應(yīng)急發(fā)電機(jī)對電網(wǎng)反送電的創(chuàng)新改造及應(yīng)用

李曉宇

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司白云天然氣作業(yè)公司， 廣東 深圳 518000）

引言

在海上平臺油氣開采處理中，現(xiàn)場許多流體介質(zhì)需要大量的泵類提供動力來源，生產(chǎn)、生活設(shè)備全部是靠電力進(jìn)行驅(qū)動，因此海上平臺發(fā)電、輸配電系統(tǒng)至關(guān)重要。正常生產(chǎn)時生產(chǎn)負(fù)荷由主發(fā)電機(jī)供電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)備用；當(dāng)平臺停產(chǎn)檢修或遇到生產(chǎn)關(guān)停等突發(fā)情況時，主發(fā)電機(jī)無法使用，此時需要應(yīng)急發(fā)電機(jī)通過反送電模式給生產(chǎn)負(fù)荷供電，以維持海上平臺電力的供應(yīng)，保障天然氣生產(chǎn)。

通過對某海上天然氣平臺電力系統(tǒng)分析，原有設(shè)計(jì)只有正常輸電操作，沒有考慮反送電功能，未有相應(yīng)的操作開關(guān)及控制，對平臺安全生產(chǎn)造成較大風(fēng)險(xiǎn)。為此，本文進(jìn)行了應(yīng)急發(fā)電機(jī)對電網(wǎng)反送電的電控改造，以期實(shí)現(xiàn)正常供電與反送電的一鍵切換，用電氣控制，替代傳統(tǒng)人工控制，提高供電本質(zhì)安全，提升天然氣平臺生產(chǎn)能力。

1 海上天然氣平臺供電介紹

1.1 平臺電力系統(tǒng)介紹

某海上天然氣生產(chǎn)平臺設(shè)備電力來源靠自身發(fā)電，無外部輸入。海上發(fā)電設(shè)備有主發(fā)電機(jī)2 臺、應(yīng)急發(fā)電機(jī)1 臺。

平臺電力系統(tǒng)由主發(fā)電機(jī)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)、中低壓配電盤和變壓器等構(gòu)成。正常生產(chǎn)時，生產(chǎn)負(fù)荷由主發(fā)電機(jī)供電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)備用；當(dāng)平臺停產(chǎn)檢修或遇到生產(chǎn)關(guān)停等突發(fā)情況時，需要應(yīng)急發(fā)電機(jī)通過反送電給生產(chǎn)負(fù)荷供電[1]，平臺電網(wǎng)單線簡圖詳見圖1。

附圖設(shè)備包括2 臺主發(fā)電機(jī)；中壓母排MA、MB，6 300 V AC；低壓母排LA，400 V AC；低壓母排LB，400 V AC，低壓母排LC，400 VAC；低壓母排LE，400 V AC；1 臺應(yīng)急發(fā)電機(jī)。

1.2 正常輸電模式

正常運(yùn)行時，主發(fā)電機(jī)發(fā)電（應(yīng)急機(jī)備用），主發(fā)電機(jī)給LA/LB 供電，通過斷路器ACB104 給LC 供電，再通過ACB105/106 給LE 供電；此時應(yīng)急機(jī)、ACB107 處于備用狀態(tài)。ACB104、ACB107 是主發(fā)電機(jī)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)并車斷路器，二者只能二選一運(yùn)行，通過失壓線圈YU 進(jìn)行邏輯互相切斷。正常輸電流程為：1—2—3—4—5—6（見圖1）；所有負(fù)載由主發(fā)電機(jī)供電，應(yīng)急機(jī)是待命備用狀態(tài)。

1.3 應(yīng)急發(fā)電機(jī)反送電模式

反送電時，應(yīng)急機(jī)發(fā)電（主發(fā)電機(jī)備用），通過斷路器ACB107 給LE 供電，通過ACB105/106 給LC 供電，再通過ACB104 給LB 供電。反送電流程為：7—6—5—4—3（見圖1）。低壓400 V 所有負(fù)載由應(yīng)急發(fā)電機(jī)供電，此時主發(fā)電機(jī)處于待命備用狀態(tài)。

2 現(xiàn)有反送電操作的問題

2.1 傳統(tǒng)機(jī)械綁扎方法介紹

由于原有設(shè)計(jì)時，只考慮了正常供電模式各個斷路器的操作及ACB104/107 之間的連鎖裝置，未考慮到應(yīng)急發(fā)電機(jī)給LB 反供電，未有相應(yīng)的操作開關(guān)及控制。

現(xiàn)有反送電操作步驟是：拆開ACB104/107 的外殼、護(hù)板，人為對其失壓線圈YU 進(jìn)行手動綁扎固定，達(dá)到并車時斷路器ACB104/107 不會因電氣連鎖控制互相切斷，從而實(shí)現(xiàn)斷路器ACB104/107 同時合閘。

2.2 傳統(tǒng)反送電的風(fēng)險(xiǎn)

手動機(jī)械固定進(jìn)行反送電操作,主要風(fēng)險(xiǎn)是：

1）效率低下，從拆解到固定花費(fèi)較長時間，不能迅速切換到反送電模式；

2）可靠性不高，人為機(jī)械綁扎，如果未綁扎牢固，會導(dǎo)致電網(wǎng)掉電；

3）與上游斷路器開關(guān)沒有電氣、機(jī)械互鎖，不符合電氣安全規(guī)定；

4）恢復(fù)時，容易誤碰分閘按鈕，導(dǎo)致電網(wǎng)掉電。

這種傳統(tǒng)反送電操作，不能一鍵切換，存在“效率低下、可靠性不高、誤碰導(dǎo)致電網(wǎng)掉電”等風(fēng)險(xiǎn)，不是本質(zhì)安全的操作方法。

3 創(chuàng)新改造措施

3.1 影響因素分析

應(yīng)急發(fā)電機(jī)對電網(wǎng)進(jìn)行反送電，有2 個影響因素，分別是如何實(shí)現(xiàn)電控反送電功能、如何提高反送電可靠性，對這2 個影響因素進(jìn)行針對性的改造。

3.2 改造方案

要實(shí)現(xiàn)應(yīng)急機(jī)電控反送電，經(jīng)詳細(xì)論證，對4 個斷路器（ACB104[3]、ACB107[4]、ACB101[2]、ACB102[3]）二次控制回路進(jìn)行改造方案，詳見表1。

表1 4 個ACB 斷路器改造內(nèi)容

本次改造，在ACB101、ACB102、ACB104 斷路器之間增加3 處電氣互鎖（見表2），當(dāng)打到反送電模式時，不允許ACB101、ACB102 合閘，防止中壓母排得電，產(chǎn)生其他危險(xiǎn)。

表2 新加3 處電氣互鎖

本次改造，涉及4 個斷路器，加裝5 個控制繼電器、14 個開關(guān)觸點(diǎn)、2 個反送電旋鈕開關(guān)、2 個指示燈、跨甲板敷設(shè)4 條電纜，具體物料詳見表3。

表3 物料清單表

3.3 施工改造

為實(shí)現(xiàn)表1、表2 功能，分別對ACB101、ACB102、ACB104、ACB107 斷路器及二次控制回路進(jìn)行電控改造，嚴(yán)格按照圖紙施工接線，并測試驗(yàn)證。

3.4 改造后操作方法

經(jīng)電控改造后，正常供電與反送電只需一鍵就能來回切換，安全、可靠、準(zhǔn)確、迅速。

4 改造效果

此次電控改造，實(shí)現(xiàn)了正常供電與反送電的一鍵切換，安全、可靠、準(zhǔn)確、迅速；加裝電氣控制、電氣互鎖，提高了反送電的可靠性；消除了傳統(tǒng)方法引起平臺掉電及生產(chǎn)關(guān)停的隱患，提高了海上平臺天然氣生產(chǎn)時率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 改造推廣及應(yīng)用

此次改造，拋棄原有耗時、復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)高的操作，對其電控改造，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急發(fā)電機(jī)反送電的一鍵切換，安全、可靠、準(zhǔn)確、迅速。

用電氣控制，替代傳統(tǒng)人工方法，提高設(shè)備的本質(zhì)安全，這種解決問題的思路和做法，為同類型的設(shè)備改造工作提供較大的借鑒意義，具有很高的推廣價值。