油氣田聯(lián)合站10（6）kV變電所合一設計

王金龍 大慶油田工程有限公司

油氣田聯(lián)合站10（6）kV變電所合一設計

王金龍 大慶油田工程有限公司

為控制油氣田大、中型站場設計投資和運行成本，達到集中監(jiān)控、無人或少人值守的自動化水平要求，聯(lián)合站內(nèi)10（6）kV變電所應考慮合一設計。10（6）kV變電所合一設計具有減少配電變壓器、配電裝置、高壓電源回路、值班人員、占地面積和建筑面積等優(yōu)點，但設計人員在設計過程中，需注意低壓配電系統(tǒng)短路電流大、低壓配電線路數(shù)量多、線路電壓損失大、線損率高、變電所運行數(shù)據(jù)如何采集等問題。

油氣田；聯(lián)合站；變電所；監(jiān)控；設計

油氣田聯(lián)合站內(nèi)的10（6）kV變電所是為站內(nèi)低壓用電設備供電的場所，主要由高壓電源線路、配電變壓器、低壓配電室和低壓配電線路組成。目前很多聯(lián)合站內(nèi)的原油脫水站、原油外輸站、污水處理站、配制站、增壓站、注入站等站場單獨建10（6）kV變電所，并配備電力專業(yè)值班人員。為控制油氣田大、中型站場設計投資和運行成本，達到集中監(jiān)控、無人或少人值守的自動化水平要求，站內(nèi)10（6）kV變電所應考慮合一設計。

1 合一設計的主要優(yōu)點

（1）配電變壓器減少。聯(lián)合站內(nèi)每座10（6）kV變電所常裝設2臺配電變壓器，少建1座變電所就意味著少建2臺變壓器。另外變電所合建后變壓器的總容量通常比合建前變壓器的總容量小。

（2）配電裝置減少。變電所合一設計時，變壓器高壓側開關、低壓側母線、進線柜、母聯(lián)柜、電容器補償柜、饋電柜、電壓互感器柜等配電裝置都能相應整合。

（3）高壓電源回路減少。聯(lián)合站內(nèi)10（6）kV變電所通常由35 kV變電所供電，每臺變壓器有一回電源引線，并占用35 kV變電所內(nèi)的一臺高壓開關柜。10（6）kV變電所數(shù)量越少，對35 kV變電所出線回路需求量就越少，這會降低35 kV變電所和10（6）kV電源線路的投資。

（4）值班人員減少。站內(nèi)變電所常規(guī)采用有人值守模式，每座變電所值班人員少則6人，多則10人。當將多座變電所合一設計后，即使仍然采用有人值守模式，值班人員的數(shù)量也會成倍減少。如果變電所采用無人值守模式，由站內(nèi)監(jiān)控中心人員對變電所實行遠程管理，將減少更多的員工數(shù)量。

（5）占地和建筑面積減少。站內(nèi)有人值守的變電所，有的設單獨的值班室，有的是將低壓配電室面積適當增大，低壓配電室兼作值班室。當若干個變電所整合設計后，由于值班人員總數(shù)減少，就不需要原來那么多的空間了。另外，變電所高、低壓配電裝置減少后，變電所的占地面積和建筑面積自然也會減少。

2 合一設計需要注意的問題

變電所合一設計也會帶來一些問題，設計時需要加以關注。

（1）低壓配電系統(tǒng)短路電流增大有可能給低壓電器選擇帶來困難。變電所合一設計時，單臺變壓器的容量會相應增大，這會引起低壓網(wǎng)絡短路電流增大。而低壓電器選擇的一個條件是按短路工作條件選擇，即可能通過短路電流的電器（如刀開關）應盡量滿足在短路條件下短時和峰值耐受電流的要求；斷開短路電流的保護電器（如低壓斷路器）應盡量滿足在短路條件下分斷能力的要求。如果低壓網(wǎng)絡短路電流太大，有可能選擇不到合適的低壓電器或滿足要求的低壓電器價格太高。為避免變電所低壓側短路電流過大，在設計變電所時，應注意變壓器容量的選擇，宜遵從《20 kV及以下變電所設計規(guī)范》中的規(guī)定：變電所中低壓為0.4 kV的單臺變壓器的容量不宜大于1 250 kVA，當用電設備容量較大、負荷集中且運行合理時，可選用較大容量的變壓器。目前，大慶油田10（6）kV變電所配電變壓器的最大設計容量為2 000 kVA。

（2）低壓配電線路數(shù)量會增加。聯(lián)合站內(nèi)重要負荷多，低壓配電方式是以放射式為主，樹干式為輔。放射式是以變電所為中心，從配電母線上引出一回線路直接向用電設備配電，沿線不接其他負荷。樹干式配電方式是從配電母線引出一路配電干線，若干個用電負荷從該干線上接出分支線供電。如果變電所合一設計，距離變電所較遠的用電設備需用較長的低壓配電線路送電，因此會增加全站低壓配電線路的長度和投資。解決此項問題的最有效途徑是合理確定變電所的位置。變電所建址應靠近負荷集中、單元設備容量大的工藝站點，必要時，通過優(yōu)化算法在一定范圍內(nèi)搜索最佳站址[1]。

（3）低壓配電線路的電壓損失和線損率會增大。當?shù)蛪号潆娋€路有電流通過時，既會產(chǎn)生電壓損失又會引起電能損耗。對于輸送電流較大的配電線路，當線路過長時，容易使線路末端電壓過低從而達不到供電指標要求，另外線損過大也不利于節(jié)能。解決此問題需要合理分配每條配電線路的輸送功率。對于長距離、高負荷配電線路，宜適當增加配電線路的導線截面，并采取就地補償無功功率來提高配電線路的運行功率因數(shù)。

（4）變電所運行數(shù)據(jù)采集量大。10（6）kV變電所運行過程中，需要定期記錄電壓、電流、有功電量、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等參數(shù)。對于較小規(guī)模的變電所，人工記錄這些參數(shù)的數(shù)據(jù)量不大，也不容易出錯。但當變電所規(guī)模增大到一定程度時，值班員記錄運行參數(shù)的工作強度會很大，又由于此類工作單調(diào)，容易讓人產(chǎn)生枯燥厭煩情緒，甚至發(fā)生記錄錯誤現(xiàn)象。由于合一設計的變電所規(guī)模較大，依靠人工采集運行數(shù)據(jù)的準確性難以保證。解決此問題的有效方式是按油氣田地面工程數(shù)字化建設規(guī)定，依托站內(nèi)監(jiān)控中心對生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)自動采集監(jiān)控，以提高變電所運行管理水平。

3 結語

目前很多聯(lián)合站內(nèi)的原油脫水站、原油外輸站、污水處理站、配制站、增壓站、注入站等站場單獨建10（6）kV變電所，并配備電力專業(yè)值班人員。油氣田聯(lián)合站內(nèi)的10（6）kV變電所合一設計有諸多好處，也有限制條件，設計人員需要結合具體工程認真考慮設計方案。

[1]程浩中，黃強．配電系統(tǒng)規(guī)劃中變電所選址方法研究[J]．供電用，2005，22（1）：4-7.

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.031

王金龍：高級工程師，1991年畢業(yè)于西安交通大學電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，從事規(guī)劃設計工作。

2015-03-13

（0459）5903805、wangjl_dod@petrochina.com.cn