石油鉆井發電機組供電線路切換裝置的規范化改造

侯海龍 王斌 潘躍明

摘要：石油鉆井行業，根據鉆機類型，配備不同功率的發電機組，但隨著井場自動化用電設備的不斷增加，用電負荷節節攀升，設備初期配置的發電機，已經無法滿足鉆進中后期用電負荷的需求。公司從設備綜合利用的角度出發，統一調配300KW、400KW、500KW發電機組，為30型鉆機和大慶Ⅱ型鉆機配備一臺300KW和一臺400KW的發電機組，40型機械鉆機配備的一臺400KW和一臺500KW的發電機組，基本滿足現場用電的需求。但機組重新配置后輸出電源線連接方式沒有變化，仍是沿用并機發電房配電柜， 兩臺號發電機輸出電源線都接入發電房配電柜內的塑殼斷路器的輸出端，無論哪臺發電機運行，另外一臺的端子都帶電，容易發生危險，兩個發電機任意一個斷路器在正常使用中發生故障時，需要整個施工現場停電進行維修，嚴重影響鉆井施工的正常進行。依據Q/SH1020 2144-2012《鉆井井場電氣安全技術規范》，此類現場用電設備存在較大安全隱患，針對此現象，我們制定了整改方案，對發電機輸出電源線接線方式進行了規范化改造，保障生產正常運行。

關鍵詞：發電機；切換裝置； 規范化改造

勝利油田內部市場，鉆機配置以40型機械鉆機居多，占到鉆機總量的50%以上，鉆機配套時多數選用能夠實現并機的兩臺400KW發電機組，設備使用初期發電機組單機運行和并機運行完全可以滿足，鉆井施工初期和中后期的用電要求，但隨著發電機組性能參數差異加大；發電機發生故障需要進廠修理；替換的發電機與并機控制系統不匹配；并機控制系統穩定性下降、易損壞、維修成本高等種種原因，多數配置并機系統的發電機已不能實現并機。

一、發電機組供電線路切換裝置現狀

現場40型機械鉆機配備的發電機組，使用并機發電房配電屏，是兩臺發電機房內都有一套并機配電柜，一臺發電機正常運轉供電后，需要增加供電量時啟動另一臺發電機，當第二臺發電機的頻率和電壓與第一臺發電機頻率、電壓相同時，控制儲能開關動作實現自動并機。兩臺發電機的輸出電纜接是通過一個發電機斷路器接到電控房內的，所以在這種并機發電機組供電線路切換裝置上，無論哪臺發電機運行，另外一臺斷路器的接線端子始終都帶電，容易發生危險，兩個發電機任意一個斷路器在正常使用中發生故障時，都必須全井場停電進行維修，嚴重影響鉆井施工的正常進行。

二、規范化改造方案

（一）能并機運行的發電機組供電線路切換裝置規范化改造方案

針對仍然使用能并機的兩臺400KW發電機組控制屏規范化改造方案，目前40機械鉆機電控房只設置了兩路電源輸入，一路是發電機輸入，一路是節能發電機輸入，所以兩臺能并機的發電機和兩臺不能并機的發電機，兩臺發電機的輸出電纜都是并列安裝在一臺發電機控制柜后再輸出到電控房的，這種線路切換裝置要完全符合井場用電安全規范，又要能使兩臺能并機的發電機還能實現并機，兩臺發電機之間的并機電纜必須保留，在1號發電機通往2號發電機控制柜內的斷路器的之間加裝一個斷路器，斷路器下端接1號發電機并機電纜，斷路器上端與2號發電機輸出并在一起，另外在1號發電機控制柜內需要再單獨加裝一個斷路器，將進線并在蓄能開關下部，輸出使用節能發電機的電纜及進線端子與電控房連接，（40型機械鉆機配備的節能發電機，由于受柴油機轉速波動影響，節能發電機的電壓非常不穩定，嚴重影響變頻設備和LED照明系統，所以各隊的節能發電機已經不再使用，這樣節能發電機的電纜可以用在這次規范化改造上）。電控房控制柜內設置有發電機供電與節能發電機供電互鎖閘刀，使用節能發電機供電時發電機的閘刀斷開，使用發電機供電時節能發電機閘刀斷開。這樣就完成了還能并機發電機組的規范化改造。整個改造電控房內未做改動。

1、能夠并機運行的發電機組規范化改造后第一種發電狀態

單獨使用1號發電機時，把通往2號發電機的并機線路斷路器斷開，合上新增加的斷路器，1號發電機新增加的輸出電纜通過電控房節能發電機的進線端子接入電控房，通過互鎖閘刀扳至節能發電機位置單獨為全井供電。此時2號發電機控制屏內處于安全無電狀態。完全符合《鉆井井場電氣安全技術規范》要求。

2、能夠并機運行的發電機組規范化改造后第二種發電狀態

單獨使用2號發電機時，把1號發電機并機線路新接入的斷路器斷開，1號發電機控制屏內也處于安全無電狀態了，2號發電機輸出電纜接入電控房發電機進線端子，通過互鎖閘刀扳至發電機供電位置單獨為全井供電。此時1號發電機控制屏內處于安全無電狀態。也完全符合《鉆井井場電氣安全技術規范》要求。

3、能夠并機運行的發電機組規范化改造后第三種發電狀態

兩臺發電機并機使用時，把1號發電機控制屏內新接的斷路器斷開，把2號發電機控制屏內新接的斷路器合上，其他并機操作仍然按照改造前操作執行。兩臺發電機并機后通過2號發電機輸出電纜接入電控房發電機進線端子，通過互鎖閘刀扳至發電機供電位置并機為全井供電。并機運轉期間，兩臺發電機組控制屏內處于正常有電狀態。

（二）不能并機運行的發電機組供電線路切換裝置規范化改造方案：

不能實現并機運轉的發電機組改造分兩部分，一部分按照井場安全用電規范解決發電房控制屏內斷路器接線端子帶電問題；一部分解決不更換 大功率500KW發電機，兩臺400KW發電機滿足鉆進中后期負載需求的問題。

1、 不能實現并機運行的發電機組安全用電規范改造

只需將兩臺發電機斷路器之間的并機連接線拆除，把沒有與電控房連接的發電機斷路器輸出接線端子與節能發電機端子之間連接好，兩臺發電機單獨或同時運轉時，發電機控制柜內互不影響，達到了井場安全用電的規范要求。兩臺發電機可以通過電控房內的互鎖閘刀單獨給井場供電。

2、 不能實現并機運行的400KW發電機組滿足負載需求的改造

不能并機的單臺400KW發電機在鉆進施工用電負荷較大時，已無法滿足全井的用電需求，全井用電設備遠遠大于400KW的功率范圍，從用電的設備功率大小分析，把功率較大的電動轉盤的母排與井場用電的母排分開，單獨控制，一臺發電機帶電動轉盤，一臺發電機帶井場用電設備，井場的用電負荷合理的分配到兩臺400KW發電機組上，兩臺400KW發電機也滿足鉆進中后期負載需求的問題。

三、安全性與經濟性分析

通過對井隊的兩臺400KW電機組供電線路切換裝置規范化改造，首先避免了觸電安全隱患，能并機運轉的井隊，根據鉆井工況可以隨時選擇單機運行還是并機運行。不能并機運轉的井隊，由于合理的分配負載，兩臺400KW發電機滿足了40型鉆機的負載要求，不用重新配置大功率發電機；在電力負荷較大時時需要兩臺發電機同時運轉，但兩臺發電機負荷適中，燃油消耗與一臺500kw大功率發電機滿負荷運轉消耗的柴油相差無幾。改進后兩臺400kw發電機處于中負荷運轉，故障率下降，使用壽命得到延長。本次改造費用平局在1.5萬元左右，重新配置一臺500KW發電機組至少需要70萬元左右，經濟性顯而易見。

四、結論

經過井場安全用電規范化改造，既避免了觸電安全隱患，又在現場實踐中總結出一套經濟價值可觀的電控房改造方案。在現有設備情況下，只增加1.5萬元的改造費用，就能較好的解決現場發電機的使用不均衡問題，既保障了安全生產，又為公司節約了大量資金。