有載調(diào)壓變壓器在海洋石油平臺(tái)上的應(yīng)用

石作鋒

（艾法能源工程股份有限公司，天津300457）

有載調(diào)壓變壓器在海洋石油平臺(tái)上的應(yīng)用

石作鋒

（艾法能源工程股份有限公司，天津300457）

隨著我國(guó)海洋石油的開發(fā)和利用，海洋石油平臺(tái)的規(guī)模越來越大，海上油田電力系統(tǒng)的供電范圍也越來越遠(yuǎn)。平臺(tái)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定對(duì)于海洋石油平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。因此電壓穩(wěn)定是設(shè)計(jì)人員需要著重考慮的問題。簡(jiǎn)要介紹了海洋石油平臺(tái)的調(diào)壓方式，并詳細(xì)論述了有載調(diào)壓裝置在平臺(tái)上的使用案例。

有載調(diào)壓裝置電壓穩(wěn)定電力系統(tǒng)

0　引言

海上石油平臺(tái)調(diào)壓方式主要有以下幾種：

1）改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流調(diào)壓。改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)它的端電壓，一般發(fā)電機(jī)的端電壓允許有±5%的波動(dòng)。由于這種調(diào)壓措施不需要另外增加設(shè)備，所以滿足技術(shù)要求的條件下應(yīng)該優(yōu)先考慮。目前海洋平臺(tái)的發(fā)電機(jī)均配備了自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR），一般出廠時(shí)AVR已經(jīng)設(shè)定好了，一般能夠滿足試運(yùn)行的要求，一般只需要調(diào)整一個(gè)在空載或負(fù)載時(shí)的電壓

2）電容器組等無功補(bǔ)償裝置調(diào)壓。由于電壓降主要是由于無功功率在線路上傳輸導(dǎo)致的，因此依靠無功補(bǔ)償裝置可以對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行有效的調(diào)壓，一方面通過維持系統(tǒng)的無功功率平衡來維持系統(tǒng)的電壓水平，當(dāng)系統(tǒng)無功不足時(shí)，通過增投無功補(bǔ)償裝置的備用容量，達(dá)到系統(tǒng)無功功率的平衡；另一方面，依靠在用戶端裝設(shè)的無功補(bǔ)償裝置調(diào)壓，可減少線路的有功損耗和電壓損耗，從而提高末端電壓水平，以達(dá)到調(diào)壓的目的。但由于無功補(bǔ)償設(shè)備本身的投資和損耗，將增加電網(wǎng)的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。因此要經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較來決定是否利用無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行調(diào)壓。

3）依靠改變變壓器變比調(diào)壓。直接通過變壓器抽頭的變化來調(diào)整變壓器的二次側(cè)電壓，達(dá)到維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的目的。從本質(zhì)上看，這種方式并不增減系統(tǒng)的無功功率，而是通過改變系統(tǒng)的無功功率分布來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的。改變變壓器分接頭的方式有兩種：一種是在停電情況下改換分接頭，稱為無勵(lì)磁調(diào)壓；另一種是在帶電運(yùn)行情況下改換分接頭，稱為有載調(diào)壓。無勵(lì)磁調(diào)壓方式的調(diào)壓范圍較小，且調(diào)壓不便。而有載調(diào)壓變壓器不僅隨時(shí)可以根據(jù)負(fù)荷的變化來進(jìn)行調(diào)壓，而且調(diào)壓范圍大。因此特別適合于電壓偏移大和負(fù)載潮流變化大的地方使用。也正因?yàn)槿绱?，?duì)于潮流變化大的海上石油平臺(tái)電力系統(tǒng)，有載調(diào)壓變壓器經(jīng)常作為海上石油平臺(tái)上主變壓器而得到廣泛的運(yùn)用。

1　應(yīng)用

某平臺(tái)為渤海區(qū)域井口采油平臺(tái)，電源由中心平臺(tái)通過海底電纜傳輸?shù)骄谄脚_(tái)35 kV高壓盤上，再由三臺(tái)降壓主變壓器降壓后35kV/400V給下面各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備供電，由于系統(tǒng)線路較長(zhǎng)，潮流變化較大，主變壓器采用的是國(guó)內(nèi)某廠家的有載調(diào)壓形式（OLTC）變壓器。

有載調(diào)壓變壓器主要附屬調(diào)壓設(shè)備有電壓調(diào)整器及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通過調(diào)整器來控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)，最后控制變壓器抽頭變化。電壓調(diào)整器需要一路220 V工作電源，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要一路380V三相操作電源，調(diào)整器和執(zhí)行結(jié)構(gòu)之間有電纜連接用于信號(hào)傳輸，具體如圖1所示。

同時(shí)，對(duì)于有電源管理系統(tǒng)要求的（本項(xiàng)目未采用），電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及電壓調(diào)整器都有接口用于管理系統(tǒng)的接入（包括RS485通訊接口），以便于遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，電力系統(tǒng)智能化管理。

對(duì)于采樣電壓信號(hào)，有載調(diào)壓開關(guān)可以直接從變壓器二次低壓側(cè)取電壓信號(hào)，也可以從低壓側(cè)配電盤內(nèi)取電壓信號(hào)（如圖2，從低壓側(cè)的配電盤內(nèi)取PT信號(hào)即可），然后通過電壓調(diào)整器自動(dòng)調(diào)整電動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)有載調(diào)壓的目的。

圖1　有載調(diào)壓裝置接線示意圖

圖2　低壓側(cè)取樣信號(hào)接線示意圖

圖3　有載調(diào)壓變壓器分接頭

若當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)電壓為35 kV，則分接檔應(yīng)接5檔，如圖3所示；

當(dāng)輸出電壓偏高時(shí)，向上調(diào)節(jié)有載調(diào)壓分接開關(guān)檔位；

當(dāng)輸出電壓偏低時(shí)，向下調(diào)節(jié)有載調(diào)壓分接開關(guān)檔位。

由于有載調(diào)壓變壓器的調(diào)整范圍比較大，在經(jīng)過模型模擬計(jì)算后，項(xiàng)目的在各種工況下運(yùn)行在調(diào)整后的系統(tǒng)電壓均能滿足系統(tǒng)要求。

2　總結(jié)

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)于電壓穩(wěn)定性的要求越來越高，系統(tǒng)的潮流變化大，電壓需要調(diào)整的問題會(huì)在實(shí)際工作中經(jīng)常碰到。有載調(diào)壓變壓器作為一種電壓調(diào)整設(shè)備，雖然在價(jià)格上比較高，同時(shí)也存在一定的不足，比如無法改變系統(tǒng)的無功平衡狀態(tài)、出現(xiàn)大的擾動(dòng)仍需閉鎖調(diào)壓等。但由于它具有調(diào)整范圍大，能帶載調(diào)壓，便于電力系統(tǒng)智能化運(yùn)行等一系列優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)加裝自動(dòng)減負(fù)荷裝置等能降低有載調(diào)壓的一些副作用，使得有載調(diào)壓變壓器在電壓調(diào)整的實(shí)際運(yùn)用中還是得到了廣泛的運(yùn)用。

［1］ 中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院組編.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè). 中國(guó)電力出版社，2005.

［2］ 王樹達(dá)，安曉龍等. 海洋平臺(tái)電力系統(tǒng)主要調(diào)壓方式探討.2005.

［3］ 何仰贊，溫增銀等.電力系統(tǒng)分析（下）.武漢：華中理工大學(xué)出版社（第一版），1991.

［4］ 海洋石油工程設(shè)計(jì)指南編委會(huì).海洋石油工程電氣、儀控、通信設(shè)計(jì).2007.

Applications of On-load Tap Changer to Offshore Oil Platform

Shi Zuofeng
（Afar Energy Engineering Services Co.，Ltd. Tianjin 300457，China）

With national offshore oil development and utilization, the scale of offshore oil platform is getting bigger, the range of offshore oil field power system is farther, and the stability of the platform’s power system has important significance for the stable operation of the offshore oil platform, so the voltage stability is the problem that the designer needs to be focused on. This paper briefly introduces the voltage regulation mode of offshore oil platform, and discusses the applications of the on-load tap changer on the platform.

on-load tap changer; voltage stability; power system

TM423

A

1003-4862（2015）09-0045-03

2015-05-09

石作鋒（1984-），男，工程師。研究方向：石油工程。