油田生產基地用電設備的配電設計

德州職業技術學院

油田生產基地用電設備的配電設計

許洪龍

德州職業技術學院

在油田生產基地的建筑中，供電可靠性是配電網需要研究的重點內容之一。用電設備的配電設計包括電源設計、照明系統的設計、吊車系統配電設計、配電網自動化設計以及安全防火配電設計等。配電網系統包括配電主站、配電終端以及配電子站三部分，其中配電主站的任務主要是負責管理和控制，完成整個配電系統的匯總工作；同時整理分析接收數據，實現電量信息共享等功能。配電網系統經過油田生產基地的試運行，收到了很好的應用效果，能夠解決電能輸送不穩定的問題，實現三遙功能以及數據的實時傳輸和處理功能，節省建設費用。

油田生產；配電設計；消防；配電網；饋線自動化

在油田生產基地建設中，為保證用電設備配電回路的不間斷供電，各建筑物的用電設備都需要采用雙電源供電，所有二級負荷兩斷電源在配電箱末端自動切換，用電設備的配電設計中必須符合國家電氣設計的規范和要求，供電可靠性是配電網需要研究的重點內容之一。

1 供電電源和照明設備的配電

對于油田生產基地而言，可以選擇與公共電源的高壓電網和低壓電網相聯，但是在實際用電設備的配電過程中，由于用電功率很大，所以通常選取高壓電源。

在生產基地照明系統的配電設計中需要綜合考慮多方面的因素，生產廠房跨度一般是6、9、12m等，長度在幾十米到數百米不等，廠房高度也存在很大差異，因此懸掛的燈具需要依照實際情況進行選取。通常情況下，金屬鹵化燈使用在廠房顯色性要求比較高的地方，若是廠房沒有顯色性要求，可以選取高壓鈉燈，燈具依照生產條件以及環境進行選取，做到經濟合理。照明系統的線路通常用銅芯絕緣導線鋪設，考慮到防火、防爆以及化學性腐蝕等因素還需要對這些照明線路采取保護措施，如增加水煤氣光管、線槽等。在應急照明設備中，通常包括安全照明以及疏散照明等，照明度應大于正常照明度，應急照明時間大于180min。

2 吊車系統和消防系統的配電

在油田生產廠房中，存在很多車床、鉆床、施壓裝置以及油氣管線等，為了滿足生產連續性以及設備管具的運輸檢修需要，在廠房內多設置了吊車系統，吊車重量大，數量多。所需導線選取絕緣式安全滑觸線，小型電動葫蘆設備可以選取軟導線供電。依照設計規定，變壓器的低壓母線值起重器的電壓損失不得超過額定電壓的15%，一般起重機內部電壓損失為2%～3%，但是在實際工作中內部電壓損失通常為5%，因此在配電設計中需要與起重機廠家及時溝通，明確內部損失的實際情況。

在火災自動報警系統的配電設計中，需要采用電纜穿管，保護層的厚度應大于30mm。在空氣中敷設通信絕緣導線時，在其外包裝正上方需要涂抹防火材料，總線系統的干線應敷設于耐火電纜橋架內。

在消防水泵的配電設計中，供電電源一般由配電干線、配電支線等組成，電源應采用自投方式。在生產基地中防排煙裝置主要包括防火閥、排煙機以及送風機等，送風機需要采用耐火電纜埋地敷設，排煙機通常設置在電氣豎井內[1]。

3 配電網設計

結合油田基地未來的擴展計劃，依靠電力線路鋪設通信電纜，同時形成輔助功能，配電網線路的系統連接如圖1所示。配電網系統包括配電主站、配電終端以及配電子站三部分，配電主站的任務主要是負責管理和控制，完成整個配電系統的匯總工作；同時整理分析接收數據，實現電量信息共享等功能。配電子站處在中心環節，主要任務是接受并放送信息，實現采集出線開關動作，為饋電自動化奠定基礎[2]。配電終端主要的功能是數據的采集和控制執行，同時還具備了數據傳輸等功能，能夠對系統設備進行檢測，實現信息反饋。

圖1 配電網系統接線

通信設備的配電設計依照整個通信系統的功能需求分為三個層次，考慮到電力調度中心和中心變電站的系統通信在生產中已經實現，因此配電網主站和配網子站的配合需要在原來的線路上進行，以節省建設費用。依照設計需要，現場終端和配網子站應具有自愈功能，為了實現后期配電網的自動化設計和功能擴展，采用光纖通信方案。具體而言，先在每個分段開關FTU單元處加裝光modem，使公網和調度中心具有相同IP的主機服務器，在配電變壓器TTU單元增加GPRS通信模塊。目前開發的配電網通訊方式均是采用總線型連接，數據包傳輸功能由專用的通信芯片完成，采用屏蔽雙絞線來作為通信媒介。目前我國變電站使用的產品以及通信規則還沒有統一，單元層裝置和上位機之間的數據交換采用援助系統通信規則，應用數據式傳感器分別測量電壓。

環路通信的配置在物理層次結構上與管線通信方式類似，但是從環路角度來看，其他各聯絡站只有通過軟件層才能成為聯絡主站。為防止光纖終端設備出現故障而出現通信中斷，采用雙光纖自愈網的設計結構。

主站系統包括數據庫服務器、監控業務臺以及前置機等設備，系統將服務器、前置機等網絡硬件設備同時裝設雙網連接結構，提高了數據傳輸的安全性；并采用太網結構，支持雙控制器以及熱插撥硬盤，以提高系統的可靠性和硬件擴展能力。配電網自動化終端設計采用低頻載波技術，包括電量綜合知識分析儀、GPRS網絡服務通信網、管理主站系統以及用戶抄表系統，基本段元是遠程終端，依照監控對象的不同分為終端RTU、線路配電開關監控終端等。線路監控終端由于監控對象的不同，在實際的設計中還需要根據具體情況進行取舍，故障檢測能夠配合DAS主站完成設備的自動化故障管理。FTU采集的故障信息主要包括故障歷時、電壓值以及故障電流等，簡化了保護設備的機械結構，在中性點非有效接地網中，能夠通過檢測單相接地故障確定接地點的位置。

饋線自動化（簡稱FA）能夠快速地判斷故障所在，把故障區段隔離出來，減少停電范圍，是配電設計網主站一個子系統。FA系統可以分為遠方遙控式和當地控制式二類，本文所論述的為生產基地的本地控制方式，由兩部分組成，控制器主要是控制荷載電流的開斷，變壓器檢測電壓信號的變化。繼電保護系統實現電網設備和二次保護線路的統一建模，最大限度地提供有效的信息，主要功能包括遠程監視、專業管理，通信以及系統維護等功能。本文設計的配電網系統經過油田生產基地的試運行，收到了很好的應用效果，能夠解決電能輸送不穩定的問題，實現了三遙功能以及數據的實時傳輸和處理功能。在電力安全方面，對于故障類型和故障分析能夠做出充分的論證，對電網出現的故障采用了SCADA技術進行處理，提高了工作效率，可保證油田的正常生產。

[1]張小寧．勝利油田配網自動化數據采集終端裝置的研制與應用[J]．電氣應用，2009，28（10）：24-27.

[2]徐燕君．油田礦區生產基地消防用電設備的配電設計[J]．油氣田地面工程，2013，32（6）：94-95.

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.040