论文部分内容阅读
【摘要】环网配电系统由于有接线简单、故障率低、供电可靠等特点，在人工岛的应用也越来越广泛。本文介绍了环网配电接线的主要方式，并以辽东湾某海上油田区块油气开发人工岛的配电系统为例，说明环网配电技术在油气开发人工岛的应用。
【关键词】油气生产人工岛 电力系统 环网配电 应用
1 引言
人工岛的定义，为了在浅水区进行海上油气开发，采用沉箱结构、泥沙吹填等方法建成的岛式油气生产基地。早在上世纪40年代之前，海洋石油勘探开发就开始采用人工岛结构。油气开发人工岛的建立可以说是陆地石油开发的延续，先后经历了一个由浅水到深水、由简易到复杂的发展过程。
电力系统是海上油气生产设施建设的重要组成部分，其基本特性由油田生产的属性决定。目前，海上油气田普遍采用每个人工岛（平台）建立一个电站的供电方式，其存在着供电可靠性差，单个电站抗冲击性能差等缺点，该供电方式下各人工岛（平台）均需配置备用发电机组，投资及对设施占用空间较大；配电网接线复杂，造成巨大的维护工作量以及居高不下的成本。
环网配电以其可简化配电网结构，减少线路数量、有利于系统改造和扩展、便于管理、运行灵活、供电可靠性高和节约投资等特点，成为改善供电质量、提高供电可靠性的一种有效途径。本文将结合辽东湾某海上油气开采区块在建的油气生产人工岛，对采用环网配电接线方式特点进行分析和探讨。2 配电系统概况
辽东湾某油气开采区块包括A、B、C、D四个人工岛，每个人工岛设有独立的35KV变电所。A、B人工岛主电源分别采用35KV海底电缆引自陆上变电所，各岛之间通过35KV 海底电缆实现环网供电。B人工岛做为中心岛，负责监视4个人工岛的高低压电力系统参数、陆地变电所两条出线电气参数；并能同步显示各人工岛及陆地变电所之间的35KV环网电力系统运行状态。各岛中控室同步显示本人工岛高低压电力系统参数及运行状态，并具备报警功能。
该油气开发区块采用双供电回路（见图），随时都可能通过简单切换的控制开关，使备用电源投入供电。因而，使供电等级标准提高了一个级别。同时它还可以使故障电源、配电负荷或者配电线路，通过简单的切换而有效地切除在所属供电回路，进行隔离检修，待修复后再恢复正常供电，从而使故障停电涉及范围缩小到最低程度。
3 环网供电的主要方式
供电的可靠性可用“N-1”准则衡量：一个环路若有N个线路段（包括开关设备），当某一线路段发生故障被切除后，应能保证剩余“N-1”个线路段的正常运行及用电设备的可靠工作。图1因故障时一回电源线路有可能承担全部负荷，正常时线路的运行率最低仅为50%，可满足二、三级负荷用电；图2线路运行率略高于图1，可满足二、三级负荷用电；图3因有备用电源线路来承担故障线路的全部负荷，其线路运行率最高，达100%，可满足一级负荷用电。
图3 具有备用回路的双环网接线
因每个环路至少有2个电源供电，当环路中某一开关设备或电缆线路发生故障，只要查出故障段并通过环路开关的隔离作用，就能迅速恢复供电，从而保证系统供电的连续性。
4 人工岛环网供电的实施原则
环网接线分开环运行和闭环运行两种方式。由于闭环运行系统中对配电设备的动稳定值要求高，线路继电保护复杂、调整困难，且当环路中任一线路段出现短路故障时，将使环路二进线端的上一级保护装置同时跳闸，造成该环路全部停电。另外，电力系统形成网络以后，不可避免的会存在环流，这种环流是由于变压器的变比和阻抗差异等因素造成的，当环流较大时，就会占用设备资源，影响正常运行。因此，实际环网配电运行大多采用开环运行方式。
环网配电应遵循以下原则：（1）便于运行及维护检修；（2）确保对安全所必需的电气设备的供电；
（3）保证经济、安全运行；
（4）节约设备和材料，投资合理；（5）适应配电自动化的需要；
（6）有利于提高供电可靠性和电压质量；
（7）优化网架结构、降低线损；
（8）灵活地适应系统各种可能的运行方式。
5 环网供电的技术特点
（1）环网供电不依赖于通信来完成事故时的处理：
将故障的快速实时处理功能下放到现场设备就地处理，避免了配电网中因过度依赖通信完成故障处理可能造成的配电网供电大面积停电。
（2）能满足配电网络经济运行的要求：
配电网络将会根据应用需求进行网络重组、负荷转带等功能，配电自动化开关替代需要频繁操作倒负荷，从而使整个配电网络合理经济的运行。
（3）可利用调度监视系统，结合断路器从重合闸到再次分闸的实际及开关设定的延时时间，计算出对应故障区段，可迅速通知人员检修，大大缩短了故障恢复时间。
6 结束语
海底石油和天然气的勘探、开采是一项高投资、高技术难度、高风险的工程，为了保证正常的海底石油开采、输送和人工岛的日常运行所需，电力系统的安全、可靠运行是十分重要的。鉴于环网配电系统接线可简化配电网结构，减少线路数量、有利于系统改造和扩展、便于管理、运行灵活、供电可靠性高，出现故障易于查找，容易实现配电的自动化管理，所以环网配电技术必将在海上油气开发中得到广泛的应用。
参考文献
[1] 中華人民共和国国家经济贸易委员会.海上固定平台安全规则，2000
[2] 但刚，等， 城市中压配电网接线方式及配电自动化探讨[J].华北电力技术，2007