探究海洋石油平台电力组网设计

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1、探究海洋石油平台电力组网设计　　摘要：本文以工程实例探讨了海洋石油平台电力组网的设计，包括电力组网电压等级的选择、电网运行方式计算、电力系统一次设计和能量管理系统（EMS）的应用等方面的内容。关键词：海洋石油平台；电力组网；能量管理系统。中图分类号：F407.61文献标识码：A文章编号：一、海上平台电力组网的必要性电力组网供电较单个的电站独立供电有明显的优势，具体如下：（1）平台之间可互供电力、互为备用，减少事故及大型负荷启动备用容量，提高电网运行的经济性；同时增强电网抵抗事故能力，实现事故情况下的相互支援，最终提高各电站安全水平和供电可靠性

2、，避免因平台电站出现问题造成整个平台供电的中断。（2）能承受较大的冲击负荷，如注水泵、压缩机等冲击负荷，从而有利于改善提高电能质量。（3）可减少备用机组数量，节省投资及运行维护成本。两平台可以通过共享一台备用电站，节省投资及平台的占用空间。二、海洋石油平台电力组网方案设计7图1为南海相邻约24.5km的两个油田区块，分别设有一座带有原油主电站中心平台的南海DPPA和一座南海DPPB。在南海DPPA西南方向约12km处，设有一座井口平台南海WHPA，南海WHPA上未设主电站。南海DPPA、南海DPPB与南海WHPA三个平台的用电负荷分别为19.

3、8MW、18.9MW和4.5MW。南海DPPA及南海DPPB分别设置4台10.5kV、50Hz、7600kW的原油发电机组，通过海底电缆对其进行电力组网。两个平台可共享备用发电机组。2.1电力组网电压等级的选择南海DPPA与南海DPPB两端均设有原油主电站，海缆线路输送的潮流较轻。海缆存在分布电容，轻载输送时充电功率较大，将导致受端电压高于送端，而线路充电功率与电压等级平方成正比，110kV充电功率是35kV的近9倍。经济性上，35kV绝缘要求远低于110kV，其线路及变电装置造价仅为110kV的1/3~1/2。因此海缆线路电压等级推荐采用3

4、5kV。2.2电网运行方式计算本实例对南海DPPA与南海DPPB平台原油发电机的单机最大出力按90%额定功率6840kW考虑，平台负荷的功率因数按0.867考虑。根据平台上的电站开机台数以及平台的负荷情况，对组网后的六种较典型的运行方式进行潮流计算。方式一、三分别为南海DPPB通过海缆联络线向南海DPPA端输送电力为一台发电机组和两台发电机组最大出力的工况；方式二、四分别为南海DPPA通过海缆联络线向南海DPPB端输送电力为一台发电机组和两台发电机组最大出力的工况；方式五、六分别为平台利用海底电缆为另一个待恢复生产平台输送最小电力的工况。六种

5、典型运行方式下各平台电站的出力、平台用电负荷、海缆的潮流分布以及平台电压情况如图2~7所示。经过以上潮流分析，通过调整各平台发电机无功出力与变压器分接头，各平台电压及发电机功率因数均符合要求。2.3电力系统一次设计（1）主变容量选择南海DPPA与南海DPPB分别配置两台35±4×2.5％/10.5kV，12.5MVA有载调压变压器，变压器接线组别为YN、d11。（2）35kV主接线方式南海DPPA与南海DPPB35kV侧主接线采用单母线接线方式。南海DPPA35kV出线回路为两回，一回出线至DPPB平台，另一回出线至WHPA；南海DPPB35

6、kV7出线回路为一回，出线至DPPA平台。上述两平台10kV侧均采用单母线分段接线。（3）同期点的设置南海DPPA与南海DPPB之间的同期点设置于DPPA和DPPB之间35kV海底电缆两头断路器处及主变的10kV断路器侧，同期装置单独设置，布置于相应开关柜内。（4）35kV线路为充分利用发电机的发电能力，同时考虑周边可能的负荷发展，DPPA与DPPB之间的海缆选择为240mm2，DPPA与WHPA之间的海缆选择为120mm2。根据海缆厂家提供的海缆参数，利用电缆单相接地电流计算公式得出南海DPPA与DPPB24.5km海缆单相接地电容电流为8

7、4A，DPPA与WHPA12km海缆单相接地电容电流33A，其均超过规程允许值（10A），系统中海缆的电容电流约为117A。本工程海缆要求在接地故障条件下运行，根据《交流电气装置的过电压保护与绝缘配合》DL/T620-19973.12规定，故采用消弧线圈接地方式。每个中心平台的两台35kV变压器中性点共用一组消弧线圈补偿装置，通过联动开关实现消弧线圈的投切，消弧线圈的容量为3191kVA；选择3300kVA消弧线圈，电压等级21.22kV（＞35/），装设于主变中性点上，调节范围为65～145A。7（5）无功配置经过潮流计算分析，各平台无需配

8、置电容器。考虑到为增加电压调节手段，避免负荷低谷期时出现电压过高，发电机进相运行等情况。考虑在南海DPPA、南海DPPB及南海WHPA三个平台分别安装一组容量为0.