鉆井井場網電高壓漏電對策與研究

梁傳濤

摘 要：針對近些年箱變、網電使用過程中出現(xiàn)的高壓電纜漏電燒損這一安全隱患及由于缺乏安全監(jiān)測報警裝置造成的采油區(qū)大面積停電造成工農關系難于協(xié)調，耽誤生產時效問題，設計了井場網電高壓漏電報警裝置。通過分析原有網電鉆機控制方案存在的問題，改造的可行性、具體措施方案，并成功研制高壓漏電報警裝置在井隊投入使用，最終提升了井隊安全本質化水平，實現(xiàn)了經濟效益穩(wěn)步提升。

關鍵詞：網電；高壓；漏電報警；安全

0引言

近年，箱變、網電技術發(fā)展迅速，由于其良好的節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢，在井隊已經普及，打井優(yōu)先考慮網電鉆機已經成為一種必然趨勢。但在現(xiàn)場使用過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些共性問題，缺高壓線路安全報警裝置，不能實現(xiàn)行之有效的安全隱患檢查。

由于井場離供電方高壓線桿的距離不同，一般井隊配置的井場高壓線在120米-600米，且井隊負荷相對周圍站點屬于高負荷區(qū)，電纜配置較粗，根據(jù)負荷不同，電纜尺寸一般在3*95mm2-3*240mm2不等，由于電纜較長，較粗，井隊搬遷較多，在安裝拖曳過程中，不可避免的造成高壓線纜的磨損，在運行過程中，會伴隨井次增多，漏電流逐漸增加至超標，在達到供電方設定的跳閘極限之前，極其危險，因為很多區(qū)塊不具備深埋的條件，只是繞井場鋪設，一旦有人靠近或者天氣不好狀態(tài)下，后果不堪。

①從施工現(xiàn)場實際狀況看，由于鉆井特殊的野外工作環(huán)境，因此高壓電纜的敷設有時無法按照規(guī)程要求實現(xiàn)標準敷設，即使高壓線路深埋的井隊，有時由于挖掘機施工，難免觸及線路，造成絕緣下降。以及受重型施工機械的碾壓，致使高壓電纜在使用過程中經常會因絕緣受損造成接地故障的發(fā)生，嚴重影響了人身安全及鉆采設備安全[1]。

②從安全及生產角度看，由于缺乏安全報警保護裝置，出現(xiàn)過血的教訓，隨著安全意識的增強，防范措施的完善，近幾年雖然沒有出現(xiàn)過人身傷害事故，但由于沒有提前檢測裝置，高壓電纜報廢頻繁，采油供電方受線路影響巨大，大面積油區(qū)停電后，造成工農關系協(xié)調困難。

1主要研究內容及創(chuàng)新點

我國在6～10kV配電系統(tǒng)中多采用中性點不接地系統(tǒng)。正常運行情況下，三相的相線電壓和負荷電流對稱，各相對地有相同的電容C0（用集中參數(shù)表示）。此時在相電壓的作用下，每相都有一超前電壓90°的電容電流流入地中，且三相電容電流之和為零，中性點對地無電壓。

發(fā)生單相，例如A相金屬性接地時，若忽略較小的電容電流產生的電壓降，則電網中各處故障相的對地電壓都變?yōu)榱?。于是A相對地電容被短接，只有B相和C相對地電容中還存在電流，此時中性點對地電壓上升為相電壓，非故障相的對地電壓變?yōu)榫€間電壓（升高 倍）。

因此，當電纜因絕緣損壞而發(fā)生接地故障時，將會在三相電壓互感器的中性點處出現(xiàn)相電壓即零序電壓，然后我們利用這個零序電壓可以啟動聲光報警器，警示現(xiàn)場工作人員。

2網鉆配電系統(tǒng)接地故障零序電壓報警設計研究

2.1網鉆配電系統(tǒng)現(xiàn)有情況介紹

原有的網鉆配電系統(tǒng)進線電纜柜內部采用的2個單只電壓互感器，一次接線方式上采用“V/V”型接線。每個單只電壓互感器分別有2個二次繞組，一是測量繞組，實現(xiàn)各相間線電壓的測量；二是電源繞組，分別為微機保護裝置提供裝置電源及高壓斷路器提供儲能電源。

由于沒有開口三角繞組及缺少第3只電壓互感器，因此無法實現(xiàn)零序電壓的測量，也就無法實現(xiàn)電纜接地故障的報警。

2.2方案設計

針對網鉆配電系統(tǒng)現(xiàn)有情況的設計，為實現(xiàn)電纜接地故障報警功能，在電纜進線柜內可以增加改進型防諧振干式三相電壓互感器。其目的：一是通過其應用提供開口三角繞組，實現(xiàn)零序電壓的測量；二是避免系統(tǒng)諧振燒壞電壓互感器。

其工作原理是當網鉆配電系統(tǒng)中的進線電纜及高壓設備因絕緣損壞（傷）造成系統(tǒng)接地故障時，防諧振電壓互感器開口三角繞組將產生零序電壓，當這個零序電壓大于零序電壓繼電器（YJ）的啟動值時，零序電壓繼電器（YJ）接點閉合，啟動聲光報警器，實現(xiàn)接地報警。

2.3系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要包括高壓高分斷能力熔斷器（10-12KV/0.5A）、改進型防諧振干式三相電壓互感器（JSZFG-10G型）、整流電源（AC220/220V）、直流開關電源（DC220/DC24V）、零序電壓繼電器（YJ-43-41A）以及聲光報警器六部分組成。

3應用情況

跟蹤現(xiàn)場使用情況，該裝置操作安全可靠，能夠針對漏電異常及時提醒相關人員進行提前處理，避免經濟損失又將安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)，同時又降低了誤工率。在經濟效益方面，能夠避免大面積采油區(qū)停電及降低漏電流過大導致的電纜報廢現(xiàn)象的發(fā)生；另外避免漏電流過大后，啟用應急設備，發(fā)電機和柴油機增加的經濟損失費用每年節(jié)約明顯，使得工農關系便于協(xié)調。

新型井場網電高壓漏電報警裝置的設計應用，改變了以往零序電流法的弊端，實現(xiàn)了：（1）接地報警靈敏度不受接地電容電流及負荷電流的影響；（2）增加的元件對原柜體內設計影響小；（3）對原二次保護、測量、操作實現(xiàn)的功能無任何影響；（4）還可分別實現(xiàn)三相對地電壓即相電壓的測量，從而實現(xiàn)網鉆配電系統(tǒng)絕緣情況的監(jiān)控。

4結論

基于進一步提升設備本質化安全水平，杜絕安全隱患，拓展挖潛空間，優(yōu)化設備配置模式，提出了該項目，并付諸了改進實施。井場網電高壓漏電報警裝置能夠創(chuàng)造良好的社會效益和經濟效益：（1）延長設備使用壽命；（2）提高設備安全系數(shù)；（3）減少設備誤工率；（4）避免無報警情況下大面積采油區(qū)停電導致的重大經濟損失；（5）改變以往漏電過大超標著火導致的高壓電纜報廢問題。

對箱變、網電使用井隊進行高壓漏電全程監(jiān)控報警優(yōu)化設計改進，它所帶來的經濟效益、社會效益，設備安全管理水平提升作用已日趨明顯。該改進實際、在各大油田鉆井公司具有良好的可復制性，有極大的推廣應用價值，能夠極大的提高井隊降本增效管理水平，為油田鉆井作業(yè)帶來巨大的安全效益。

參考文獻：

[1] 林楊.低壓配電網接地型式安全探討[J].科技資訊，2012 （21）：108—111