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[摘 要]介绍了集气站供电设备撬装化原理和设计方法，以及撬内各功能单元的作用与布置方案，提出了撬体内部设备的两种布局方案，从中比较选择撬体尺寸较小，内部结构紧凑、便于操作维修的合理方案。
[关键词]撬装化 功能单元 配置方案 布局方案
中图分类号：TU201 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0230-01
1 各功能单元设计思路与配置方案
1.1 稳压电源单元
由于本装置使用地区大部分处于远离人口的偏远地区，10kV地方电网电压不稳定，故设计了三相稳压电源柜，容量选择为200kVA，稳压电源能有效防止由于电网电压波动对用电设备造成的损害，有效的保护了用电设备，同时可靠墙安装，柜后加装隔离开关进行维护操作。
1.2 配电柜单元
考虑到集气站负荷等级为二级，集气站采用双电源供电，一回为10kV外电系统经稳压电源柜引接，另一回引自站内燃气发电机组，两路电源通过ASCO系列双电源转换开关进行自动切换，当市电电源故障时，由后备应急发电机发电进行供电。设有计量表计作为外电及发电机计量用，利用表计的RS485接口上传信号。配电单元分别为橇外压缩机配套设备、发电机加热器、水源井、厂区伴热、集气橇伴热等橇外负荷及橇内照明、UPS主机等橇内负荷配电。
1.3 自控单元
高压集气站常规控制，采用可编程序控制器（PLC）与工作站组成的SCADA站控系统，数据上传至调度中心集中管理，集气站的管理方式主要采用有人值守集中监控方式。集气站的数据采集与控制将采用下列方式：
1）集气站自控系统设PLC和就地触摸屏，无人值守、完成本地数据采集、控制和人工巡检，操作站设在作业区进行远程监视、报警和操作；
2）所辖单井数据通过集气站通信系统直接传至作业区监控系统集中进行监视、报警。
根据高压集气站橇装建设思路，目前橇装集气站主要监控内容包括：
單井来气管线压力监测、报警，ESD阀远程遥控、污水罐液位检测、报警、计量分离器压力监测、报警，在分离器排液管线上设置电动球阀，由RTU根据分离器的液位控制电动球阀实现自动排液，并对单井产液量进行自动计量、分离闪蒸罐的闪蒸腔压力监测、报警，并在闪蒸腔排液管线上设置电动球阀，由RTU根据分离器的液位控制电动球阀实现自动排液、注醇泵远程启停控制。站内可燃气体浓度监测、报警，进站区和污水罐区有毒气体浓度监测、报警，现场声光报警，集气站按钮式远程点火器接入PLC，实现火炬远程手动点火控制。
发电机和市电双电源切换装置状态监测及远程遥控切换。并通过双电源切换装置对发电机进行远程遥控启动、投用。
系统容量统计：AI为75点+8点独立设置卡件的可燃气体；DI为136点；DO为84点；RS485为7路，以上各备用量按20%计。
1.4 UPS单元
由于集气站有很多不能间断供电的重要负荷，如点火按钮、紧急放空阀等设备，所以设计了UPS系统。UPS系统由一套2×15kVA双机热备系统及蓄电池柜组成，采用数字化DSP控制技术，控制精度高、速度快。手动维护旁路设计，保证设备在维修时仍然可以对负载进行供电。具备不需要靠市电就可以直接使用电池来启动的直流启动功能。系统的工作电源采用冗余备份设计，有效提高系统运行的可靠性。
1.5 通信柜及UPS馈出单元
通信柜设计是为了实现信息远程收集、集中管理，实现音、视频远程监控管理、数据报表自动上传等自动化功能，节省了大量的人力物力资源。通信设备部分是由音频功率放大器、网络视频服务器、光缆终端盒、网络交换机，与室外安装的摄像机、扩音喇叭配套使用，达到本地监控，远程监控功能，数据自动上传，报警方式采用声音和闪烁预警提示同时进行。
为了做到撬体内部空间最大化利用，将通信部分与UPS馈出部分整合在一个柜内，由于UPS馈出部分需要操作，所以将此部分安装于柜内下部，把通信设备安装于柜内上方，两部分元件中间用挡板隔开，上下部分完全独立互不干扰，形成两个完全独立的工作单元。
2 装置内部布局方案
根据装置内部各单元的操作方式，结合空间布局设计了两种布置方案：
2.1 方案二：水平式布置
此方案将所有柜体并排放置在同一侧形成对称布局。操作空间设计在设备对面设置有宽为1.3米的空间，能够满足开一侧柜门检修操作时，操作人员能有足够的行走空间。安全操作空间一侧墙体上开有一个1.2米宽大门，以方便检修及人员通行。为方便通信柜及电池柜检修维护，在其背面开有相应的1.5米宽检修大门。安全操作空间下面设有深度200mm的直线型电缆槽，电缆槽位于柜体外下侧，在电缆槽两端下面设有进出线电缆口。此布局整体橇装外形尺寸为长3670×宽3300×高2950（单位mm）
2.2 方案2：环形布置
将稳压电源柜及配电柜并排安装于大门左侧，将两台PLC柜并列安装于大门右侧，将两台UPS柜、电池柜、配出及通信柜并列安装于大门对面形成环形布局。操作空间设计在设备环形范围内长2.4米×宽1.6米空间内，空间很宽敞，无论打开哪一侧柜体门都能留有足够的检修空间。安全操作空间一侧环形开口处墙体上开有一个1.2米宽大门，以方便检修及人员通行。为方便通信柜及电池柜及PLC柜检修维护，在其背面各开有1个1.5米及1.7米宽检修大门。
电缆槽位于设备前侧下部，宽度为200mm深度200mm，电缆槽上面有盖板。此方案解决了无安装基础无法进行电缆走线的难题。进出线电缆口为400×400mm方形口，位于大门两侧电缆槽终端位置，进出线电缆口离整体装置外墙很近，这样设计方便外部电缆进入装置电缆槽内，减少施工人员穿电缆的难度，加快工期进度。
2.3 方案对比
两个方案优缺点对比分析（表1）：
经上述对比综合考虑，第二种环形布局方案优点显著，没有明显缺点。最终我们采用第二种环形布局设计方案。
根据装置设备布局方案确定最终装置外形尺寸为（长2700×宽4400×高2950mm）。
3 结束语
集气站供电设备撬装化装置在某油田的3座标准化集气站已正式投建成投运，从现场反映的情况来看，大大缩短了施工周期，减少了土建工作量，真正实现了站场数字化无人值守管理，且装置运行稳定，故障率很低。作为一种新型的配电模式，很好的适应了沙漠偏远地带，数字化无人值守的要求。
参考文献
[1] 中国航空工业规划设计研究院《工业与民用配电设计手册》（第三版），中国电力出版社，2005.
[关键词]撬装化 功能单元 配置方案 布局方案
中图分类号：TU201 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0230-01
1 各功能单元设计思路与配置方案
1.1 稳压电源单元
由于本装置使用地区大部分处于远离人口的偏远地区，10kV地方电网电压不稳定，故设计了三相稳压电源柜，容量选择为200kVA，稳压电源能有效防止由于电网电压波动对用电设备造成的损害，有效的保护了用电设备，同时可靠墙安装，柜后加装隔离开关进行维护操作。
1.2 配电柜单元
考虑到集气站负荷等级为二级，集气站采用双电源供电，一回为10kV外电系统经稳压电源柜引接，另一回引自站内燃气发电机组，两路电源通过ASCO系列双电源转换开关进行自动切换，当市电电源故障时，由后备应急发电机发电进行供电。设有计量表计作为外电及发电机计量用，利用表计的RS485接口上传信号。配电单元分别为橇外压缩机配套设备、发电机加热器、水源井、厂区伴热、集气橇伴热等橇外负荷及橇内照明、UPS主机等橇内负荷配电。
1.3 自控单元
高压集气站常规控制，采用可编程序控制器（PLC）与工作站组成的SCADA站控系统，数据上传至调度中心集中管理，集气站的管理方式主要采用有人值守集中监控方式。集气站的数据采集与控制将采用下列方式：
1）集气站自控系统设PLC和就地触摸屏，无人值守、完成本地数据采集、控制和人工巡检，操作站设在作业区进行远程监视、报警和操作；
2）所辖单井数据通过集气站通信系统直接传至作业区监控系统集中进行监视、报警。
根据高压集气站橇装建设思路，目前橇装集气站主要监控内容包括：
單井来气管线压力监测、报警，ESD阀远程遥控、污水罐液位检测、报警、计量分离器压力监测、报警，在分离器排液管线上设置电动球阀，由RTU根据分离器的液位控制电动球阀实现自动排液，并对单井产液量进行自动计量、分离闪蒸罐的闪蒸腔压力监测、报警，并在闪蒸腔排液管线上设置电动球阀，由RTU根据分离器的液位控制电动球阀实现自动排液、注醇泵远程启停控制。站内可燃气体浓度监测、报警，进站区和污水罐区有毒气体浓度监测、报警，现场声光报警，集气站按钮式远程点火器接入PLC，实现火炬远程手动点火控制。
发电机和市电双电源切换装置状态监测及远程遥控切换。并通过双电源切换装置对发电机进行远程遥控启动、投用。
系统容量统计：AI为75点+8点独立设置卡件的可燃气体；DI为136点；DO为84点；RS485为7路，以上各备用量按20%计。
1.4 UPS单元
由于集气站有很多不能间断供电的重要负荷，如点火按钮、紧急放空阀等设备，所以设计了UPS系统。UPS系统由一套2×15kVA双机热备系统及蓄电池柜组成，采用数字化DSP控制技术，控制精度高、速度快。手动维护旁路设计，保证设备在维修时仍然可以对负载进行供电。具备不需要靠市电就可以直接使用电池来启动的直流启动功能。系统的工作电源采用冗余备份设计，有效提高系统运行的可靠性。
1.5 通信柜及UPS馈出单元
通信柜设计是为了实现信息远程收集、集中管理，实现音、视频远程监控管理、数据报表自动上传等自动化功能，节省了大量的人力物力资源。通信设备部分是由音频功率放大器、网络视频服务器、光缆终端盒、网络交换机，与室外安装的摄像机、扩音喇叭配套使用，达到本地监控，远程监控功能，数据自动上传，报警方式采用声音和闪烁预警提示同时进行。
为了做到撬体内部空间最大化利用，将通信部分与UPS馈出部分整合在一个柜内，由于UPS馈出部分需要操作，所以将此部分安装于柜内下部，把通信设备安装于柜内上方，两部分元件中间用挡板隔开，上下部分完全独立互不干扰，形成两个完全独立的工作单元。
2 装置内部布局方案
根据装置内部各单元的操作方式，结合空间布局设计了两种布置方案：
2.1 方案二：水平式布置
此方案将所有柜体并排放置在同一侧形成对称布局。操作空间设计在设备对面设置有宽为1.3米的空间，能够满足开一侧柜门检修操作时，操作人员能有足够的行走空间。安全操作空间一侧墙体上开有一个1.2米宽大门，以方便检修及人员通行。为方便通信柜及电池柜检修维护，在其背面开有相应的1.5米宽检修大门。安全操作空间下面设有深度200mm的直线型电缆槽，电缆槽位于柜体外下侧，在电缆槽两端下面设有进出线电缆口。此布局整体橇装外形尺寸为长3670×宽3300×高2950（单位mm）
2.2 方案2：环形布置
将稳压电源柜及配电柜并排安装于大门左侧，将两台PLC柜并列安装于大门右侧，将两台UPS柜、电池柜、配出及通信柜并列安装于大门对面形成环形布局。操作空间设计在设备环形范围内长2.4米×宽1.6米空间内，空间很宽敞，无论打开哪一侧柜体门都能留有足够的检修空间。安全操作空间一侧环形开口处墙体上开有一个1.2米宽大门，以方便检修及人员通行。为方便通信柜及电池柜及PLC柜检修维护，在其背面各开有1个1.5米及1.7米宽检修大门。
电缆槽位于设备前侧下部，宽度为200mm深度200mm，电缆槽上面有盖板。此方案解决了无安装基础无法进行电缆走线的难题。进出线电缆口为400×400mm方形口，位于大门两侧电缆槽终端位置，进出线电缆口离整体装置外墙很近，这样设计方便外部电缆进入装置电缆槽内，减少施工人员穿电缆的难度，加快工期进度。
2.3 方案对比
两个方案优缺点对比分析（表1）：
经上述对比综合考虑，第二种环形布局方案优点显著，没有明显缺点。最终我们采用第二种环形布局设计方案。
根据装置设备布局方案确定最终装置外形尺寸为（长2700×宽4400×高2950mm）。
3 结束语
集气站供电设备撬装化装置在某油田的3座标准化集气站已正式投建成投运，从现场反映的情况来看，大大缩短了施工周期，减少了土建工作量，真正实现了站场数字化无人值守管理，且装置运行稳定，故障率很低。作为一种新型的配电模式，很好的适应了沙漠偏远地带，数字化无人值守的要求。
参考文献
[1] 中国航空工业规划设计研究院《工业与民用配电设计手册》（第三版），中国电力出版社，2005.