海上石油平臺(tái)電力系統(tǒng)的保護(hù)分析

余學(xué)清

(中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司,上海 200030)

海上石油平臺(tái)電力系統(tǒng)的保護(hù)分析

余學(xué)清

(中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司,上海 200030)

近幾年,在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展下,能源需求量大幅度上升,其中對(duì)石油能源的需求量逐年增加,海底石油開采具有越來(lái)越重要的作用。而為了保證海底石油開采的正常、有效運(yùn)行,必須要確保海上石油平臺(tái)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,海上石油平臺(tái)電力系統(tǒng)保護(hù)的重點(diǎn)是繼電器的保護(hù),建立合理的繼電保護(hù)配置,提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性,降低電網(wǎng)事故的發(fā)生。本文主要分析海上石油平臺(tái)電力系統(tǒng)的保護(hù)措施。

海上 石油平臺(tái) 電力系統(tǒng) 保護(hù)

海上石油平臺(tái)供電系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的電力系統(tǒng)，電力系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)容量通常較小，而且配電網(wǎng)絡(luò)也不長(zhǎng)，但是對(duì)電網(wǎng)的品質(zhì)要求比較高。所以發(fā)電機(jī)、供電線路等具有較大的故障或者正常電流，電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載較多，大型負(fù)載的啟動(dòng)與卸載都會(huì)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性產(chǎn)生較大的影響，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了防止類似問(wèn)題出現(xiàn)，必須對(duì)海上石油平臺(tái)電力系統(tǒng)實(shí)施有效的保護(hù)，保障電力設(shè)備的正常運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的安全性。

1　海上石油平臺(tái)電力系統(tǒng)概括

海上石油平臺(tái)工程的順利運(yùn)行需要有一個(gè)完整、可靠的電力系統(tǒng)作支撐，為海底石油開采提供充足的電力。海上平臺(tái)石油電力系統(tǒng)主要由配電設(shè)備、發(fā)電設(shè)備以及負(fù)載設(shè)備等裝置系統(tǒng)組成，系統(tǒng)的連接按照平臺(tái)具體情況選擇合適的方式科學(xué)、合理的連接，以便為海上石油平臺(tái)提供所必須的電力能源，完成系統(tǒng)的各項(xiàng)配置和傳輸。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，海上石油平臺(tái)生產(chǎn)活動(dòng)中開采石油與工作船體之間一般通過(guò)海纜進(jìn)行連接，平臺(tái)的整體電力系統(tǒng)電源裝置主要是通過(guò)發(fā)電機(jī)設(shè)備提供電能。與海上石油平臺(tái)系統(tǒng)相關(guān)的用電設(shè)備和船體是其整體系統(tǒng)負(fù)載的電能提供者，所以，對(duì)平臺(tái)電力系統(tǒng)的保護(hù)工作非常重要。

2　海上石油平臺(tái)電力系統(tǒng)保護(hù)配置

海上石油電力系統(tǒng)的保護(hù)是保障平臺(tái)各項(xiàng)工程順利進(jìn)行的重要系統(tǒng)，直接影響海底石油開采工作能否正常開工，所以，必須做好平臺(tái)電力系統(tǒng)的保護(hù)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。海上石油電力系統(tǒng)與地面電力系統(tǒng)的保護(hù)具有較大的不同，首先我們從電力系統(tǒng)各項(xiàng)設(shè)備中分別分析。

2.1發(fā)電機(jī)的保護(hù)

發(fā)電機(jī)是海上石油電力系統(tǒng)重要組成部分，相當(dāng)于系統(tǒng)的電源，它與地面電網(wǎng)不同，它的接入電網(wǎng)呈輻射狀，一旦發(fā)生故障，所有船體和整個(gè)平臺(tái)都會(huì)陷入癱瘓。發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行的表現(xiàn)主要有:外部短路導(dǎo)致的定子繞組過(guò)電流、三相對(duì)稱過(guò)負(fù)荷、定子繞組過(guò)電壓、發(fā)電機(jī)負(fù)序過(guò)電流和過(guò)負(fù)荷以及發(fā)電機(jī)逆功率等。

在海上平臺(tái)電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中如果發(fā)電機(jī)的調(diào)壓器或者是外部出現(xiàn)短路，系統(tǒng)會(huì)因?yàn)閺?qiáng)大的短路系統(tǒng)降低發(fā)電機(jī)的電壓，如果發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期處于低壓狀態(tài)，系統(tǒng)中的過(guò)電流容易使發(fā)電機(jī)發(fā)熱，加速發(fā)電機(jī)繞組的老化和絕緣損壞。進(jìn)而影響發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，使發(fā)電機(jī)出現(xiàn)突然甩負(fù)荷，發(fā)電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子速度加快，電壓升高，電力系統(tǒng)中的照明設(shè)備就會(huì)被損壞。這種情況的解決一般可以采用兩段保護(hù)，第一段是使發(fā)電機(jī)的電壓控制在85%-110%范圍內(nèi)的額定電壓時(shí)，使系統(tǒng)自動(dòng)裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào);第二段保護(hù)是發(fā)電機(jī)的電壓在70%-120%范圍內(nèi)時(shí)，設(shè)置系統(tǒng)自動(dòng)跳閘，并做好應(yīng)急發(fā)電機(jī)的應(yīng)用。

2.2變壓器保護(hù)配置

變壓器屬于一種靜止電器，是電力系統(tǒng)中重要的供電元件，它主要是通過(guò)電磁感應(yīng)將一種電壓、電流的交流電流轉(zhuǎn)換成另一種電壓、電流的電能。變壓器一旦出現(xiàn)故障會(huì)對(duì)整個(gè)海上石油電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)較大的影響。而且大容量電費(fèi)變壓器購(gòu)置時(shí)比較昂貴，所以在使用的過(guò)程中應(yīng)該重點(diǎn)保護(hù)。

變壓器故障一般分為內(nèi)部和外部?jī)煞N形式的故障類型，內(nèi)部故障一般有接地短路、繞組相間短路以及匝間短路，這些故障比較危險(xiǎn)，容易引起絕緣物質(zhì)的激烈汽化，加速變壓器的燒毀，甚至引起爆炸事件。變壓器故障要及時(shí)處理。變壓器的外部故障主要是套管和引線發(fā)生接地短路或者相間短路，進(jìn)而導(dǎo)致變壓器外殼破損、漏油等。變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)主要表現(xiàn)為因?yàn)榉N種原因?qū)е碌倪^(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓;由于電壓負(fù)荷超載引起的漏油和油面降低的癥狀。這類問(wèn)題的解決可以在變壓器主保護(hù)層采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，然后根據(jù)從實(shí)際情況配置過(guò)電流保護(hù)，需要注意的是由于海上平臺(tái)電力系統(tǒng)所有變壓器容量較小，所以只能配置一種過(guò)電流保護(hù)。

2.3電動(dòng)機(jī)保護(hù)分析

電動(dòng)機(jī)是海上石油電力系統(tǒng)用于用于生產(chǎn)的主要負(fù)載，電動(dòng)機(jī)的主要功能是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，以便驅(qū)動(dòng)海上平臺(tái)系統(tǒng)各種機(jī)械和裝置的驅(qū)動(dòng)，所以電動(dòng)機(jī)如果出現(xiàn)故障會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)較大的影響。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中主要故障表現(xiàn)為單相接地、相間短路以及一相的閘間短路。其中相間短路會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重破壞，降低供電網(wǎng)的電壓，影響電動(dòng)機(jī)正常工作;另外，高壓電動(dòng)機(jī)的供電網(wǎng)絡(luò)的中性點(diǎn)一般是絕緣的，所以單相接地對(duì)發(fā)電機(jī)電流的影響比較小，一般情況下只有接地電流大于5A時(shí)，才會(huì)對(duì)釘子鐵芯產(chǎn)生危害，這是需要安裝專門的接地保護(hù)而且要?jiǎng)幼髋c跳閘。電動(dòng)機(jī)的匝間短路不僅會(huì)影響電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，而且會(huì)增大電流，電流增大的程度與短路的匝數(shù)呈正比，甚至?xí)?dǎo)致電動(dòng)機(jī)一相線圈全部短路。電動(dòng)機(jī)的主要故障表現(xiàn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電源電壓難以恢復(fù)這類故障的解決方式是保障好重要電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)功能，裝設(shè)低電壓保護(hù)系統(tǒng)，另外，在電動(dòng)機(jī)上安裝段容器以及真空接觸器組合開關(guān)，以便更好的保護(hù)電動(dòng)機(jī)。此外，因?yàn)楹Ｉ鲜碗娏ο到y(tǒng)容量比較小，電壓等級(jí)比較低，所以其發(fā)電機(jī)不能滿載運(yùn)行，供電網(wǎng)絡(luò)一般成輻射狀，沒(méi)有自動(dòng)中和閘裝置，所以在做發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)設(shè)置時(shí)要根據(jù)其特點(diǎn)合理配置，以便提高平臺(tái)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行環(huán)境。

3　結(jié)語(yǔ)

總之，海上石油平臺(tái)電力系統(tǒng)保護(hù)工作是一項(xiàng)重要的工作項(xiàng)目，工作中必須認(rèn)真、謹(jǐn)慎，有責(zé)任心，做好各種電力設(shè)備的維修與維護(hù)工作，針對(duì)比較容易出現(xiàn)故障的地方，要進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，降低故障發(fā)生率，確保海上平臺(tái)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，為我國(guó)海底石油開采提供充足的電力能源。

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