油田轉注站注水系統電氣方案設計優化

李洪彬解魯平程娜(.中油遼河工程有限公司,遼寧 盤錦 400; .塔里木油田公司油氣工程研究院,新疆 庫爾勒 84000)

油田轉注站注水系統電氣方案設計優化

李洪彬1解魯平2程娜2(1.中油遼河工程有限公司,遼寧 盤錦 124010; 2.塔里木油田公司油氣工程研究院,新疆 庫爾勒 841000)

本文針對轉注站注水系統電氣部分進行了多方案設計，從中擇優選擇設計方案，力求做到供電安全可靠、經濟技術合理。經多方案對比后，供電方案選用預裝式箱式變電站，注水泵電機電壓選用660V。

預裝式箱式變電站;變頻器

轉注站注水系統當前安裝10kV 800kW注水泵三臺，兩用一備，負荷等級三級，由戶外35/10kV 4000kVA半封閉式箱式變電站單獨供電，注水泵直接啟動，此外站內建有35/0.4kV 2×800kVA戶內式低壓變電所1座。由于注水系統運行年限長，注水泵、35/10kV半封閉式箱式變電站等注水和電氣系統設備損壞、老化嚴重，存在嚴重的安全隱患，需進行改造。

1 電氣方案設計

(1)更換同電壓等級和功率注水泵電機，新建35/10kV變電站 根據當前注水、電氣系統運行情況和經驗，提出了方案1)：更換同電壓等級和功率注水泵，新建35/10kV變電站為注水泵供電。由于改造期間工藝要求現有注水系統不允許停運，站內位置不滿足再安裝1臺35/10kV預裝式箱式變電站的要求，因此選擇在場區外新建35/10kV變電站。新建變電站變壓器采用戶外式，依次布置為35kV配電室、2000kVA戶外油浸式變壓器、10kV配電室和變頻器室以及控制室。10kV配電室安裝10kV中壓開關柜5臺，操作電源采用50Ah直流裝置和30kVA柜內安裝的交流所用變，10kV中壓變頻器采用一拖一和一拖二方式。新建變電站與上級變電站通信采用點對點式無線上傳。變頻器散熱采用變頻器自帶機械風機。喂水泵等其他380V電機電源接自站內已建的35/0.4kV低壓配電系統。

方案1)中的設計優化：為減少工程投資，對35kV中壓進出線柜進行設計優化，電纜采用上進線形式，在保證電纜與室內屋頂的安全距離要求下，只需安裝35kV進出線柜1臺。

方案1)有以下優點：臨時過渡方便；電機電壓等級高，電流小，電機穩定，效率高，發熱量小；電纜安裝方便。但方案1)也有以下缺點：投資最高；變電站布置在場區外，占地面積大；后期設備運行維護、檢維修等工作量大。

(2)更換380V 450kW注水泵電機，新建35kV配電室和變壓器室，改造配電室 針對方案1)的缺點和現場沒有高電壓專業運行維護人員，為節省投資和運行方便，提出了低壓注水電機的方案2)：注水泵電機采用 380V 450kW共3臺(兩用一備，經工藝核算注水量滿足要求)，利用儀表間、控制室進行改造作為配電室，在儀表間北側貼臨新建35kV配電室和變壓器室。由于站內建筑防火安全距離要求，需采用干式變壓器。35kV中壓進出線柜控保電源采用UPS不間斷電源。低壓變頻器采用一拖一、一拖二方式，放置在已建的儀表間和控制室。低壓變頻器采用空調散熱。通信設計同方案1)。

方案2)有以下優點：配電室、變壓器室布置在場區內，占地較小，布置美觀；設備運行維護、檢維修、更換等方便。但方案2)也有以下缺點：35kV配電室、變壓器室位于原有電纜溝位置，臨時過渡困難，建設時間周期長；電機采用3根電纜，接線困難；電機電流大，穩定性差，效率低，電機發熱量大。

(3)更換380V 450kW注水泵電機，新建35/0.4kV預裝式箱式變電站 針對方案2臨時過渡問題，為保證在改造期間注水系統正常運行，經現場實際測量，利用已建箱變北側有限的空地，提出了方案3)：采用35/0.4kV預裝式箱式變電站。在箱式變電站內部設35kV進線柜和出線柜、1250kVA干式變壓器和380V配電回路。將低壓變頻器設置在已建儀表室和控制室內。35kV中壓進出線柜控保電源、通信設計和變頻器散熱等同方案2)。

方案3)相對于方案2)有以下優點：臨時過渡方便，施工周期短；箱變安裝在場區內，占地小，結構緊湊，布置美觀；但方案3)同樣也有以下缺點：電機采用3根電纜，接線困難；電機電流大，穩定性差，效率低，電機發熱大。

(4)更換660V 450kW注水泵電機，新建35/0.66kV預裝式箱式變電站 針對方案3)的缺點，進一步對電氣設計方案進行優化，提出了方案4)：注水泵電機采用660V，變電站采用35/0.66kV預裝式箱式變電站。不間斷電源UPS和喂水泵等其他注水系統電源采用場內已建的35/0.4kV低壓配電系統。

方案4)更好的解決了以上3個方案的缺點，并且經濟性最好，安全可靠，作為最終的設計推薦方案。

2 電氣元件選擇

(1)箱式變電站高壓側保護選擇:對于變壓器和高壓側保護選用斷路器配合綜合保護模塊，綜合保護模塊電源選用UPS不間斷電源 AC 220V。(2)660V低壓變頻器、斷路器等電氣元器件選擇：參考常用的施耐德產品，其額定工作電壓為690V，滿足本工程設備的要求，不會增加投資。(3)660V電纜選擇：電纜采用油田常用的0.6/1kV銅芯交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜，電纜導體與絕緣屏蔽層或金屬層之間額定電壓為600V，滿足《電力電纜設計規范》GB50217中的不宜低于133%的使用回路工作相電壓的要求。(4)低壓變頻器柜結構型式的優化選擇：由于450kW電機電纜采用2根并列的5芯185mm2截面電纜，開關柜下側進線返到上側接線困難，因此進行了設計優化，采用變頻器一側增加電纜格室，電纜從格室引上接到母線，通過母線接變頻器，設備結構簡單、運行檢修方便、布置美觀。

3 結語

通過認真細致的方案比選，供電方案選用預裝式箱式變電站，注水泵電機電壓選用660V，從而保證了工程的方案經濟合理、安全可靠。

[1]工業與民用供配電設計手冊.第四版[M].中國電力出版社.

[2]高壓∕低壓預裝式變電站 GB 17467-2010[M].