海洋石油平臺電力組網(wǎng)工程同期技術(shù)應(yīng)用研究

趙紅濤

摘要：隨著海上油田的滾動開發(fā)，海上電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，同期技術(shù)的應(yīng)用將會越來越廣泛，同期點的設(shè)置也會越來復(fù)雜。基于此，本文以某電網(wǎng)為例分析了海洋石油平臺電力組網(wǎng)工程同期技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：海洋平臺;電力組網(wǎng);同期技術(shù)

電網(wǎng)工程中在設(shè)計電氣主接線時，當(dāng)開關(guān)兩側(cè)出現(xiàn)不同源電源時需要設(shè)置同期點。海洋石油平臺電力系統(tǒng)隨著電力組網(wǎng)工程的日益發(fā)展，同期點已不僅局限于發(fā)電機出口、母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)等處。海洋電網(wǎng)各電站中心在何處實現(xiàn)組網(wǎng)互聯(lián)，減少并網(wǎng)沖擊，如何設(shè)置同期點可便于操作而又經(jīng)濟變得極為重要。

1電力組網(wǎng)的必要性

1.1平臺間可互供電力、互為備用，減少事故及大型負(fù)荷啟動備用容量，提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性;同時增強其抵抗事故能力，實現(xiàn)事故情況下的相互支援，最終提高電站安全水平和供電可靠性，避免因電站平臺出現(xiàn)問題造成整個平臺供電的中斷。

1.2能承受較大的沖擊負(fù)荷，如注水泵、壓縮機等沖擊負(fù)荷，從而有利于改善提高電能質(zhì)量。

1.3可減少備用機組數(shù)量，節(jié)省投資及運行維護成本。兩平臺可通過共享一臺備用電站，從而節(jié)省投資及平臺的占用空間。

2電網(wǎng)同期技術(shù)的重要性

電力系統(tǒng)同期并車三要素：頻率、電壓、相角。在電力組網(wǎng)工程實施前，海洋石油平臺電力系統(tǒng)通常為放射性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即一個電站中心平臺或FPSO設(shè)置若干臺發(fā)電機組作為電站中心，通過變壓器為低壓400V、230V系統(tǒng)供電，或通過升壓變壓器、海纜為油田群內(nèi)其他終端平臺供電。該系統(tǒng)同期點一般設(shè)置于發(fā)電機出口斷路器，同期功能由發(fā)電機控制系統(tǒng)完成;發(fā)電機設(shè)置為3臺或以上時發(fā)電機出口母線及對應(yīng)低壓400V系統(tǒng)母線一般設(shè)置為雙母線分段形式，在中、低壓系統(tǒng)母聯(lián)處設(shè)置同期點。以往同期功能通常由繼電器或PLC實現(xiàn)，通過裝置自動或人員手動調(diào)節(jié)發(fā)電機組電壓與頻率，在合適相角差角度（一般為±5°）內(nèi)實現(xiàn)合閘并車操作。

海洋平臺實施電力組網(wǎng)工程后，電網(wǎng)通常由兩、三個甚至更多的電站中心互聯(lián)而成，僅發(fā)電機出口及母聯(lián)開關(guān)具備同期功能顯然無法滿足電網(wǎng)操作的需求，必須在電站中心互聯(lián)路徑關(guān)鍵節(jié)點設(shè)置電網(wǎng)同期點，以完成各電站平臺均已起機帶生產(chǎn)的情況下電網(wǎng)的并車。而電網(wǎng)內(nèi)進行同期操作時，由于同期點兩端均已是具備一定規(guī)模的電力系統(tǒng)，為了減少并網(wǎng)的沖擊應(yīng)盡量減小合閘時兩側(cè)的相角差，以往的同期繼電器或PLC控制的相角差±5°無法完美解決，因此建議在電網(wǎng)同期點使用準(zhǔn)同期技術(shù)，安裝準(zhǔn)同期裝置，實現(xiàn)0°相角差合閘，以保證電網(wǎng)的穩(wěn)定。

3同期點的設(shè)置原則與方法

海洋平臺電力系統(tǒng)實施電力組網(wǎng)后，多個電站中心互聯(lián)，聯(lián)網(wǎng)主線路雙端各連接對應(yīng)的電站中心，因此需考慮設(shè)置并網(wǎng)同期點。

3.1雙向供電回路。同期點設(shè)置的首要原則：設(shè)置在存在雙向供電可能的回路。在海洋平臺電力組網(wǎng)工程中，多個電站中心互聯(lián)的主線路通常為35kV海纜或電纜連接（部分組網(wǎng)回路為10.5kV或其他電壓等級），其組網(wǎng)主連接線路的開關(guān)斷路器可考慮設(shè)置為同期點并安裝準(zhǔn)同期裝置，同期點同時可作為電網(wǎng)解列點，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生震蕩穩(wěn)定性遭到破壞時能迅速合理的解列為兩個或多個部分，以防止故障的進一步擴大，從而減少損失。

海洋平臺電力組網(wǎng)工程中存在大量雙向供電可能的開關(guān)節(jié)點，從實際設(shè)計角度出發(fā)，并非所有雙向供電開關(guān)均需設(shè)置為同期點，需結(jié)合電網(wǎng)操作的便利性與必要性進行考慮。

3.2考慮操作便利與供電恢復(fù)操作的原則。海洋平臺電力組網(wǎng)工程中存在多個雙向供電可能開關(guān)節(jié)點時，如何選擇其中哪個節(jié)點設(shè)置為同期點，需遵循電網(wǎng)操作的便利、供電恢復(fù)操作合理的原則。

通常海洋平臺電站中心平臺在電力組網(wǎng)實施前具備獨立發(fā)電機并供其周邊負(fù)荷平臺用電孤島運行模式，同期點的設(shè)置應(yīng)考慮盡量設(shè)置在電力組網(wǎng)連接總出口處，以達(dá)到簡化電網(wǎng)操作的目的，當(dāng)電網(wǎng)局部組網(wǎng)或由于某些故障導(dǎo)致部分電力系統(tǒng)從電網(wǎng)中解列后，恢復(fù)聯(lián)網(wǎng)時不應(yīng)有復(fù)雜的倒換開關(guān)導(dǎo)致局部暫時性失電的問題發(fā)生。

圖1

以該電網(wǎng)為例如圖1，KL3-2CEPA平臺通過③④號開關(guān)與KL10-1CEP平臺與BZ35-2CEPA平臺連接，KL3-2CEPA平臺聯(lián)網(wǎng)總出口即為開關(guān)③④，可設(shè)置為同期點。同理KL10-1CEP平臺⑤號開關(guān)與BZ35-2CEPA平臺⑦號開關(guān)同樣可設(shè)置為同期點。

BZ35-2CEPA平臺同期點設(shè)置在35kV的⑦號開關(guān)而沒有考慮設(shè)置在中壓的①至⑥號開關(guān)主要原因在于：若①至⑥號開關(guān)均設(shè)置同期裝置其效果與35kV的⑦號開關(guān)設(shè)置一個同期點作用基本相同;而投資成本與施工工作量卻增加很多，造成不必要浪費;同時若考慮將同期點設(shè)置在某一臺組網(wǎng)主變壓器兩側(cè)開關(guān)時，當(dāng)該變壓器檢修時將直接影響并網(wǎng)功能的使用。同理KL10-1CEP平臺也僅在⑤開關(guān)設(shè)置同期點，而非在①至④號開關(guān)設(shè)置同期點。

KL3-2CEPA平臺的①號開關(guān)也考慮了同期點的設(shè)置，這是由于其處于電網(wǎng)的連接中心處，需考慮兩種可能發(fā)生的情況：1）KL10-1CEP平臺與BZ35-2CEPA平臺通過KL3-2CEPA平臺35kV局部組網(wǎng)，KL3-2CEPA平臺組網(wǎng)主變壓器未投入，此時需并入電網(wǎng);2）組網(wǎng)主變壓器的設(shè)置問題，KL3-2CEPA平臺組網(wǎng)主變壓器僅設(shè)置了1臺，當(dāng)主變故障時該變壓器兩側(cè)開關(guān)跳閘則KL3-2CEPA平臺即脫網(wǎng)，而BZ35-2CEPA平臺組網(wǎng)主變壓器有3臺、KL10-1CEP平臺主變設(shè)置為2臺，多臺變壓器并聯(lián)同時故障脫網(wǎng)的風(fēng)險要比KL3-2CEPA平臺小很多，KL3-2CEPA平臺組網(wǎng)主變故障開關(guān)跳閘后KL3-2CEPA平臺需重新并入電網(wǎng)。兩種情況均為KL3-2CEPA平臺35kV已帶電，若沒有KL3-2CEPA平臺①號開關(guān)同期點，則需將電網(wǎng)重新解列通過其他同期點重新逐步并網(wǎng)，而KL3-2CEPA平臺①號開關(guān)設(shè)置同期點則可在該點并入電網(wǎng)，這是由于其處于電網(wǎng)連接中心的特殊性造成的，KL10-1CEP平臺與BZ35-2CEPA平臺則不存在該問題，因此考慮操作與供電恢復(fù)的便利則在KL3-2CEPA平臺變壓器上口開關(guān)多設(shè)置了一個同期點。

結(jié)語

隨著海洋石油平臺電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力組網(wǎng)工程的不斷實施，海上平臺電力系統(tǒng)逐漸形成多個有規(guī)模的電網(wǎng)。電網(wǎng)中普遍存在多個電站中心互聯(lián)，為了方便電網(wǎng)的操作，避免非同期合閘事故的發(fā)生，減少關(guān)鍵節(jié)點同期并網(wǎng)的沖擊，電網(wǎng)同期技術(shù)尤為重要。

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