并聯電抗器在長距離海纜供電中的應用

張清偉

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

并聯電抗器在長距離海纜供電中的應用

張清偉

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

海洋石油開發中一般在中心平臺設置電站，通過海底電纜給井口平臺供電，隨著開發規模不斷擴大，長距離海纜應用越來越多，有些海纜長度達30km。海纜空載或輕載合閘瞬間線路電容充電功率很大，導致海纜末端電壓升高，嚴重時會損傷或擊穿海纜；文昌13-6項目在海纜末端平臺設置并聯電路器，與海纜直接連接，補償長距離輸電線路的容性充電電流，抑制工頻過電壓，保證線路的可靠運行，達到海纜保護的目的。

海纜；并聯電抗器；過電壓

Abstract：Offshore oil is usually installed in the central platform power station，through the submarine cable to the wellhead platform power supply，with the development scale continues to expand，more and more long-distance cable applications，some cable length of 30km.Cable submarine no load or light load closing moment Line capacitor charging power is very large，resulting in submarine cable terminal voltage increases，serious damage or breakdown of the submarine cable；this project（Wenchang 13-6 project）in the submarine cable terminal platform Parallel circuit breaker，direct connection with the sea cable to compensate for longdistance transmission line capacitive charging current，inhibit the power frequency over-voltage，to ensure reliable operation of the line to achieve the purpose of submarine cable protection.

Key words：sea cable；parallel reactor；overvoltage

海洋石油平臺供電的一大特點就是集中供電，即在中心平臺設置發電機組，通過海底電纜供電至附近井口平臺。隨著周圍邊際油田的開發，海洋石油規模不斷擴大，長距離海纜供電情況也越來越多。海上油田群電力系統與陸地電力系統有著很大的區別，海上油田群電力系統一般采用單電源供電系統，整個供電系統比較薄弱，容易受到各種因素的干擾，供電可靠性得不到保障，同時，電力通過長距離海纜傳輸到各個井口平臺，長距離海纜的投切等操作和運行情況給電力系統帶來了一系列問題，尤其是空載或輕載合閘瞬間海纜末端電壓升高過大，嚴重時會損傷或擊穿海纜，而海纜的投資、維修成本高、維修周期長，這些都嚴重影響油田的安全生產。

文昌13-6油田屬于傳統的邊際油田開發，海洋石油116電站通過海纜給文昌19-1平臺和文昌14-3平臺供電，文昌14-3平臺通過18km（26/35kV電壓等級）給海纜文昌13-6平臺供電?？紤]到18km海纜長度較長，通過在文昌13-6平臺設置1臺干式鐵芯并聯電抗器與18km海纜直接連接，抑制系統末端電壓升高和工頻過電壓的產生。

1 并聯電抗器作用

空載電纜線路中存在電容效應，引起線路末端電壓過高，線路越長，線路等值電容越大，同時線路末端工頻電壓升高的越大，除此，還可能會引發線路供電損耗大，同期困難等問題。并聯電抗器主要作用如下：

1）減輕空載或輕載線路上的電容效應，以降低工頻過電壓。輸電線路上的損耗有線路電抗產生的感性無功消耗和線路對地電納產生的容性無功損耗（又稱充電功率），充電功率與線路的電壓平方成正比。在高壓線路上這部分功率就很大并有可能超過線路本身電抗所消耗的感性無功，尤其是線路輕載時，負載及線路本身的感性無功消耗小于其對地電納產生的充電功率就會產生線路末端電壓升高的情況，使線路首端電壓高于電源電勢，這也會造成工頻過電壓。為限制工頻過電壓，在線路末端安裝并聯高抗可以抵償線路的部分或全部充電功率，從而降低線路的過電壓水平。

2）改善長距離輸電線路上的電壓分布，在線路末端設置并聯電抗器可以補償線路部分或全部對地電納，減小線路與外部系統的無功交換。

2 并聯電抗器原理

并聯電抗器原理主要是利用電感線圈的電磁感應原理，即導體通電時周圍一定空間內會產生磁場（電感），其具有抑制電流變化的作用。單條長直導體的電感較小，所產生的磁場不強，把大量的導線制作成螺線管形式，同時在螺線管中插入鐵心，增加磁場的效應。把具有電感作用的繞線式的靜止感應裝置稱為電抗器，其結構主要是由鐵心和線圈組成。

電抗器又分串聯電抗器和并聯電抗器，串聯電抗器的主要作用是抑制高次諧波和限制合閘涌流，防止諧波對電容器造成危害，避免電容器裝置的接入對電網諧波的過度放大和諧振發生。并聯電抗器，一般接在超高壓輸電線的末端和地之間，常用于無功補償作用。

3 工程方案

文昌13-6平臺供電由文昌海上油田電站經18公路海底電纜提供，海纜從導管架上來后經海纜箱進入35kV高壓盤，高壓盤再經變壓器到400V低壓盤給各設備用戶供電。35kV高壓盤共3面，分別是海纜進線柜、電抗器柜和變壓器柜。在文昌13-6平臺海纜進線柜和電抗器出線柜都為35kV高壓柜，采用母排連接，合分閘及保護等控制電源采用UPS。

具體操作程序為：海纜合閘送電前先把電抗器柜合閘（高壓柜已設置聯鎖），讓海纜實際與電抗器連在一起，然后再給海纜送電，補償海纜的容性電流，抑制工頻過電壓，達到海纜保護的目的；同時，隨著井口平臺設備負荷的不斷調整，電抗器對于輕載情況下的穩壓有很大作用。

本項目采用順特電氣設備有限公司提供的樹脂絕緣干式鐵芯并聯電抗器，硅鋼片采用有取向優質硅鋼片，外置IP23防水外殼，外殼采用高壓靜電噴漆，達到海上“三防要求”。配置1臺多點智能溫控器，檢測繞組及鐵芯溫度探頭，測溫元件為PT100，控制點溫度出廠時設定為90℃風機啟動，80℃風機停止，140℃超溫報警，150℃超溫跳閘，并配置溫控器故障、高溫報警、超高溫跳閘、風機啟/停和RS485接口。該干式鐵芯并聯電抗器經過繞組電阻測量、絕緣電阻測量、耐壓試驗、電抗值測量、損耗測量等一系列出廠檢驗，得到中國船級社認可，安裝調試后運行情況良好，海纜投切過程電壓波動比較平穩，消除海纜中電容效應和對油田電網無功補償效果好，有效降低電網損耗，提高輸電能力。

4 結束語

海上平臺長距離海底電纜中使用并聯電抗器，不僅抑制投切海纜導致的工頻過電壓，同時對提高油田電網系統穩定性大有幫助，該做法值得推廣。

Application of Shunt Reactor in Long Distance Submarine Cable Power Supply

Zhang Qing-wei

TN820.15

A

1003–6490（2017）09–0027–01

2017–06–10

張清偉（1981—），男，廣東湛江人，工程師，主要從事海洋石油相關工程項目的技術及管理工作。