淺談海上油田群230kV供電方案

董明遠 劉瑞 高靜坤 徐騫 郝明

摘 要：不同于國內(nèi)相對規(guī)模較小型油田群，海外大型油田群的電氣負荷總量可達數(shù)百兆瓦，陸地電網(wǎng)選用兩路230 kV冗余海底電纜給油田群變電站提供初級電力，且230 kV開關(guān)柜采用雙母線四分段，進一步提高了供電可靠性和靈活性。海上次級供電采用69 kV海纜，交流系統(tǒng)中性點工作接地形式為直接接地和低阻接地，保護接地全部采用接地電纜構(gòu)成的接地網(wǎng)來實現(xiàn)可靠接地。

關(guān)鍵詞：海底電纜;冗余;可靠性

0 引言

海洋石油平臺一般距離陸地較遠且比較分散，考慮工程項目經(jīng)濟性，通常采用自設(shè)主發(fā)電機來滿足平臺設(shè)備的用電需求，這也是目前國內(nèi)多數(shù)海上油田采用的供電方案。

本文介紹了某海外油田群的陸地供電方案，該油田群已歷經(jīng)多期滾動開發(fā)，陸地供電方案相對成熟可靠，希望對國內(nèi)油田陸地供電工程起到借鑒作用。

1 陸地供電工程

該項目需新建兩條230 kV高壓架空線，將陸地230 kV變電站電力輸送到海底電纜登陸點附近的架空線與海纜連接站。海底電纜登陸段埋地敷設(shè)至連接站地下，穿護管延伸至地上與230 kV鋼芯鋁絞線連接。圖1是在海纜登陸點就近建設(shè)的連接站，主要由電纜溝、高壓門架結(jié)構(gòu)、絕緣子、避雷器、站內(nèi)道路、圍墻等組成。230 kV架空線來自陸地230 kV變電站，新建架空線路應盡量避免與其他架空線交叉，如無法避免，應保證高壓等級架空線在低壓等級架空線之上，架空線交叉角度盡量選擇90°。架空線與陸地石油管道交叉角在45°～135°，架空線的基礎(chǔ)桿塔應距離石油管道30 m以上，架空線高度應距離石油管道9 m以上，以避免高壓架空線在石油管道上產(chǎn)生過高的感應電壓，同時影響管道的交流腐蝕問題。

2 海上供電工程

國內(nèi)常規(guī)海上石油平臺供電采用自建發(fā)電站，通常為燃氣透平發(fā)電機和原油發(fā)電機，發(fā)電機電壓等級一般不超過10.5 kV，油田群內(nèi)電力組網(wǎng)電壓等級一般最高為35 kV，這與國內(nèi)海洋石油平臺規(guī)模、用電負荷大小密切相關(guān)，下面對某海外項目海上石油平臺供電方案進行介紹。

該項目海上油田采用規(guī)?；_發(fā)方案，設(shè)置海上油氣處理中心站，如圖2所示，230 kV變電站設(shè)置在油氣處理中心位置，新建兩條88 km、230 kV海底電纜接入變電站平臺，海纜上平臺經(jīng)J管保護，通過SF6氣體絕緣母線連接到230 kV GIS。兩條海纜是冗余配置，每條海纜可單獨提供100%全部270 MW電力負荷。

2.1 ? ?海上變電站配置方案

變電站平臺設(shè)置230 kV GIS房間、69 kV GIS房間、13.8 kV及以下配電房間。如圖3所示，230 kV GIS采用雙母線四分段形式，方便進行倒閘切換供電母線，230 kV母線預留了遠期擴展回路，在將來油田群擴大生產(chǎn)規(guī)模時，可以通過新建海底電纜給其他油田提供電力。

變電站設(shè)置電源管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)230 kV負荷卸載功能，并能控制230 kV并聯(lián)電抗器抽頭，維持海上系統(tǒng)0.8的功率因數(shù)。69 kV GIS采用環(huán)形母線，給距離較近的海上石油平臺提供電力。230/13.8 kV降壓變壓器出線接入13.8 kV開關(guān)柜，配電用戶是天然氣壓縮機、原油輸送泵和13.8/0.48 kV變壓器。480 V電壓等級配電用戶是平臺低壓負荷，如低壓電動機、電加熱器。

電力系統(tǒng)頻率采用60 Hz，標稱電壓等級和接地形式如表1所示。用電負荷配電初級電壓采用13.8 kV，三相三線制。次級配電電壓等級采用4.16 kV和480 V，三相三線制，480 V低壓開關(guān)柜內(nèi)不設(shè)置中性母線。400/230 V三相四線用于電氣插座配電，以及低壓配電變壓器到低壓照明配電板等。

2.2 ? ?接地和防雷保護

海上石油平臺整體作為焊接鋼結(jié)構(gòu)物，能夠為雷擊電流提供從最高點到大地的連續(xù)通路，一般不額外設(shè)置避雷針。該項目主接地網(wǎng)由接地電纜構(gòu)成，主接地網(wǎng)要連接到導管架兩條腿上，接地連接采用熱熔焊。螺栓連接的鋼結(jié)構(gòu)不能作為可靠接地，應設(shè)置單獨的接地電纜連接。所有設(shè)備外殼都通過最短路徑連接到主接地網(wǎng)。對于三相無中性線系統(tǒng)，采用三相線芯加一芯接地線電纜，接地線可用于內(nèi)部接地。三相帶中性線系統(tǒng)，采用三相線芯加一芯中性線和一芯接地線的電纜，接地線用于內(nèi)部接地。鎧裝海底電纜無需設(shè)置接地芯。金屬穿線管應兩端接地，金屬托架兩端接地并確保托架鉸接處設(shè)置接地跨接線。

通常海上石油平臺設(shè)備保護接地采用接地電纜就地連接到平臺結(jié)構(gòu)物上的方法，即把整個焊接的海上石油平臺視作可靠的大地。該項目單獨設(shè)置的平臺接地網(wǎng)，由絕緣接地線組成，接地網(wǎng)延伸到配電和控制房間內(nèi)和房間外的每個需要接地的終端設(shè)備，接地網(wǎng)再與平臺結(jié)構(gòu)物實現(xiàn)多點接地，距離大地最近的接地點設(shè)置在導管架腿上，接地形式采用熱熔焊。設(shè)置接地網(wǎng)接地，其在接地可靠性和抑制雜散電流對平臺設(shè)備和管線的影響方面，要優(yōu)于就地接地形式。

3 結(jié)語

本文介紹了海外某230 kV海上石油平臺供電方案，對陸地230 kV架空線、海纜與架空線連接站、海纜、海上230 kV變電站、69 kV變電站的配置進行了說明，對比了國內(nèi)常規(guī)海上石油平臺自發(fā)電模式和陸地供電模式，對接地網(wǎng)形式的接地系統(tǒng)進行了分析，就地接地形式進行了對比，以供國內(nèi)海上石油開發(fā)項目參考。

收稿日期：2020-12-08

作者簡介：董明遠（1984—），男，山東人，高級工程師，主要從事海洋石油平臺電氣設(shè)計和項目管理工作。