海上油氣田岸電項目安全風險思考

單新新

引言

國內海洋石油FPSO或平臺使用的電能，均是通過燃燒自發伴生氣或原油的透平發電機供給。截至2018年，中海油渤海油田共有發電機組127臺，發電機裝機容量為1014MW，年發電量為47億千瓦時[1]。目前，國內采油平臺電力系統以孤島形式建設，未形成全面一體化，若透平發生故障會影響整個油田電網穩定性;此外，大部分主機都是進口，技術、備件受外國技術保護，增加生產開發桶油成本。

1岸電項目風險評估

因國內油氣田還未開展過岸電項目，無經驗可循。此外，岸電海纜、海上變電站的火災風險需進行風險評估。

1.1岸電海纜受損

從陸地開閉站電源引自國家電網的電源，通過陸地電纜送至海纜登陸點附近的陸-海電纜轉換井，再通過海底電纜將電力輸送至海上變電站平臺，為海上平臺進行供電。

以秦皇島32-6區域岸電項目為例，海底電纜毗鄰京唐港錨地，可能遇到船舶落錨、失控船舶拖錨的危害影響。根據海南電網的統計數據，海底電纜由外部損害引起的事故占82%，因內部或者系統原因造成的故障占10.75%，其中，船舶的拋錨和拖錨等錨害風險是海底電纜最主要的風險源[2]。

根據中國交通運輸部的數據，唐山港口2020年的吞吐量為70260萬噸，在全球排名第三，港口的錨地和航道中的船舶對秦皇島32-6區域岸電項目的海底電纜也是一個挑戰。

1.2海上變電站火災

1.2.1海上變電站構成

海上變電站將變電站中的電氣設備集中布置在采油平臺上，變電站由上部鋼結構、下部支撐組成。主要設備均布置在室內，每層甲板留有運輸通道、電纜通道、巡視通道等。與陸上變電站相比，其不僅需要配備常規的一、二次設備，還需要抵抗海洋高鹽腐氣候侵蝕、配備站內新風系統并建立微正壓環境，以確保各系統的長期穩定運行。

1.2.2火災隱患

海上變電站為鋼結構平臺，內部空間有限，各設備房間一般都根據設備需求的最小尺寸進行設計，如主變壓器室、GIS室、開關柜室、二次設備室、電纜夾層等，散熱條件較差，當出現短路、過負荷、變壓器油溫過高等情況時，容易引起火災，且發生后極易蔓延，傳播迅速。當火勢較大時，鋼結構受熱變形并影響平臺的結構強度，情況嚴重將導致海上變電站結構坍塌。2017年7月14日，國內某在建海上風電場所在海域發生強雷電天氣，海上變電站35kV電纜發生爆燃，工作人員撲救未果后組織撤離，平臺上19名工人情急下跳海求生，1人失聯。因此，做好海上變電站運行過程中的火災風險防控工作，顯得尤為重要。

2岸電項目預控措施

2.1海纜風險

目前，采油平臺均配備船舶自動識別系統（AIS），對海底電纜大范圍海域內過往船舶進行全天候、全方位安全監控。通過AIS系統，對碰撞、禁航區以及偏航情況提前報警，采油平臺通過高頻對講機呼叫船舶、或通過守護船進行提醒與驅趕。

2.2變電站火災

海上變電站設置火災探測報警系統、消防滅火系統等，變電站消防控制室與主控制室（或二次設備室）合并設置。

2.2.1火災探測報警系統

海上變電站火災探測報警系統主要配置火災報警控制器、火災探測器、手動報警按鈕、聲光報警器等設備。根據電氣設備的布置，在不同保護區域配置不同類型的探測器或探測器組合。通常情況，在主變壓器室、GIS室采用紅外光束感煙火災探測器;控制室、配電裝置室、二次設備室等房間采用點型感煙+點型感溫火災探測器;主變及散熱器、GIS設備等部位采用纜式線型感溫火災探測器;屏柜內部采用火探管式滅火設備，并將探測及滅火信號反饋至火災報警控制器;蓄電池室等房間內設備采用防爆型[3]。

海上變電站為保證探測的準確性和防止滅火系統誤動作，在每個保護區域內或設備上至少設置兩只相互獨立的探測器。

2.2.2噴霧式消防系統

目前海上變電站消防一般采用高壓細水霧滅火系統。按照房間將變電站劃分為若干個防護區，每個防護區設置區域控制閥箱，在閥箱處實現對相應防護區滅火系統的手動控制，在主控室和細水霧泵房實現對各防護區滅火系統的遠程控制，并通過火災自動報警系統聯動各防護區實現自動滅火控制。

高壓細水霧滅火系統由高壓泵組、補水增壓裝置、區域閥組、不銹鋼管路、高壓噴頭、噴槍及其配件等組成。高壓細水霧系統用水量少、水漬損失少、滅火除煙效率高、隔熱冷卻效果好、電氣絕緣性能好，有利于保護人員疏散和消防員滅火;系統壓力高、管道管徑小、布置及安裝都較方便，比較適合用于布置緊湊的海上變電站[4]，性能優異、有利于保護海上變電站的安全。

2.2.3自身防火控制

防范海上變電站火災，尤其需要加強變壓器和電纜防火兩方面的考慮。變壓器由于體量巨大且充滿油，海上變壓器的防火是海上平臺所有電氣設備防火的關鍵，是保證平臺整體安全的重中之重。近年來，通過采取高燃點的酯類變壓器油提高變壓器防火能力的應用呈現增長趨勢，酯類油雖然不能完全消除變壓器的火災隱患，但可以很大程度的降低火災發生的可能性，且其環保和降解性能大大優于一般變壓器油，這也有利于海洋的環境保護。

電纜是火災蔓延的關鍵設備，因此需根據實際情況統籌進行電纜防火等級的選擇，必要時進行阻燃等級的提升，此外，還需在施工時加大對電纜防火質量的把控工作，確保電纜防火封堵隔斷的作用。

3結論與思考

岸電項目通過改變原有海上采油平臺用能模式，探索利用陸地大電網為海上油田生產供電，以提高發電效率，減少海上油氣田能源消耗，削減海上CO2氣體和污染氣體的排放。本文對國內首例岸電項目的安全穩定運行分析可能存在的安全風險，并對各個風險提出相應的預控措施，并論述了人員技能提升的方法及建議，為今后海上油氣田岸電工程提供了借鑒。

參考文獻

[1]張強，高璇.海上油氣田岸電一體化監控方案設計[J].電工技術，2020（23）：88～90+93.

[2]林雪倩，吳文庚.海底電纜全天候安全監控技術應用[J].中國電力，2018，51（5）：24-30.

[3]陳俊佑，姚春羽.海上風電場火災自動報警系統設計[J].建筑電氣，2021，40（02）：27-31.

[4]黃毅.風電工程海上變電站消防系統優化分析[J].水電與新能源，2018，32（09）：71-74.