海上石油平臺電力系統的保護分析

余學清

(中海石油(中國)有限公司上海分公司,上海 200030)

海上石油平臺電力系統的保護分析

余學清

(中海石油(中國)有限公司上海分公司,上海 200030)

近幾年,在經濟迅速發展下,能源需求量大幅度上升,其中對石油能源的需求量逐年增加,海底石油開采具有越來越重要的作用。而為了保證海底石油開采的正常、有效運行,必須要確保海上石油平臺電力系統的安全、穩定運行,海上石油平臺電力系統保護的重點是繼電器的保護,建立合理的繼電保護配置,提高電網運行的穩定性、安全性,降低電網事故的發生。本文主要分析海上石油平臺電力系統的保護措施。

海上 石油平臺 電力系統 保護

海上石油平臺供電系統是一個獨立的電力系統，電力系統的發電機容量通常較小，而且配電網絡也不長，但是對電網的品質要求比較高。所以發電機、供電線路等具有較大的故障或者正常電流，電力系統的動態負載較多，大型負載的啟動與卸載都會對系統動態性產生較大的影響，導致設備出現故障，影響電力系統的正常運行。為了防止類似問題出現，必須對海上石油平臺電力系統實施有效的保護，保障電力設備的正常運行，提高電力系統的安全性。

1　海上石油平臺電力系統概括

海上石油平臺工程的順利運行需要有一個完整、可靠的電力系統作支撐，為海底石油開采提供充足的電力。海上平臺石油電力系統主要由配電設備、發電設備以及負載設備等裝置系統組成，系統的連接按照平臺具體情況選擇合適的方式科學、合理的連接，以便為海上石油平臺提供所必須的電力能源，完成系統的各項配置和傳輸。在實際生產運行中，海上石油平臺生產活動中開采石油與工作船體之間一般通過海纜進行連接，平臺的整體電力系統電源裝置主要是通過發電機設備提供電能。與海上石油平臺系統相關的用電設備和船體是其整體系統負載的電能提供者，所以，對平臺電力系統的保護工作非常重要。

2　海上石油平臺電力系統保護配置

海上石油電力系統的保護是保障平臺各項工程順利進行的重要系統，直接影響海底石油開采工作能否正常開工，所以，必須做好平臺電力系統的保護，提高電力系統運行的穩定性與安全性。海上石油電力系統與地面電力系統的保護具有較大的不同，首先我們從電力系統各項設備中分別分析。

2.1發電機的保護

發電機是海上石油電力系統重要組成部分，相當于系統的電源，它與地面電網不同，它的接入電網呈輻射狀，一旦發生故障，所有船體和整個平臺都會陷入癱瘓。發電機異常運行的表現主要有:外部短路導致的定子繞組過電流、三相對稱過負荷、定子繞組過電壓、發電機負序過電流和過負荷以及發電機逆功率等。

在海上平臺電力系統運行過程中如果發電機的調壓器或者是外部出現短路，系統會因為強大的短路系統降低發電機的電壓，如果發電機長期處于低壓狀態，系統中的過電流容易使發電機發熱，加速發電機繞組的老化和絕緣損壞。進而影響發電機的正常運行，使發電機出現突然甩負荷，發電機內部轉子速度加快，電壓升高，電力系統中的照明設備就會被損壞。這種情況的解決一般可以采用兩段保護，第一段是使發電機的電壓控制在85%-110%范圍內的額定電壓時，使系統自動裝置發出報警信號;第二段保護是發電機的電壓在70%-120%范圍內時，設置系統自動跳閘，并做好應急發電機的應用。

2.2變壓器保護配置

變壓器屬于一種靜止電器，是電力系統中重要的供電元件，它主要是通過電磁感應將一種電壓、電流的交流電流轉換成另一種電壓、電流的電能。變壓器一旦出現故障會對整個海上石油電力系統的正常運行帶來較大的影響。而且大容量電費變壓器購置時比較昂貴，所以在使用的過程中應該重點保護。

變壓器故障一般分為內部和外部兩種形式的故障類型，內部故障一般有接地短路、繞組相間短路以及匝間短路，這些故障比較危險，容易引起絕緣物質的激烈汽化，加速變壓器的燒毀，甚至引起爆炸事件。變壓器故障要及時處理。變壓器的外部故障主要是套管和引線發生接地短路或者相間短路，進而導致變壓器外殼破損、漏油等。變壓器不正常運行狀態主要表現為因為種種原因導致的過電流和中性點過電壓;由于電壓負荷超載引起的漏油和油面降低的癥狀。這類問題的解決可以在變壓器主保護層采用縱聯差動保護，然后根據從實際情況配置過電流保護，需要注意的是由于海上平臺電力系統所有變壓器容量較小，所以只能配置一種過電流保護。

2.3電動機保護分析

電動機是海上石油電力系統用于用于生產的主要負載，電動機的主要功能是把電能轉化為機械能，以便驅動海上平臺系統各種機械和裝置的驅動，所以電動機如果出現故障會給電力系統帶來較大的影響。電動機在運行過程中主要故障表現為單相接地、相間短路以及一相的閘間短路。其中相間短路會導致電動機嚴重破壞，降低供電網的電壓，影響電動機正常工作;另外，高壓電動機的供電網絡的中性點一般是絕緣的，所以單相接地對發電機電流的影響比較小，一般情況下只有接地電流大于5A時，才會對釘子鐵芯產生危害，這是需要安裝專門的接地保護而且要動作與跳閘。電動機的匝間短路不僅會影響電動機正常運行，而且會增大電流，電流增大的程度與短路的匝數呈正比，甚至會導致電動機一相線圈全部短路。電動機的主要故障表現是電動機轉速下降，電源電壓難以恢復這類故障的解決方式是保障好重要電動機的自啟動功能，裝設低電壓保護系統，另外，在電動機上安裝段容器以及真空接觸器組合開關，以便更好的保護電動機。此外，因為海上石油電力系統容量比較小，電壓等級比較低，所以其發電機不能滿載運行，供電網絡一般成輻射狀，沒有自動中和閘裝置，所以在做發動機保護設置時要根據其特點合理配置，以便提高平臺電力系統安全運行環境。

3　結語

總之，海上石油平臺電力系統保護工作是一項重要的工作項目，工作中必須認真、謹慎，有責任心，做好各種電力設備的維修與維護工作，針對比較容易出現故障的地方，要進行重點保護，降低故障發生率，確保海上平臺電力系統的穩定、安全運行，為我國海底石油開采提供充足的電力能源。

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