油田轉(zhuǎn)注站注水系統(tǒng)電氣方案設(shè)計(jì)優(yōu)化

李洪彬解魯平程娜(.中油遼河工程有限公司,遼寧 盤錦 400; .塔里木油田公司油氣工程研究院,新疆 庫(kù)爾勒 84000)

油田轉(zhuǎn)注站注水系統(tǒng)電氣方案設(shè)計(jì)優(yōu)化

李洪彬1解魯平2程娜2(1.中油遼河工程有限公司,遼寧 盤錦 124010; 2.塔里木油田公司油氣工程研究院,新疆 庫(kù)爾勒 841000)

本文針對(duì)轉(zhuǎn)注站注水系統(tǒng)電氣部分進(jìn)行了多方案設(shè)計(jì)，從中擇優(yōu)選擇設(shè)計(jì)方案，力求做到供電安全可靠、經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理。經(jīng)多方案對(duì)比后，供電方案選用預(yù)裝式箱式變電站，注水泵電機(jī)電壓選用660V。

預(yù)裝式箱式變電站;變頻器

轉(zhuǎn)注站注水系統(tǒng)當(dāng)前安裝10kV 800kW注水泵三臺(tái)，兩用一備，負(fù)荷等級(jí)三級(jí)，由戶外35/10kV 4000kVA半封閉式箱式變電站單獨(dú)供電，注水泵直接啟動(dòng)，此外站內(nèi)建有35/0.4kV 2×800kVA戶內(nèi)式低壓變電所1座。由于注水系統(tǒng)運(yùn)行年限長(zhǎng)，注水泵、35/10kV半封閉式箱式變電站等注水和電氣系統(tǒng)設(shè)備損壞、老化嚴(yán)重，存在嚴(yán)重的安全隱患，需進(jìn)行改造。

1 電氣方案設(shè)計(jì)

(1)更換同電壓等級(jí)和功率注水泵電機(jī)，新建35/10kV變電站 根據(jù)當(dāng)前注水、電氣系統(tǒng)運(yùn)行情況和經(jīng)驗(yàn)，提出了方案1)：更換同電壓等級(jí)和功率注水泵，新建35/10kV變電站為注水泵供電。由于改造期間工藝要求現(xiàn)有注水系統(tǒng)不允許停運(yùn)，站內(nèi)位置不滿足再安裝1臺(tái)35/10kV預(yù)裝式箱式變電站的要求，因此選擇在場(chǎng)區(qū)外新建35/10kV變電站。新建變電站變壓器采用戶外式，依次布置為35kV配電室、2000kVA戶外油浸式變壓器、10kV配電室和變頻器室以及控制室。10kV配電室安裝10kV中壓開(kāi)關(guān)柜5臺(tái)，操作電源采用50Ah直流裝置和30kVA柜內(nèi)安裝的交流所用變，10kV中壓變頻器采用一拖一和一拖二方式。新建變電站與上級(jí)變電站通信采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式無(wú)線上傳。變頻器散熱采用變頻器自帶機(jī)械風(fēng)機(jī)。喂水泵等其他380V電機(jī)電源接自站內(nèi)已建的35/0.4kV低壓配電系統(tǒng)。

方案1)中的設(shè)計(jì)優(yōu)化：為減少工程投資，對(duì)35kV中壓進(jìn)出線柜進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，電纜采用上進(jìn)線形式，在保證電纜與室內(nèi)屋頂?shù)陌踩嚯x要求下，只需安裝35kV進(jìn)出線柜1臺(tái)。

方案1)有以下優(yōu)點(diǎn)：臨時(shí)過(guò)渡方便；電機(jī)電壓等級(jí)高，電流小，電機(jī)穩(wěn)定，效率高，發(fā)熱量小；電纜安裝方便。但方案1)也有以下缺點(diǎn)：投資最高；變電站布置在場(chǎng)區(qū)外，占地面積大；后期設(shè)備運(yùn)行維護(hù)、檢維修等工作量大。

(2)更換380V 450kW注水泵電機(jī)，新建35kV配電室和變壓器室，改造配電室 針對(duì)方案1)的缺點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有高電壓專業(yè)運(yùn)行維護(hù)人員，為節(jié)省投資和運(yùn)行方便，提出了低壓注水電機(jī)的方案2)：注水泵電機(jī)采用 380V 450kW共3臺(tái)(兩用一備，經(jīng)工藝核算注水量滿足要求)，利用儀表間、控制室進(jìn)行改造作為配電室，在儀表間北側(cè)貼臨新建35kV配電室和變壓器室。由于站內(nèi)建筑防火安全距離要求，需采用干式變壓器。35kV中壓進(jìn)出線柜控保電源采用UPS不間斷電源。低壓變頻器采用一拖一、一拖二方式，放置在已建的儀表間和控制室。低壓變頻器采用空調(diào)散熱。通信設(shè)計(jì)同方案1)。

方案2)有以下優(yōu)點(diǎn)：配電室、變壓器室布置在場(chǎng)區(qū)內(nèi)，占地較小，布置美觀；設(shè)備運(yùn)行維護(hù)、檢維修、更換等方便。但方案2)也有以下缺點(diǎn)：35kV配電室、變壓器室位于原有電纜溝位置，臨時(shí)過(guò)渡困難，建設(shè)時(shí)間周期長(zhǎng)；電機(jī)采用3根電纜，接線困難；電機(jī)電流大，穩(wěn)定性差，效率低，電機(jī)發(fā)熱量大。

(3)更換380V 450kW注水泵電機(jī)，新建35/0.4kV預(yù)裝式箱式變電站 針對(duì)方案2臨時(shí)過(guò)渡問(wèn)題，為保證在改造期間注水系統(tǒng)正常運(yùn)行，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，利用已建箱變北側(cè)有限的空地，提出了方案3)：采用35/0.4kV預(yù)裝式箱式變電站。在箱式變電站內(nèi)部設(shè)35kV進(jìn)線柜和出線柜、1250kVA干式變壓器和380V配電回路。將低壓變頻器設(shè)置在已建儀表室和控制室內(nèi)。35kV中壓進(jìn)出線柜控保電源、通信設(shè)計(jì)和變頻器散熱等同方案2)。

方案3)相對(duì)于方案2)有以下優(yōu)點(diǎn)：臨時(shí)過(guò)渡方便，施工周期短；箱變安裝在場(chǎng)區(qū)內(nèi)，占地小，結(jié)構(gòu)緊湊，布置美觀；但方案3)同樣也有以下缺點(diǎn)：電機(jī)采用3根電纜，接線困難；電機(jī)電流大，穩(wěn)定性差，效率低，電機(jī)發(fā)熱大。

(4)更換660V 450kW注水泵電機(jī)，新建35/0.66kV預(yù)裝式箱式變電站 針對(duì)方案3)的缺點(diǎn)，進(jìn)一步對(duì)電氣設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，提出了方案4)：注水泵電機(jī)采用660V，變電站采用35/0.66kV預(yù)裝式箱式變電站。不間斷電源UPS和喂水泵等其他注水系統(tǒng)電源采用場(chǎng)內(nèi)已建的35/0.4kV低壓配電系統(tǒng)。

方案4)更好的解決了以上3個(gè)方案的缺點(diǎn)，并且經(jīng)濟(jì)性最好，安全可靠，作為最終的設(shè)計(jì)推薦方案。

2 電氣元件選擇

(1)箱式變電站高壓側(cè)保護(hù)選擇:對(duì)于變壓器和高壓側(cè)保護(hù)選用斷路器配合綜合保護(hù)模塊，綜合保護(hù)模塊電源選用UPS不間斷電源 AC 220V。(2)660V低壓變頻器、斷路器等電氣元器件選擇：參考常用的施耐德產(chǎn)品，其額定工作電壓為690V，滿足本工程設(shè)備的要求，不會(huì)增加投資。(3)660V電纜選擇：電纜采用油田常用的0.6/1kV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜，電纜導(dǎo)體與絕緣屏蔽層或金屬層之間額定電壓為600V，滿足《電力電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50217中的不宜低于133%的使用回路工作相電壓的要求。(4)低壓變頻器柜結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)化選擇：由于450kW電機(jī)電纜采用2根并列的5芯185mm2截面電纜，開(kāi)關(guān)柜下側(cè)進(jìn)線返到上側(cè)接線困難，因此進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，采用變頻器一側(cè)增加電纜格室，電纜從格室引上接到母線，通過(guò)母線接變頻器，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行檢修方便、布置美觀。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)認(rèn)真細(xì)致的方案比選，供電方案選用預(yù)裝式箱式變電站，注水泵電機(jī)電壓選用660V，從而保證了工程的方案經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。

[1]工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè).第四版[M].中國(guó)電力出版社.

[2]高壓∕低壓預(yù)裝式變電站 GB 17467-2010[M].