油田生產(chǎn)現(xiàn)場機電設(shè)備意外啟動的原因與防范

辛立旺

（山西離柳焦煤集團有限公司， 山西 孝義 032302）

引言

油田機電設(shè)備可以大大提高油氣生產(chǎn)效率，在油田開發(fā)中起著非常重要的作用。機電設(shè)備能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為機械能，從而取代一部分人工勞力，具有使用分散、種類復(fù)雜、數(shù)量多、啟動方法多樣的特點。在油田日常開發(fā)生產(chǎn)中，受到機械故障、運行異常、人為損壞、第三方破壞等影響，時常會產(chǎn)生機電設(shè)備意外啟動的情況，嚴重時會造成施工人員的生命財產(chǎn)安全。

1 油田生產(chǎn)現(xiàn)場機電設(shè)備意外啟動的原因

1.1 機電自身因素造成設(shè)備意外啟動

機電設(shè)備控制電纜由于自身的質(zhì)量不達標，在使用一段時間之后控制電纜芯線出現(xiàn)了短路問題，機械啟動不受“啟動按鈕”的控制，從而出現(xiàn)自動啟動情況；設(shè)備控制電纜由于沒有按照相關(guān)規(guī)定進行敷設(shè)，包括深埋度不夠、電纜缺乏保護磚塊、中間接頭沒有處理好、沒有配置保護套管、與其他電纜設(shè)施纏繞、距離高溫距離過近等，這些都會造成電纜線芯之間的絕緣，使電阻下降造成短路，從而引發(fā)自動啟動；部分機電設(shè)備的啟動按鈕采用了復(fù)位彈簧回力激勵，在按下停止按鈕時，出現(xiàn)彈簧復(fù)位不到位的情況，再加上受外界因素的影響，比如溫度變化、振動等，嚴重影響下彈簧突然復(fù)位從而導(dǎo)致啟動按鈕觸頭狀態(tài)出現(xiàn)變化，致使機械設(shè)備意外啟動；在智能化時代下，很多的機電設(shè)備都設(shè)有自動啟動、暫停的功能，例如雙容積分離器配套的齒輪泵等，由于自動控制系統(tǒng)造成設(shè)備意外啟動[1]。

1.2 人為因素造成設(shè)備意外啟動

現(xiàn)場工作人員在日常操作中誤動啟動按鈕，從而造成意外啟動問題；施工現(xiàn)場的機械設(shè)備在沒有清楚的標注或掌握不清的情況下，憑借個人主觀判斷錯誤，誤按啟動按鈕，從而出現(xiàn)非預(yù)期的設(shè)備啟動；在機電設(shè)備日常養(yǎng)護當中沒有切斷總電源，沒有在總電源控制開關(guān)位置懸掛警示標牌，缺少工作人員監(jiān)護，導(dǎo)致一些不知情的工作人員出現(xiàn)誤操作；在一些隱性位置啟動機電設(shè)備時，沒有清楚地看到是否有人操控設(shè)備、設(shè)備工況是否良好，武斷按下啟動按鈕造成設(shè)備啟動；外界因素對機電設(shè)備電纜造成損害，比如重機械運行損傷電纜造成短路等，從而出現(xiàn)誤啟動；在配電室進行設(shè)備檢修過程中，誤觸控制機電設(shè)備的主電路。

2 油田生產(chǎn)現(xiàn)場機電設(shè)備意外啟動的防范

通過分析A油田生產(chǎn)現(xiàn)場機電設(shè)備意外啟動的原因可知，要想降低誤啟動幾率，需要從技術(shù)層面和人為因素層面出發(fā)。

2.1 更換啟動形式

A油田地設(shè)6 kV配電室，選用12臺KYN28A型高壓開關(guān)柜向通風機配電，其中所用變壓器柜兩臺（變壓器選用6/0.4 kV 80 kVA干式變壓器）用于向380/220 V低壓負荷供電；兩回6 kV電源引自油井工業(yè)場地35 kV變電所6 kV母線不同母線段，一回工作，一回備用。該系統(tǒng)主要采用了變頻啟動方法，風機內(nèi)部裝設(shè)了防爆型電機，主通風機平臺和配電室也配備了防雷、防靜電、防火的措施。局扇供電設(shè)置了兩臺局扇專用移動變電站，型號是KBSGZY-T-315/6 6/1.2 kV，主要作用于局扇電源，實現(xiàn)了“三?！惫╇娦问?。掘進工作面主要采用風電油氣閉鎖開關(guān)，用作風電閉鎖和油氣電閉鎖[2]。在局扇控制面采用了隔爆型雙風機組合的真空啟動器，這樣即可實現(xiàn)雙風機、雙電源的供電系統(tǒng)。但是該方法在實際應(yīng)用中由于缺乏靈活性，會偶爾出現(xiàn)誤啟動的情況，嚴重影響施工安全，通過多方的調(diào)節(jié)和分析，最終將現(xiàn)有方案進行更改。

現(xiàn)行幾點設(shè)備運行主要是在掘進工作面局扇上設(shè)置兩臺專用移動變電站，其型號為KBSGZY-T-500/6 6/1.2 kV，用作局扇電源，通?？梢詫崿F(xiàn)“三?！惫╇?。在油井工作面采用了風電油氣閉鎖開關(guān)，主要是用于風電閉鎖和油氣閉鎖[3]。更換設(shè)備啟動器，采用隔爆型雙風機組的真空電磁啟動器，從而實現(xiàn)雙風機、雙電源的形態(tài)。通過調(diào)整可以將變電站的變壓器容量從315 kVA變?yōu)?00 kVA。不僅可以降低機電設(shè)備的誤啟動幾率，同時還能夠提供更高的電能。

2.2 通過引入不同母線段選擇井筒電纜

不同油田井下的電纜回數(shù)不同，以常見的四回為例，通過引入地面35 kV變電所6 kV不同母線段，引至井下主變電所。這樣即可保證井下兩回電纜正常運行，剩余兩回主要是備用，如果電纜出現(xiàn)故障或短路，即可迅速將另外兩回電纜投入使用，這樣可保證線纜正常運行，避免在短路故障時出現(xiàn)誤啟動情況。變電所母線是單母線三段接線形式，并設(shè)置兩臺聯(lián)絡(luò)用的高爆開關(guān)，電纜主要選擇交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，并沿著井筒敷設(shè)[4]。

為了能夠降低誤動幾率、提高施工安全，可以對上述線纜系統(tǒng)進行進一步完善。將線纜增設(shè)到5回，并引起地面上35 kV變電所6 kV不同母線段，延伸到回電纜中，這樣就會同時下入三回電纜，其中的兩回正常運行，一回備用。如果運行兩回中的一回出現(xiàn)故障即可讓備用線纜運行，保證機電設(shè)備運行負載正常。變電所墊木采用單母線三段連接法，并在兩臺聯(lián)絡(luò)中安裝高爆開關(guān)，其余井下電纜都采用交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，長度為2.5 km，兩回電纜都沿著行人斜井井筒敷設(shè)，一回沿著住斜井井筒敷設(shè)。剩余兩回采用交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，長度為2.0 km，將電纜沿著行人斜井井筒延伸到主變電所的高爆開關(guān)中，這樣即可形成專用移動供電形式，除了可以提高供電的靈活性外，還可以避免電纜、井筒損壞而出現(xiàn)啟動問題。

2.3 提高電壓質(zhì)量

中央變電所最初是采用了1.2 kV配電裝置、KBZ型隔爆型真空饋電開關(guān)，其中配置一臺型號為KBSG-800/6 6±5%/1.2 kV的變壓器，并在KBZ采用了防爆真空饋電開關(guān)，無極繩絞車等及照明用電采用了1.2 kV電源供電，中央變電所向主水泵房變電所供應(yīng)兩回6 kV電源。雖然理論上此配電形式較為理想，但是壓力不穩(wěn)定，在用電高峰期容易造成機電設(shè)備意外關(guān)閉和啟動的情況。

通過將1.2 kV配電裝置采用KJZ型隔爆型真空饋電開關(guān)的形式即可提高電壓質(zhì)量。采用二代變壓器，型號為KBSG2-T-800/6 6±5%/1.2 kV，同樣設(shè)置隔爆型真空饋電開關(guān)，主排水泵房主要是采用6kV電源供電，同時也負責730膠帶機頭、4號煤膠帶機頭移變用電。這樣可以進一步穩(wěn)定1.2 kV電源電壓，除了可以實現(xiàn)照明用電外，還可以用作其他方面，比如應(yīng)急用電等。避免因為電壓不穩(wěn)的問題造成意外啟動[5]。

2.4 選用合理的真空斷路器

按照最為常見的機電系統(tǒng)為例，主要采用110 kV變電站35 kV母線側(cè)短路容量按無窮大進行計算，短路電流取最大運行方式，基準容量為100 MVA。重點短路點為35 kV變電站6 kV母線、油田生產(chǎn)現(xiàn)場地變電所6 kV母線、井下變電所為6 kV母線工業(yè)場地變電所，所應(yīng)用的短路參數(shù)為X、短路電流Id、Isc（三相短路暫態(tài)電流沖擊值=2.55Id）、Isy（三相短路暫態(tài)電流有效值=1.52 Id）。

本油田工程線路單相接地容量是IC=10.9 A，結(jié)合相關(guān)電力設(shè)計規(guī)范要求，6 kV系統(tǒng)單相接地故障電流限制在10 A以內(nèi)。這就需要在油井35 kV變電所6 kV母線段設(shè)置消弧線圈補償裝置，從而限制了單相接地電容電力。通過實踐表明，MHK-180型消弧線圈補償裝置的標準調(diào)整范圍是3～50 A；結(jié)合短路電流計算和開關(guān)柜電氣配置，斷路器可以選用ZN23-40.5/1600,31.5 kA型真空斷路器；6 kV選用ZN65-12/630,20kA型真空斷路器即可滿足控制短路的要求。

2.5 加強對人為因素的控制

除了上述技術(shù)性的意外啟動因素外，還需要加強工作人員管理工作，加強崗位人員的安全培訓(xùn)工作，充分掌握各類機電設(shè)備的安全風險，并落實相應(yīng)的安全防范措施。定期對電纜絕緣電阻展開檢測，如果通過技術(shù)手段無法調(diào)整電阻值，則需要將其更換。新電纜必須要做好質(zhì)量把關(guān)工作，在敷設(shè)當中做好保護，保證電纜絕緣性能良好，敷設(shè)線纜過程中需要避開容易受到機械操作的區(qū)域，并按照電纜敷設(shè)標準執(zhí)行。定期檢查對機電設(shè)備啟停按鈕的彈簧復(fù)位工作。對于已經(jīng)停運的設(shè)備來說，需要及時將變電站的電閘切斷，并設(shè)立警示牌，派專人進行監(jiān)護，在機電設(shè)備拆除過程中，要在完全斷電的條件下進行，將設(shè)備兩端的電纜拆除。同時采用防誤動措施，采用封閉按鈕或拆除啟動電路的方法，避免出現(xiàn)誤啟動。

3 結(jié)語

機電設(shè)備是油田生產(chǎn)中不可或缺的機械設(shè)備，為了能夠減少機電設(shè)備誤啟動問題，必須要做好完善的防護措施，加強技術(shù)層面的改進工作，包括平穩(wěn)電壓、合理選擇電纜、控制電流、調(diào)整啟動形式等，并最大程度上降低人為因素的影響，保證油田開采安全。