海洋石油平臺(tái)電力組網(wǎng)工程同期技術(shù)應(yīng)用研究

趙紅濤

摘要：隨著海上油田的滾動(dòng)開發(fā)，海上電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，同期技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛，同期點(diǎn)的設(shè)置也會(huì)越來復(fù)雜?；诖?，本文以某電網(wǎng)為例分析了海洋石油平臺(tái)電力組網(wǎng)工程同期技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：海洋平臺(tái);電力組網(wǎng);同期技術(shù)

電網(wǎng)工程中在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，當(dāng)開關(guān)兩側(cè)出現(xiàn)不同源電源時(shí)需要設(shè)置同期點(diǎn)。海洋石油平臺(tái)電力系統(tǒng)隨著電力組網(wǎng)工程的日益發(fā)展，同期點(diǎn)已不僅局限于發(fā)電機(jī)出口、母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)等處。海洋電網(wǎng)各電站中心在何處實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)互聯(lián)，減少并網(wǎng)沖擊，如何設(shè)置同期點(diǎn)可便于操作而又經(jīng)濟(jì)變得極為重要。

1電力組網(wǎng)的必要性

1.1平臺(tái)間可互供電力、互為備用，減少事故及大型負(fù)荷啟動(dòng)備用容量，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性;同時(shí)增強(qiáng)其抵抗事故能力，實(shí)現(xiàn)事故情況下的相互支援，最終提高電站安全水平和供電可靠性，避免因電站平臺(tái)出現(xiàn)問題造成整個(gè)平臺(tái)供電的中斷。

1.2能承受較大的沖擊負(fù)荷，如注水泵、壓縮機(jī)等沖擊負(fù)荷，從而有利于改善提高電能質(zhì)量。

1.3可減少備用機(jī)組數(shù)量，節(jié)省投資及運(yùn)行維護(hù)成本。兩平臺(tái)可通過共享一臺(tái)備用電站，從而節(jié)省投資及平臺(tái)的占用空間。

2電網(wǎng)同期技術(shù)的重要性

電力系統(tǒng)同期并車三要素：頻率、電壓、相角。在電力組網(wǎng)工程實(shí)施前，海洋石油平臺(tái)電力系統(tǒng)通常為放射性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即一個(gè)電站中心平臺(tái)或FPSO設(shè)置若干臺(tái)發(fā)電機(jī)組作為電站中心，通過變壓器為低壓400V、230V系統(tǒng)供電，或通過升壓變壓器、海纜為油田群內(nèi)其他終端平臺(tái)供電。該系統(tǒng)同期點(diǎn)一般設(shè)置于發(fā)電機(jī)出口斷路器，同期功能由發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)完成;發(fā)電機(jī)設(shè)置為3臺(tái)或以上時(shí)發(fā)電機(jī)出口母線及對(duì)應(yīng)低壓400V系統(tǒng)母線一般設(shè)置為雙母線分段形式，在中、低壓系統(tǒng)母聯(lián)處設(shè)置同期點(diǎn)。以往同期功能通常由繼電器或PLC實(shí)現(xiàn)，通過裝置自動(dòng)或人員手動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組電壓與頻率，在合適相角差角度（一般為±5°）內(nèi)實(shí)現(xiàn)合閘并車操作。

海洋平臺(tái)實(shí)施電力組網(wǎng)工程后，電網(wǎng)通常由兩、三個(gè)甚至更多的電站中心互聯(lián)而成，僅發(fā)電機(jī)出口及母聯(lián)開關(guān)具備同期功能顯然無法滿足電網(wǎng)操作的需求，必須在電站中心互聯(lián)路徑關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置電網(wǎng)同期點(diǎn)，以完成各電站平臺(tái)均已起機(jī)帶生產(chǎn)的情況下電網(wǎng)的并車。而電網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行同期操作時(shí)，由于同期點(diǎn)兩端均已是具備一定規(guī)模的電力系統(tǒng)，為了減少并網(wǎng)的沖擊應(yīng)盡量減小合閘時(shí)兩側(cè)的相角差，以往的同期繼電器或PLC控制的相角差±5°無法完美解決，因此建議在電網(wǎng)同期點(diǎn)使用準(zhǔn)同期技術(shù)，安裝準(zhǔn)同期裝置，實(shí)現(xiàn)0°相角差合閘，以保證電網(wǎng)的穩(wěn)定。

3同期點(diǎn)的設(shè)置原則與方法

海洋平臺(tái)電力系統(tǒng)實(shí)施電力組網(wǎng)后，多個(gè)電站中心互聯(lián)，聯(lián)網(wǎng)主線路雙端各連接對(duì)應(yīng)的電站中心，因此需考慮設(shè)置并網(wǎng)同期點(diǎn)。

3.1雙向供電回路。同期點(diǎn)設(shè)置的首要原則：設(shè)置在存在雙向供電可能的回路。在海洋平臺(tái)電力組網(wǎng)工程中，多個(gè)電站中心互聯(lián)的主線路通常為35kV海纜或電纜連接（部分組網(wǎng)回路為10.5kV或其他電壓等級(jí)），其組網(wǎng)主連接線路的開關(guān)斷路器可考慮設(shè)置為同期點(diǎn)并安裝準(zhǔn)同期裝置，同期點(diǎn)同時(shí)可作為電網(wǎng)解列點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生震蕩穩(wěn)定性遭到破壞時(shí)能迅速合理的解列為兩個(gè)或多個(gè)部分，以防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，從而減少損失。

海洋平臺(tái)電力組網(wǎng)工程中存在大量雙向供電可能的開關(guān)節(jié)點(diǎn)，從實(shí)際設(shè)計(jì)角度出發(fā)，并非所有雙向供電開關(guān)均需設(shè)置為同期點(diǎn)，需結(jié)合電網(wǎng)操作的便利性與必要性進(jìn)行考慮。

3.2考慮操作便利與供電恢復(fù)操作的原則。海洋平臺(tái)電力組網(wǎng)工程中存在多個(gè)雙向供電可能開關(guān)節(jié)點(diǎn)時(shí)，如何選擇其中哪個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為同期點(diǎn)，需遵循電網(wǎng)操作的便利、供電恢復(fù)操作合理的原則。

通常海洋平臺(tái)電站中心平臺(tái)在電力組網(wǎng)實(shí)施前具備獨(dú)立發(fā)電機(jī)并供其周邊負(fù)荷平臺(tái)用電孤島運(yùn)行模式，同期點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)考慮盡量設(shè)置在電力組網(wǎng)連接總出口處，以達(dá)到簡化電網(wǎng)操作的目的，當(dāng)電網(wǎng)局部組網(wǎng)或由于某些故障導(dǎo)致部分電力系統(tǒng)從電網(wǎng)中解列后，恢復(fù)聯(lián)網(wǎng)時(shí)不應(yīng)有復(fù)雜的倒換開關(guān)導(dǎo)致局部暫時(shí)性失電的問題發(fā)生。

圖1

以該電網(wǎng)為例如圖1，KL3-2CEPA平臺(tái)通過③④號(hào)開關(guān)與KL10-1CEP平臺(tái)與BZ35-2CEPA平臺(tái)連接，KL3-2CEPA平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)總出口即為開關(guān)③④，可設(shè)置為同期點(diǎn)。同理KL10-1CEP平臺(tái)⑤號(hào)開關(guān)與BZ35-2CEPA平臺(tái)⑦號(hào)開關(guān)同樣可設(shè)置為同期點(diǎn)。

BZ35-2CEPA平臺(tái)同期點(diǎn)設(shè)置在35kV的⑦號(hào)開關(guān)而沒有考慮設(shè)置在中壓的①至⑥號(hào)開關(guān)主要原因在于：若①至⑥號(hào)開關(guān)均設(shè)置同期裝置其效果與35kV的⑦號(hào)開關(guān)設(shè)置一個(gè)同期點(diǎn)作用基本相同;而投資成本與施工工作量卻增加很多，造成不必要浪費(fèi);同時(shí)若考慮將同期點(diǎn)設(shè)置在某一臺(tái)組網(wǎng)主變壓器兩側(cè)開關(guān)時(shí)，當(dāng)該變壓器檢修時(shí)將直接影響并網(wǎng)功能的使用。同理KL10-1CEP平臺(tái)也僅在⑤開關(guān)設(shè)置同期點(diǎn)，而非在①至④號(hào)開關(guān)設(shè)置同期點(diǎn)。

KL3-2CEPA平臺(tái)的①號(hào)開關(guān)也考慮了同期點(diǎn)的設(shè)置，這是由于其處于電網(wǎng)的連接中心處，需考慮兩種可能發(fā)生的情況：1）KL10-1CEP平臺(tái)與BZ35-2CEPA平臺(tái)通過KL3-2CEPA平臺(tái)35kV局部組網(wǎng)，KL3-2CEPA平臺(tái)組網(wǎng)主變壓器未投入，此時(shí)需并入電網(wǎng);2）組網(wǎng)主變壓器的設(shè)置問題，KL3-2CEPA平臺(tái)組網(wǎng)主變壓器僅設(shè)置了1臺(tái)，當(dāng)主變故障時(shí)該變壓器兩側(cè)開關(guān)跳閘則KL3-2CEPA平臺(tái)即脫網(wǎng)，而BZ35-2CEPA平臺(tái)組網(wǎng)主變壓器有3臺(tái)、KL10-1CEP平臺(tái)主變設(shè)置為2臺(tái)，多臺(tái)變壓器并聯(lián)同時(shí)故障脫網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)要比KL3-2CEPA平臺(tái)小很多，KL3-2CEPA平臺(tái)組網(wǎng)主變故障開關(guān)跳閘后KL3-2CEPA平臺(tái)需重新并入電網(wǎng)。兩種情況均為KL3-2CEPA平臺(tái)35kV已帶電，若沒有KL3-2CEPA平臺(tái)①號(hào)開關(guān)同期點(diǎn)，則需將電網(wǎng)重新解列通過其他同期點(diǎn)重新逐步并網(wǎng)，而KL3-2CEPA平臺(tái)①號(hào)開關(guān)設(shè)置同期點(diǎn)則可在該點(diǎn)并入電網(wǎng)，這是由于其處于電網(wǎng)連接中心的特殊性造成的，KL10-1CEP平臺(tái)與BZ35-2CEPA平臺(tái)則不存在該問題，因此考慮操作與供電恢復(fù)的便利則在KL3-2CEPA平臺(tái)變壓器上口開關(guān)多設(shè)置了一個(gè)同期點(diǎn)。

結(jié)語

隨著海洋石油平臺(tái)電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力組網(wǎng)工程的不斷實(shí)施，海上平臺(tái)電力系統(tǒng)逐漸形成多個(gè)有規(guī)模的電網(wǎng)。電網(wǎng)中普遍存在多個(gè)電站中心互聯(lián)，為了方便電網(wǎng)的操作，避免非同期合閘事故的發(fā)生，減少關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)同期并網(wǎng)的沖擊，電網(wǎng)同期技術(shù)尤為重要。

參考文獻(xiàn)

[1]李鑫.淺析電力組網(wǎng)的必要性[J].中國海上油氣，2014（02）.

[2]劉國鋒.電力組網(wǎng)技術(shù)在海洋石油平臺(tái)開發(fā)中的應(yīng)用[J].中國海洋平臺(tái)，2014（05）.

[3]王雅乾.海洋石油平臺(tái)電力組網(wǎng)工程同期技術(shù)應(yīng)用研究[J].中國科技信息，2018（08）.