海洋石油161低壓配電系統(tǒng)優(yōu)化改造

高連燁 穆勝軍 許海東 李桂忠 孫金偉 張洪濤 許 濤 譚靜軒 李艷莉

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津塘沽，郵編：300452）

1.0 前言

海洋石油161是我國首座插銷式液壓自升降生產(chǎn)儲(chǔ)油外輸裝置，隸屬于中海油能源發(fā)展股份有限公司。是為解決渤海灣淺海海域邊際小型油田“蜜蜂式采油”開發(fā)問題而研制的插銷式四樁腿液壓升降自升式采油裝置，設(shè)計(jì)壽命為25年。海洋石油161主體采用長60米、寬35米的箱體結(jié)構(gòu)，主要由機(jī)械甲板、輪機(jī)動(dòng)力、工藝處理、液壓升降和直升機(jī)平臺(tái)等系統(tǒng)組成，適用于最大年產(chǎn)量20萬立方米、水深5米至30米的泥沙質(zhì)海底海域或相似海域的小油氣田油氣生產(chǎn)作業(yè)，具有原油生產(chǎn)處理、儲(chǔ)存和外輸?shù)裙δ堋Ｔ撗b置在一個(gè)邊際油田開采完畢后，可遷航至其他目的油田繼續(xù)使用。

海洋石油161原主電站是由2臺(tái)1200KW蒸汽輪機(jī)和1臺(tái)1200KW柴油發(fā)電機(jī)組成，一臺(tái)500KW應(yīng)急發(fā)電機(jī)滿足應(yīng)急狀態(tài)下的供電要求。優(yōu)化后的電站由2臺(tái)1350KW原油發(fā)電機(jī)和1臺(tái)1000KW燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組成，一臺(tái)500KW應(yīng)急發(fā)電機(jī)滿足應(yīng)急狀態(tài)下的供電要求，并做為“黑啟動(dòng)”工況下的恢復(fù)主電站的供電機(jī)組。因主機(jī)的更換需對(duì)原配電系統(tǒng)進(jìn)行改造，本次改造本著最大程度利舊的原則，盡量減少改造工作量、縮短改造周期、節(jié)約改造費(fèi)用的目的展開。

2.0 電站改造前后新舊配電系統(tǒng)概述

2.1 原電站配電系統(tǒng)主要設(shè)備概述（3）

原電站共有3臺(tái)1200KW主發(fā)電機(jī)，1臺(tái)500KW應(yīng)急發(fā)電機(jī)。主配電系統(tǒng)分為三個(gè)負(fù)載段即A段、B段、C段，由三個(gè)發(fā)電機(jī)主進(jìn)線開關(guān)連接即ACB01 ACB02 ACB03，由兩個(gè)母聯(lián)開關(guān)連接即ACB04 ACB05。ACB01 ACB02 ACB03的開關(guān)額定電壓為400V，額定電流為2500A，短路電流容量為65KA RMS 1S。母聯(lián)開關(guān)額定電壓為400V，額定電流為3200A，短路電流容量為45KA RMS 1S。母排額定電壓為400V，額定電流為3200A，短路電流容量為50KA RMS 1S。應(yīng)急配電系統(tǒng)為E段，額定電壓為400V，額定電流為1250A，短路電流容量為 50KA RMS 1S。應(yīng)急機(jī)主進(jìn)線開關(guān)額定電壓為400V，額定電流為1000A。原電站中的應(yīng)急機(jī)組不具備黑啟動(dòng)能力，主電站失電后由主柴油機(jī)（3#主機(jī)）恢復(fù)正常供電。且應(yīng)急機(jī)組因沒有與主機(jī)的同期并車點(diǎn)，無法實(shí)現(xiàn)不斷電條件下的應(yīng)急機(jī)定期帶載測試功能。

圖1 原電站主單線圖（示意圖）

2.2 優(yōu)化后的新電站概述（1）

優(yōu)化后的新電站由2臺(tái)1350KW原油發(fā)電機(jī)組和1臺(tái)1000KW天然氣發(fā)電機(jī)組組成。主配電系統(tǒng)由原來的A、B、C 3段增加了D段-主機(jī)輔機(jī)盤負(fù)載段。新電站的原油機(jī)和天然氣發(fā)電機(jī)不具備自啟動(dòng)能力，新增加的主機(jī)輔機(jī)盤主要是主機(jī)的輔機(jī)負(fù)載，即在主電站失電后由應(yīng)急機(jī)供電，滿足主機(jī)的黑啟動(dòng)要求。同時(shí)增加與主機(jī)的同期并車點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了不斷電條件下的應(yīng)急機(jī)定期帶載測試功能。主配電系統(tǒng)主要是更換了2臺(tái)額定容量為3200A的主開關(guān)和2臺(tái)短路電流容量為50KA RMS 1S的母聯(lián)開關(guān)。下圖是優(yōu)化后的主配電系統(tǒng)單線圖（示意圖）。

圖2 改造后電站主單線圖（示意圖）

3.0 為適用新電站原配電系統(tǒng)存在的主要問題及相應(yīng)的分析

3.1 存在的主要問題

1)兩個(gè)原油發(fā)電機(jī)額定功率為1350KW，原發(fā)電機(jī)的主進(jìn)線開關(guān)額定容量為2500A，短路電流容量為65KA RMS 1S，不滿足使用要求。

2)原油發(fā)電機(jī)機(jī)組額定電流為2436A，按照開關(guān)容量選擇要求應(yīng)選高于2436A級(jí)別的開關(guān)。

3)原系統(tǒng)母聯(lián)開關(guān)ACB04 ACB05短路容量為40KA RMS 1S，低于母排短路容量，不滿足使用要求。

4)原油發(fā)電機(jī)不具備自啟動(dòng)能力，需在平臺(tái)失電的情況下由應(yīng)急機(jī)給原油機(jī)輔機(jī)盤供電，啟動(dòng)原油發(fā)電機(jī)。

5)應(yīng)急機(jī)額定功率為500KW，由于需在應(yīng)急機(jī)狀態(tài)下既要給應(yīng)急盤供電又要滿足原油機(jī)輔機(jī)盤的供電要求，所以需重新核算黑啟動(dòng)工況下的負(fù)荷容量，看應(yīng)急機(jī)的容量是否滿足應(yīng)急狀態(tài)下使用要求。

6)原電站失電后主要由備用柴油機(jī)恢復(fù)主電站的供電，應(yīng)急機(jī)沒有安裝綜保裝置，原電站應(yīng)急機(jī)與主電站沒有同期裝置，平臺(tái)失電恢復(fù)供電后需再次給應(yīng)急盤斷電再由主機(jī)供電。

3.2 對(duì)存在問題的分析

1)對(duì)于新電站的主進(jìn)線開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)按照規(guī)范要求選擇合適的開關(guān)即可。

2)對(duì)于應(yīng)急機(jī)沒有綜保裝置，按照規(guī)范要求只需增加發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)裝置即可。

3)關(guān)于主機(jī)輔機(jī)盤在負(fù)載段中的位置的問題。在與原油發(fā)電機(jī)及天然氣發(fā)電機(jī)廠家的溝通中，確認(rèn)主機(jī)輔機(jī)主要包括原油機(jī)的―原油分油機(jī)2臺(tái)、滑油分油機(jī)2臺(tái)、啟動(dòng)空壓機(jī)2臺(tái)、預(yù)潤滑油泵2臺(tái)、缸套水預(yù)加熱裝置2臺(tái)、燃油循環(huán)泵2臺(tái)、燃油增壓泵2臺(tái)。天然氣發(fā)電機(jī)的―預(yù)潤滑油泵1臺(tái)、缸套水加熱器一臺(tái)、發(fā)電機(jī)淡水循環(huán)泵1臺(tái)（要求發(fā)電機(jī)防護(hù)等級(jí)為IP44，中冷水冷卻）。因?yàn)樯婕暗降拈_關(guān)比較多，原低壓盤的正常段和應(yīng)急段的備用開關(guān)容量不滿足使用要求。通過與設(shè)計(jì)的溝通，確定單獨(dú)在低壓盤中配置一個(gè)MCC D段滿足主機(jī)輔機(jī)盤的功能要求。

4)關(guān)于電站改造后應(yīng)急機(jī)的容量 （500KW）問題。經(jīng)過與發(fā)電機(jī)廠家及設(shè)計(jì)的溝通，平臺(tái)失電后必須啟動(dòng)的設(shè)備為―啟動(dòng)空壓機(jī)（10KW）、燃油增壓泵（10KW）、燃油循環(huán)泵（10KW）、缸套水預(yù)加熱裝置（25KW）、預(yù)潤滑油泵（15KW）、海水提升泵（130KW）、空壓機(jī)（30KW）、應(yīng)急照明（約 40KW）、應(yīng)急電伴熱（約100KW），啟動(dòng)總功率約370KW，容量滿足正常使用要求。

5)新電站輔機(jī)設(shè)備如燃油供給撬塊在主電站啟動(dòng)后不允許失電，這就需要輔機(jī)段的開關(guān)需和應(yīng)急機(jī)具備同期互鎖裝置。也就是在圖2中設(shè)計(jì)的ACB06和ACB09的同期互鎖功能。

6)原電站應(yīng)急機(jī)不具備平臺(tái)要求的定期帶載測試要求（如需應(yīng)急機(jī)帶載測試，需手動(dòng)斷開應(yīng)急段連接正常段的母聯(lián)開關(guān)，然后才能啟動(dòng)應(yīng)急機(jī)供電給應(yīng)急盤），經(jīng)過與設(shè)計(jì)方及低壓盤廠家溝通，采取加裝ACB08與ACB06的同期互鎖功能。（見圖2）

4.0 新電站配電系統(tǒng)改造的主要內(nèi)容

1)新增抽屜式MTE32N-5.0開關(guān)2臺(tái)，Icu/Ics/Icw=65KA（替換原固定式MTE25N）；

2)原固定式母聯(lián)開關(guān)短路能力不能滿足修改后的電氣要求，現(xiàn)更換為抽屜式開關(guān)2臺(tái)：MTE32-HA，Icw/Ics/Icu=55KA；

3)新增1臺(tái)配電盤用于安裝ACB09和ACB07開關(guān)（ACB09開關(guān)為原G1或G2拆下的開關(guān)）；

4)新增MCC輔機(jī)盤2屏，每屏內(nèi)安裝新增負(fù)載及備用開關(guān)各11路，柜體形式為抽屜式。

5)應(yīng)急機(jī)增加逆功率保護(hù)裝置一套及通過改變開關(guān)控制原理，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急機(jī)的黑啟動(dòng)功能及定期帶載測試功能。（ACB06與ACB09同期互鎖實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)功能，ACB06與ACB08同期互鎖實(shí)現(xiàn)應(yīng)急機(jī)定期帶載測試功能）

5.0 結(jié)束語

通過與設(shè)計(jì)及發(fā)電機(jī)廠家的溝通，經(jīng)過對(duì)配電系統(tǒng)的改造。有效解決了主開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)容量、短路電流容量，應(yīng)急機(jī)保護(hù)、同期互鎖功能、定期帶載測試功能、黑啟動(dòng)功能等問題，保證了改造后的平臺(tái)低壓配電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。同時(shí)通過對(duì)原系統(tǒng)的改造相比更換新設(shè)備節(jié)約大概30%的費(fèi)用并有效縮短了改造周期。

【1】海洋石油工程設(shè)計(jì)指南第三冊(cè)；

【2】鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范第四分冊(cè) 中國船級(jí)社2009人民交通出版社；

【3】海洋石油161低壓配電板完工資料 江蘇常恒航海電器有限公司2009；