī)容量、電站總?cè)萘坎粩嗵岣?，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠(yuǎn)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。因此，出現(xiàn)了一些影響平臺供電安全、穩(wěn)定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分?jǐn)嗬щy；大容量變壓器空載合閘時產(chǎn)生巨大的勵磁涌流，會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響，一旦系統(tǒng)中某個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網(wǎng)運(yùn)行的整個區(qū)域的電力網(wǎng)供電中斷，造成油田群大面積的停電停產(chǎn)，甚還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成重大財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統(tǒng)單機(jī)容量和總裝機(jī)容量的不斷提高，中壓系統(tǒng)從短路點(diǎn)計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統(tǒng)斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分?jǐn)嗄芰Φ挠绊?，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續(xù)時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導(dǎo)致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導(dǎo)致過零點(diǎn)漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點(diǎn)漂移，更嚴(yán)重的情況是滅弧時間變長，甚導(dǎo)致電弧不易熄滅。研究表明，當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設(shè)計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當(dāng)直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設(shè)計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進(jìn)行具體的電力系統(tǒng)設(shè)計選型時，目前，適用于發(fā)電機(jī)出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發(fā)電機(jī)出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。實際選型時，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實際短路計算值，統(tǒng)籌考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，判斷采用何種短路分?jǐn)嘣O(shè)備。某海上項目電站設(shè)置三臺大容量發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口三相短路時，直流分量高達(dá)60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設(shè)計*采用了“3+2”系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即發(fā)電機(jī)出口母線分成三段，各由一臺發(fā)電機(jī)供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發(fā)生時，快速限流器能在10ms內(nèi)動作，將電力系統(tǒng)快速分割成三個子網(wǎng)（解列運(yùn)行），從而降低短路電流。快速限流器動作后的短路電流交流分量和直流分量大幅下降，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，在平臺主發(fā)電機(jī)黑啟動時，先開啟應(yīng)急發(fā)電機(jī)為主發(fā)電機(jī)的輔機(jī)盤供電；主機(jī)輔機(jī)得電后，啟動主發(fā)電機(jī)；主發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，投入配電變壓器，將輔機(jī)盤電源由應(yīng)急發(fā)電機(jī)切換為主發(fā)電機(jī)。此時，系統(tǒng)僅有單臺發(fā)電機(jī)運(yùn)行，容量較小，變壓器空載投入時，會產(chǎn)生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統(tǒng)造成很大的沖擊，甚直接造成主發(fā)電機(jī)出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監(jiān)測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補(bǔ)償功能，可根據(jù)影響斷路器分合閘角度精度的因素動態(tài)判定分合閘點(diǎn)以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。近期某項目使用了基于三相聯(lián)動合閘技術(shù)的涌流抑制裝置，據(jù)該作業(yè)方反饋，應(yīng)用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態(tài)晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術(shù)主要利用固態(tài)晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現(xiàn)。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點(diǎn)，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設(shè)備使用壽命縮短的不良影響，延長了設(shè)備的正常工作時間。
3.3主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題
海洋平臺電力系統(tǒng)主要采取集中供電方式，主電站通常設(shè)置幾臺容量相同的發(fā)電機(jī)組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當(dāng)海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導(dǎo)致主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。這會產(chǎn)生靜態(tài)穩(wěn)定性降低，定子端部溫度上升，機(jī)端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的安全和整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行問題，經(jīng)廣泛的技術(shù)分析、比較，海洋平臺電力系統(tǒng)引入了動態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設(shè)于電力系統(tǒng)中，可動態(tài)地對電網(wǎng)無功功率進(jìn)行快速調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，SVG的功能相當(dāng)于一個無功電源，它可以自動調(diào)節(jié)，隨著無功負(fù)荷的盈虧，自動補(bǔ)償調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所需的無功功率，使系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到理想狀態(tài)，從根本上解決了發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的問題。SVG具有快速響應(yīng)、運(yùn)行范圍寬、抑制電壓閃變能力強(qiáng)、補(bǔ)償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點(diǎn)。該裝置的使用，很好地解決了系統(tǒng)容性無功過大的難題，提高了整個海上電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
4結(jié)語
本文總結(jié)了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行，并對這些問題進(jìn)行分析，結(jié)合實際工程項目案例提出了相關(guān)問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發(fā)項目中電力系統(tǒng)的方案設(shè)計提供了可參考和借鑒的經(jīng)驗。
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