普光氣田集氣站場供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可靠性分析

李廷國 吳振亞 何玉英 徐向輝（中原油田普光分公司采氣廠 四川達(dá)州 636156）

一、概述

普光氣田作為高含硫化氫氣田，采輸?shù)奶烊粴庵泻?5%左右H2S氣體，一旦發(fā)生泄漏事故，將導(dǎo)致重大安全事故，引發(fā)嚴(yán)重的社會(huì)影響。因此，為了保證采輸氣作業(yè)的安全可控，普光氣田設(shè)計(jì)時(shí)，采用了SCADA系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。該系統(tǒng)內(nèi)火氣管理系統(tǒng)及緊急關(guān)斷系統(tǒng)保證了氣田隨時(shí)處于受控狀態(tài)。因此，保證站內(nèi)各個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備可靠、平穩(wěn)供電是關(guān)系到站場生產(chǎn)能否平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。

二、用電負(fù)荷分類

集氣站采用了SCADA系統(tǒng)監(jiān)控氣井生產(chǎn)、各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備及儀表安全、可靠、平穩(wěn)運(yùn)行；設(shè)置了井口控制柜及加熱爐，同時(shí)在放空管線及輸氣管線上設(shè)置了自動(dòng)放空閥及緊急關(guān)斷閥，還有安全儀表系統(tǒng)、火氣系統(tǒng)等安保系統(tǒng)；在火炬塔底安裝了雙電源回路的火炬點(diǎn)火盤，隨時(shí)對(duì)火炬火焰進(jìn)行檢測，并在需要時(shí)及時(shí)多次重新點(diǎn)火；同時(shí)配置了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，各系統(tǒng)24小時(shí)運(yùn)行。以上各系統(tǒng)均屬于一級(jí)負(fù)荷。其他如緩蝕劑加注撬塊、甲醇加注撬塊，火炬分液罐罐底泵等撬塊設(shè)備屬于二級(jí)負(fù)荷，其余為三級(jí)負(fù)荷。一、二級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)為50kW左右。

三、供電電源

1.主電源

普光氣田各集輸站場均分布在野外山區(qū)，主電源引自站外的35KV高壓輸電線路。主電源進(jìn)入站場后先經(jīng)過高低壓配電室內(nèi)的35kV高壓環(huán)網(wǎng)柜、再由容量為35/0.4kV 125kVA的干式變壓器進(jìn)行降壓后進(jìn)入低壓配電柜，最后由低壓配電柜的各個(gè)回路分別給站內(nèi)的各個(gè)負(fù)荷供電。

2.備用電源

集氣站內(nèi)安裝有一臺(tái)額定輸出功率66kW的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組作為備用電源，當(dāng)市電檢維修或者故障停電時(shí)，經(jīng)低壓配電柜內(nèi)的雙電源自動(dòng)切換裝置自動(dòng)或者手動(dòng)切換到發(fā)電機(jī)組供電回路，由發(fā)電機(jī)組運(yùn)行給站內(nèi)的主要負(fù)荷供電。

3.應(yīng)急電源

集氣站內(nèi)安裝有兩臺(tái)IP 30kVA并聯(lián)熱備冗余的不間斷電源UPS裝置，單臺(tái)備用時(shí)間為30分鐘，主要是給站內(nèi)一、二級(jí)負(fù)荷供電，當(dāng)主電源（市電）發(fā)生故障或者停電時(shí)，為了保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，UPS靠電池放電給一、二級(jí)負(fù)荷供電。另外，在主電源和備用電源切換過程中（切換時(shí)間約20秒），UPS作為不間斷電源保證一、二級(jí)負(fù)荷不掉電，起到了應(yīng)急保安電源的作用，如果一、二級(jí)負(fù)荷瞬間掉電就會(huì)發(fā)生站場一級(jí)或者二級(jí)關(guān)斷事故，導(dǎo)致關(guān)井停產(chǎn)事故，影響正常生產(chǎn)。

4.雙電源自動(dòng)切換裝置

在低壓配電柜內(nèi)設(shè)計(jì)有一套雙電源自動(dòng)切換裝置。正常情況下，主電源和備用電源一用一備，當(dāng)主電源進(jìn)行檢維修或故障停電時(shí)，雙電源自動(dòng)切換裝置控制器就會(huì)立即發(fā)出起動(dòng)發(fā)電機(jī)的信號(hào)，發(fā)電機(jī)組在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)（10s左右）自動(dòng)啟動(dòng)，然后在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)（10s以內(nèi)）自動(dòng)加載，負(fù)載自動(dòng)轉(zhuǎn)向發(fā)電機(jī)組供電回路供電。當(dāng)主電源恢復(fù)正常時(shí)，若雙電源控制器選擇開關(guān)處在自動(dòng)位置，當(dāng)雙電源自動(dòng)切換裝置控制器檢測到主電源信號(hào)時(shí)，按照市電優(yōu)先的原則，就會(huì)立即發(fā)出信號(hào)迅速切換到市電供電回路供電。

5.各級(jí)用電負(fù)荷的供電措施：

①站內(nèi)一、二級(jí)負(fù)荷用電由兩臺(tái)并聯(lián)熱備冗余的30kVA不間斷電源裝置UPS供電，UPS電源的優(yōu)點(diǎn)是：1）穩(wěn)壓；2）穩(wěn)頻；3）重要負(fù)載供電的不間斷性。同時(shí)，在達(dá)到規(guī)范要求的前提下，為了保證SCADA供電的安全、可靠性，為防止UPS輸出故障，又從低壓配電柜引一路電源至SCADA機(jī)柜作為SCADA系統(tǒng)備用電源。

②三級(jí)負(fù)荷由市電供應(yīng)，集輸站場內(nèi)三級(jí)負(fù)荷主要有室內(nèi)照明、廠區(qū)照明、空調(diào)等生活設(shè)施。

四、對(duì)本方案的可靠性分析

集氣站供電的可靠性分析：當(dāng)市電供電中斷時(shí)，站場一、二級(jí)負(fù)荷暫時(shí)將由UPS裝置供電，同時(shí)雙電源自動(dòng)切換裝置在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)將負(fù)載切換至發(fā)電機(jī)回路供電，保證正常生產(chǎn)。如燃?xì)獍l(fā)電機(jī)無法正常啟動(dòng)或啟動(dòng)后電源不穩(wěn)定，一、二級(jí)負(fù)荷將由UPS裝置供電，暫時(shí)保證集氣站場的正常生產(chǎn)。如果UPS出現(xiàn)故障關(guān)機(jī)，SCADA系統(tǒng)由備用電源供電，可保證集氣站場不會(huì)因SCADA系統(tǒng)斷電而關(guān)斷。

結(jié)論

普光氣田集輸站場作為高含硫天然氣采輸?shù)脑搭^，為保證高含硫天然氣的安全采輸，對(duì)供電的可靠性、穩(wěn)定性提出了很高的要求。目前的供配電系統(tǒng)按照相關(guān)規(guī)范和生產(chǎn)實(shí)際設(shè)計(jì)了多路電源，既滿足了站場生產(chǎn)需要，又保證了某一路電源發(fā)生故障時(shí)不會(huì)造成站場一、二級(jí)關(guān)斷事故，滿足了集輸站場供電的可靠性、穩(wěn)定性要求。

[1]GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》.

[2]SH 3038-2000《石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》.

[3]劉迪先.對(duì)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的理解和應(yīng)用.標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范》.2010.9

[4]李式忠.《淺析對(duì)特別重要負(fù)荷供電方案的選擇.工程建設(shè)》.2000.9