海上油氣田海底電纜校核計算案例分析

高陽 陳建玲 金秋 郝銘 鄒昌明

摘要：海底電纜校核作為海上油氣田電力組網(wǎng)設(shè)計的一項重要內(nèi)容，其校核結(jié)論直接影響整個電力組網(wǎng)方案，為保證海底電纜能力校核的準(zhǔn)確性，需對海底電纜參數(shù)進(jìn)行合理的選取。本文以海上油氣田電力組網(wǎng)為背景，通過具體案例對海底電纜參數(shù)的選取尤其是處于臨界條件的海底電纜電氣參數(shù)的合理選取進(jìn)行系統(tǒng)分析，為后續(xù)相關(guān)項目提供了參考及借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：海底電纜 ;電力組網(wǎng) ;臨界條件

中圖分類號：TE54 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0、前言

隨著海上油氣田的發(fā)展，海上油氣田的供電模式由原來的孤島供電，正在向海上油氣田電力組網(wǎng)轉(zhuǎn)變。在油氣田電力組網(wǎng)設(shè)計時，為保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，需對電網(wǎng)的主要電氣設(shè)施進(jìn)行充分的分析校核。

海底電纜校核就是其中一項非常重要的校核內(nèi)容。海底電纜在海上油氣田電力組網(wǎng)中起著重要的紐帶作用，通過海底電纜實現(xiàn)電能的輸送，從而將海上油氣田電力系統(tǒng)組成一個完整的有機(jī)體。若海底電纜不滿足電能傳輸要求，電力組網(wǎng)就無法實現(xiàn)，因此，需對海底電纜參數(shù)進(jìn)行合理的選取，保證海底電纜能力校核的準(zhǔn)確性。

1、海底電纜校核原則

對電力組網(wǎng)中的海底電纜校核，其所需的輸入?yún)?shù)包括，海底電纜需要傳輸?shù)碾娏?，海底電纜的電壓等級、載流量值、電阻、電抗等參數(shù)信息。其中需要傳輸?shù)碾娏?，不僅僅包含新建油田的用電負(fù)荷及功率因數(shù)，還包含老油田的用電負(fù)荷及功率因數(shù)。根據(jù)校核結(jié)果，分析所校核海底電纜的傳輸能力及壓降是否滿足要求，本文主要從海底電纜的傳輸能力方面進(jìn)行計算分析。

根據(jù)海底電纜電壓、載流量，通過公式1計算海底電纜的額定容量，

點(diǎn)擊并拖拽以移動（公式1）

式中：S0——海底電纜額定容量，單位kVA;

U——海底電纜電壓等級，單位kV;

I——海底電纜載流量，單位A。

在海上油氣田電力組網(wǎng)設(shè)計時，海底電纜傳輸能力要在額定容量基礎(chǔ)上考慮一定帶載率。

S=S0*k ? ? ? ? ? ?（公式2）

式中：S——海底電纜傳輸能力，單位kVA;

S0——海底電纜額定容量，單位kVA;

k——海底電纜帶載率。

若海底電纜傳輸能力大于其需要傳輸電量，則海底電纜滿足電力組網(wǎng)要求，若海底電纜傳輸能力小于其需要傳輸電量，則該海底電纜不滿足組網(wǎng)要求，需要新增海底電纜或者更換海底電纜。

2、案例分析

某一在生產(chǎn)海上油田，包含1座中心平臺CEPA，4座井口平臺（WHPA/WHPB/WHPC/WHPD），新建的中心平臺CEPC與WHPD平臺相連實現(xiàn)電力組網(wǎng)。組網(wǎng)后，電網(wǎng)共有四條海底電纜，電壓均為35kV。 CEPA通過一條3CX185mm2的海纜為WHPA供電，WHPA通過3CX70mm2的海纜為WHPB供電，WHPB通過3CX70mm2的海纜為WHPC供電，WHPC通過3CX70mm2的海纜為WHPD供電。已建在運(yùn)行的4條海底電纜負(fù)責(zé)組網(wǎng)后的電能輸送，對其傳輸能力進(jìn)行校核。

根據(jù)海底電纜的電壓、橫截面積信息，查找海底電纜廠家技術(shù)手冊對應(yīng)的載流量信息，對組網(wǎng)電網(wǎng)中涉及的四條海底電纜供電能力進(jìn)行分析。經(jīng)分析，基于廠家技術(shù)手冊參數(shù)計算的海底電纜傳輸能力，WHPA與WHPB之間的海底電纜已無余量，不能滿足電網(wǎng)供電需求。海底電纜能力校核分析見表1。

查找該4條海底電纜的實際電氣參數(shù)信息，并依據(jù)實際電氣參數(shù)進(jìn)行供電能力分析。經(jīng)分析，WHPA與WHPB之間的海底電纜實際載流量大于廠家技術(shù)手冊值，四條海底電纜供電能力在滿足供電平臺用電需求后，均有余量，滿足電網(wǎng)供電需求，不需更換或新增海底電纜。海底電纜能力校核分析見表2。

以上基于兩種不同參數(shù)的校核分析，得出了不同的校核結(jié)論，因此，在海底電纜校核過程中需對海底電纜參數(shù)進(jìn)行合理選取，尤其是處于臨界條件的海底電纜，以保證海底電纜能力校核的準(zhǔn)確性。

3、結(jié)束語

海底電纜在海上油氣田電力組網(wǎng)中起著重要的紐帶作用，海底電纜校核作為海上油氣田電力組網(wǎng)設(shè)計的一項重要內(nèi)容，其校核結(jié)論直接影響整個電力組網(wǎng)方案，在進(jìn)行海底電纜校核時，為保證海底電纜能力校核的準(zhǔn)確性，需對海底電纜參數(shù)進(jìn)行合理的選取。本文通過具體案例，對海底電纜參數(shù)的選取尤其是處于臨界條件的海底電纜電氣參數(shù)的合理選取進(jìn)行系統(tǒng)分析，為后續(xù)相關(guān)項目的開展提供了參考及借鑒經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

[1]《海洋石油工程設(shè)計指南》編委會編著.海洋石油工程電氣、儀控、通信設(shè)計[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007.6

[2]王士政.電網(wǎng)調(diào)度自動化與配網(wǎng)自動化技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2003.

第一作者簡介：高陽（1986.02-），女，電氣工程師，現(xiàn)主要從事海上油氣田電力系統(tǒng)設(shè)計及研究。