前言:本站為你精心整理了石油平臺電網的設計范文,希望能為你的創作提供參考價值,我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文,歡迎咨詢。
2.電力組網電壓等級的選擇
南海DPPA與南海DPPB兩端均設有原油主電站,海纜線路輸送的潮流較輕。海纜存在分布電容[1],輕載輸送時充電功率較大,將導致受端電壓高于送端,而線路充電功率與電壓等級平方成正比,110kV充電功率是35kV的近9倍。經濟性上,35kV絕緣要求遠低于110kV,其線路及變電裝置造價僅為110kV的1/3~1/2。因此海纜線路電壓等級推薦采用35kV。
電網運行方式計算
本實例對南海DPPA與南海DPPB平臺原油發電機的單機最大出力按90%額定功率6840kW考慮,平臺負荷的功率因數按0.86考慮。根據平臺上的電站開機臺數以及平臺的負荷情況,對組網后的六種較典型的運行方式進行潮流計算。方式一、三分別為南海DPPB通過海纜聯絡線向南海DPPA端輸送電力為一臺發電機組和兩臺發電機組最大出力的工況;方式二、四分別為南海DPPA通過海纜聯絡線向南海DPPB端輸送電力為一臺發電機組和兩臺發電機組最大出力的工況;方式五、六分別為平臺利用海底電纜為另一個待恢復生產平臺輸送最小電力的工況。六種典型運行方式下各平臺電站的出力、平臺用電負荷、海纜的潮流分布以及平臺電壓情況如圖2~7所示。經過以上潮流分析,通過調整各平臺發電機無功出力與變壓器分接頭,各平臺電壓及發電機功率因數均符合要求。
電力系統一次設計
(1)主變容量選擇南海DPPA與南海DPPB分別配置兩臺35±4×2.5%/10.5kV,12.5MVA有載調壓變壓器,變壓器接線組別為YN、d11。(2)35kV主接線方式南海DPPA與南海DPPB35kV側主接線采用單母線接線方式。南海DPPA35kV出線回路為兩回,一回出線至DPPB平臺,另一回出線至WHPA;南海DPPB35kV出線回路為一回,出線至DPPA平臺。上述兩平臺10kV側均采用單母線分段接線。(3)同期點的設置南海DPPA與南海DPPB之間的同期點設置于DPPA和DPPB之間35kV海底電纜兩頭斷路器處及主變的10kV斷路器側,同期裝置單獨設置,布置于相應開關柜內。(4)35kV線路為充分利用發電機的發電能力,同時考慮周邊可能的負荷發展,DPPA與DPPB之間的海纜選擇為240mm2,DPPA與WHPA之間的海纜選擇為120mm2。根據海纜廠家提供的海纜參數,利用電纜單相接地電流計算公式[2]Ic=姨3ωCefUef×103,得出南海DPPA與DPPB24.5km海纜單相接地電容電流為84A,DPPA與WHPA12km海纜單相接地電容電流33A,其均超過規程允許值(10A),系統中海纜的電容電流約為117A。本工程海纜要求在接地故障條件下運行,根據《交流電氣裝置的過電壓保護與絕緣配合》DL/T620-19973.12規定,故采用消弧線圈接地方式。(5)無功配置經過潮流計算分析,各平臺無需配置電容器。考慮到為增加電壓調節手段,避免負荷低谷期時出現電壓過高,發電機進相運行等情況。考慮在南海DPPA、南海DPPB及南海WHPA三個平臺分別安裝一組容量為0.5MVA的10kV可投切電抗器。(6)勵磁涌流解決方案為解決變壓器空載合閘時最大勵磁涌流為額定電流的6~10倍的情況,經過方案論證,在主變壓器高壓側配置涌流抑制器,該涌流抑制器通過變壓器斷電時電壓的分閘相位角獲知此路剩磁的極性,下一次合閘時選擇在相近的相位角,從而避免變壓器鐵芯磁通的突變產生勵磁涌流。
能量管理系統(EMS)的應用
本工程在全電網配置了高度自動化的EMS系統,來實現各平臺發供電設備的監控、負荷的管理及平衡等工作。它包括EMS系統南海DPPA中心站以及EMS系統各平臺站(DPPA、DPPB、WHPA)。它的特點是功能高度集成化,即電網的全部監視、控制需由一個系統來完成。因此EMS系統功能需包括SCADA/EMS、在線安控和電站自動化等三個功能應用群。它的另一個特點就是通道速率要求高,EMS系統的在線安控功能信息傳輸實時性為毫秒級,陸上電網EMS系統實時性為秒級。因此傳統的廠站與主站系統之間的調度數據網絡、專用通道已不能滿足信息傳輸要求,要求具備更加高速可靠的通道。(1)EMS系統的總體功能及技術要求DPPA中心站可以完成對全電網監視和控制,包括對電網數據的采集和安全監視(SCADA);發電調整和控制(AGC);電壓調整和控制等。同時各站EMS系統還能實現如下功能:a.各發電機組的監視和控制:對發電機組各種信息如有功功率、無功功率、頻率、功率因數、油溫、油壓、運行狀態、故障信號等的采集;機組的起停順序控制;機組的同步;機組的頻率[有功]和電壓[無功]調整等等。b.斷路器監視和控制。c.站內無功功率、無功功率出力的分配調節。d.優先脫扣功能。e.電動機回路啟動管理功能。f.電網(電站)黑啟動功能。g.與平臺“關斷”系統的配合功能。h.完備的報表、趨勢以及分析工具等當地控制功能。(2)EMS系統在總體結構方面可分為三層:a.信息層。信息層包括南海DPPA的EMS工作站和工程師工作站,各站的主機/操作員工作站以及相應的網絡設備。各平臺主機/操作站經授權,可以相互備用。b.站控層。站控層包括各平臺的現場控制器、通信服務器以及相應的網絡設備。主要完成與間隔層設備的通信并實現在線安控、電站自動化等功能。c.間隔層。間隔層包括各平臺的繼電保護測控裝置、測控裝置,包括35kV線路保護測控裝置、主變壓器保護及測控裝置、發電機保護測控裝置、10kV保護測控裝置、公用測控裝置、UPS等其他智能裝置。站控層的現場控制器通過現場總線對上述間隔層設備進行數據通信,實現對各間隔電氣設備的保護、測量和控制。
本文作者:張強作者單位:中海油研究總院