油田生產現場機電設備意外啟動的原因與防范

辛立旺

（山西離柳焦煤集團有限公司， 山西 孝義 032302）

引言

油田機電設備可以大大提高油氣生產效率，在油田開發中起著非常重要的作用。機電設備能夠將電能轉化為機械能，從而取代一部分人工勞力，具有使用分散、種類復雜、數量多、啟動方法多樣的特點。在油田日常開發生產中，受到機械故障、運行異常、人為損壞、第三方破壞等影響，時常會產生機電設備意外啟動的情況，嚴重時會造成施工人員的生命財產安全。

1 油田生產現場機電設備意外啟動的原因

1.1 機電自身因素造成設備意外啟動

機電設備控制電纜由于自身的質量不達標，在使用一段時間之后控制電纜芯線出現了短路問題，機械啟動不受“啟動按鈕”的控制，從而出現自動啟動情況；設備控制電纜由于沒有按照相關規定進行敷設，包括深埋度不夠、電纜缺乏保護磚塊、中間接頭沒有處理好、沒有配置保護套管、與其他電纜設施纏繞、距離高溫距離過近等，這些都會造成電纜線芯之間的絕緣，使電阻下降造成短路，從而引發自動啟動；部分機電設備的啟動按鈕采用了復位彈簧回力激勵，在按下停止按鈕時，出現彈簧復位不到位的情況，再加上受外界因素的影響，比如溫度變化、振動等，嚴重影響下彈簧突然復位從而導致啟動按鈕觸頭狀態出現變化，致使機械設備意外啟動；在智能化時代下，很多的機電設備都設有自動啟動、暫停的功能，例如雙容積分離器配套的齒輪泵等，由于自動控制系統造成設備意外啟動[1]。

1.2 人為因素造成設備意外啟動

現場工作人員在日常操作中誤動啟動按鈕，從而造成意外啟動問題；施工現場的機械設備在沒有清楚的標注或掌握不清的情況下，憑借個人主觀判斷錯誤，誤按啟動按鈕，從而出現非預期的設備啟動；在機電設備日常養護當中沒有切斷總電源，沒有在總電源控制開關位置懸掛警示標牌，缺少工作人員監護，導致一些不知情的工作人員出現誤操作；在一些隱性位置啟動機電設備時，沒有清楚地看到是否有人操控設備、設備工況是否良好，武斷按下啟動按鈕造成設備啟動；外界因素對機電設備電纜造成損害，比如重機械運行損傷電纜造成短路等，從而出現誤啟動；在配電室進行設備檢修過程中，誤觸控制機電設備的主電路。

2 油田生產現場機電設備意外啟動的防范

通過分析A油田生產現場機電設備意外啟動的原因可知，要想降低誤啟動幾率，需要從技術層面和人為因素層面出發。

2.1 更換啟動形式

A油田地設6 kV配電室，選用12臺KYN28A型高壓開關柜向通風機配電，其中所用變壓器柜兩臺（變壓器選用6/0.4 kV 80 kVA干式變壓器）用于向380/220 V低壓負荷供電；兩回6 kV電源引自油井工業場地35 kV變電所6 kV母線不同母線段，一回工作，一回備用。該系統主要采用了變頻啟動方法，風機內部裝設了防爆型電機，主通風機平臺和配電室也配備了防雷、防靜電、防火的措施。局扇供電設置了兩臺局扇專用移動變電站，型號是KBSGZY-T-315/6 6/1.2 kV，主要作用于局扇電源，實現了“三專”供電形式。掘進工作面主要采用風電油氣閉鎖開關，用作風電閉鎖和油氣電閉鎖[2]。在局扇控制面采用了隔爆型雙風機組合的真空啟動器，這樣即可實現雙風機、雙電源的供電系統。但是該方法在實際應用中由于缺乏靈活性，會偶爾出現誤啟動的情況，嚴重影響施工安全，通過多方的調節和分析，最終將現有方案進行更改。

現行幾點設備運行主要是在掘進工作面局扇上設置兩臺專用移動變電站，其型號為KBSGZY-T-500/6 6/1.2 kV，用作局扇電源，通?？梢詫崿F“三?！惫╇姟Ｔ谟途ぷ髅娌捎昧孙L電油氣閉鎖開關，主要是用于風電閉鎖和油氣閉鎖[3]。更換設備啟動器，采用隔爆型雙風機組的真空電磁啟動器，從而實現雙風機、雙電源的形態。通過調整可以將變電站的變壓器容量從315 kVA變為500 kVA。不僅可以降低機電設備的誤啟動幾率，同時還能夠提供更高的電能。

2.2 通過引入不同母線段選擇井筒電纜

不同油田井下的電纜回數不同，以常見的四回為例，通過引入地面35 kV變電所6 kV不同母線段，引至井下主變電所。這樣即可保證井下兩回電纜正常運行，剩余兩回主要是備用，如果電纜出現故障或短路，即可迅速將另外兩回電纜投入使用，這樣可保證線纜正常運行，避免在短路故障時出現誤啟動情況。變電所母線是單母線三段接線形式，并設置兩臺聯絡用的高爆開關，電纜主要選擇交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，并沿著井筒敷設[4]。

為了能夠降低誤動幾率、提高施工安全，可以對上述線纜系統進行進一步完善。將線纜增設到5回，并引起地面上35 kV變電所6 kV不同母線段，延伸到回電纜中，這樣就會同時下入三回電纜，其中的兩回正常運行，一回備用。如果運行兩回中的一回出現故障即可讓備用線纜運行，保證機電設備運行負載正常。變電所墊木采用單母線三段連接法，并在兩臺聯絡中安裝高爆開關，其余井下電纜都采用交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，長度為2.5 km，兩回電纜都沿著行人斜井井筒敷設，一回沿著住斜井井筒敷設。剩余兩回采用交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，長度為2.0 km，將電纜沿著行人斜井井筒延伸到主變電所的高爆開關中，這樣即可形成專用移動供電形式，除了可以提高供電的靈活性外，還可以避免電纜、井筒損壞而出現啟動問題。

2.3 提高電壓質量

中央變電所最初是采用了1.2 kV配電裝置、KBZ型隔爆型真空饋電開關，其中配置一臺型號為KBSG-800/6 6±5%/1.2 kV的變壓器，并在KBZ采用了防爆真空饋電開關，無極繩絞車等及照明用電采用了1.2 kV電源供電，中央變電所向主水泵房變電所供應兩回6 kV電源。雖然理論上此配電形式較為理想，但是壓力不穩定，在用電高峰期容易造成機電設備意外關閉和啟動的情況。

通過將1.2 kV配電裝置采用KJZ型隔爆型真空饋電開關的形式即可提高電壓質量。采用二代變壓器，型號為KBSG2-T-800/6 6±5%/1.2 kV，同樣設置隔爆型真空饋電開關，主排水泵房主要是采用6kV電源供電，同時也負責730膠帶機頭、4號煤膠帶機頭移變用電。這樣可以進一步穩定1.2 kV電源電壓，除了可以實現照明用電外，還可以用作其他方面，比如應急用電等。避免因為電壓不穩的問題造成意外啟動[5]。

2.4 選用合理的真空斷路器

按照最為常見的機電系統為例，主要采用110 kV變電站35 kV母線側短路容量按無窮大進行計算，短路電流取最大運行方式，基準容量為100 MVA。重點短路點為35 kV變電站6 kV母線、油田生產現場地變電所6 kV母線、井下變電所為6 kV母線工業場地變電所，所應用的短路參數為X、短路電流Id、Isc（三相短路暫態電流沖擊值=2.55Id）、Isy（三相短路暫態電流有效值=1.52 Id）。

本油田工程線路單相接地容量是IC=10.9 A，結合相關電力設計規范要求，6 kV系統單相接地故障電流限制在10 A以內。這就需要在油井35 kV變電所6 kV母線段設置消弧線圈補償裝置，從而限制了單相接地電容電力。通過實踐表明，MHK-180型消弧線圈補償裝置的標準調整范圍是3～50 A；結合短路電流計算和開關柜電氣配置，斷路器可以選用ZN23-40.5/1600,31.5 kA型真空斷路器；6 kV選用ZN65-12/630,20kA型真空斷路器即可滿足控制短路的要求。

2.5 加強對人為因素的控制

除了上述技術性的意外啟動因素外，還需要加強工作人員管理工作，加強崗位人員的安全培訓工作，充分掌握各類機電設備的安全風險，并落實相應的安全防范措施。定期對電纜絕緣電阻展開檢測，如果通過技術手段無法調整電阻值，則需要將其更換。新電纜必須要做好質量把關工作，在敷設當中做好保護，保證電纜絕緣性能良好，敷設線纜過程中需要避開容易受到機械操作的區域，并按照電纜敷設標準執行。定期檢查對機電設備啟停按鈕的彈簧復位工作。對于已經停運的設備來說，需要及時將變電站的電閘切斷，并設立警示牌，派專人進行監護，在機電設備拆除過程中，要在完全斷電的條件下進行，將設備兩端的電纜拆除。同時采用防誤動措施，采用封閉按鈕或拆除啟動電路的方法，避免出現誤啟動。

3 結語

機電設備是油田生產中不可或缺的機械設備，為了能夠減少機電設備誤啟動問題，必須要做好完善的防護措施，加強技術層面的改進工作，包括平穩電壓、合理選擇電纜、控制電流、調整啟動形式等，并最大程度上降低人為因素的影響，保證油田開采安全。