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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：（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，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。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 

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Nordson 138727D 

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Alfing 8068192 變壓器

norelem 03041-206 彈簧柱塞

moog G631-3003A              +J121-001 

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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

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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)

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"Murtfeldt RollerchainDIN818712B13/4""links123No. 469800537 "

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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：（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，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。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：（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，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。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

Luedecke ESH38  N ABB 

IPF PS180024 感應(yīng)傳感器

Turck 1074003 

OMRON E32-T11NF 

steute GFS 2 1SD1OVD/1SD1OVD 

OMAL G1/2" VNC30004 

AMO WMR-100-0360-S01 

Eltra EL58B10245Z/28P6S3PSA5.632 

Martor 125002 no

LUKAS A10101225608TIALN 銼刀

LUKAS A201501025647 打磨頭

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Jokab RT6 24VDC 24V繼電器

Pintsch EW1/700-01000-20001-JZ 

MPM No.3.ISB.045B.050.G.001 感應(yīng)傳感器

Schneider XPS-AV11113 自動控制器

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

norelem 03089-4412 機(jī)床用支撐腳

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

norelem 03089-4412 機(jī)床用支撐腳

norelem 02010-041 支撐腳

norelem nlm02040-5251 

norelem 06245-1067X15 球形手柄

norelem 04410-30 工件夾具

Contrinex DW-AD-623-M12-126 感應(yīng)式接近開關(guān)

Bussmann LPJ-20SPI 保險絲

Murr 27536 插頭插座

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)

OMRON WLCA12-2N 位移傳感器

OMRON TL-05MC1 

OMRON MY2N-JDC24V 繼電器

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OMRON MY2N-JDC24V 繼電器

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 

ATOS LIQZP-LE-802L4/IQ 流量控制閥

ATOS DPZO-TE-273-L5 41 

ATOS AQFR-10 節(jié)流閥

ATOS AQFR-10 節(jié)流閥

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 

ATOS PFG-327/D 

ATOS RZMO-P015-010/100 20 

ATOS DPZ0-A-271-D5-30 

ATOS JPR-212 止回閥

ATOS PFG-214-D/RO 齒輪泵

ATOS JPQ-212/17 

ATOS DPHU2713/d-x24dc+sp-666 

ATOS DPZO-A-373-D5/E30 

ATOS AGRCZO-A-10/100/R 20 減壓閥

ATOS DLHZO-T-040-L53-31 油壓傳動閥

ATOS PFF-51150/1DV20 

HYDRAFORCE RV08-20A-0-N-18 減壓閥

ATOS DLOH-3C/R-U 21 

ATOS E-A-PS-USB/DB9 

ATOS AGMZO-A -20/350 減壓閥

ATOS AGMZO-A-10/315 減壓閥

E+H Model:PMP71-ABA1S21RHAAA SN:E9012F2509C 

SIEMENS 6EP1334-2AA0 

SIEMENS 6ES7901-1BF00-OXAO 

INDRAMAT CSH01.1N-FC-NNN-NNN-NN-S-NN-FW  MNR:R911305273 

INDRAMAT CSH01.1C-NN-ENS-MEM-MA1-NN-S-NN-FW  MNR:R911311438 

ebmpast DV4114/2N 風(fēng)扇

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：（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，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。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：（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，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。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：（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，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。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：（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，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。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：（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，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。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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Artifex SC 150 MP  150 x 20 x 35 mm 

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Weidmuller EW15 安裝支架

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Block BUST5000/4/23 

ACE TS51-27 阻尼器

Burster 9307-V0002 自動控制器

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Comitronic-bti OPTOPUS-DEC 安全開關(guān)

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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：（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，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。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。