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埕岛油田海洋平台电力系统保护配置优化
王炳国
中石化胜利石油管理局电力管理总公司 山东东营
257000
摘要：本文结合海洋平台的现状，从自适应原理出发，根据对实际系统的电流保护分析，论证了自适应原理在海洋平台电力系统继电保护中的优越性，从原理上对未来海洋电力系统继电保护的发展做了一定程度的探讨。
关键词：海洋平台、电力系统、保护配置优化、自适应保护
前言
埕岛油田是我国第一个大型浅海油田，已开发建成了年产原油200万吨规模，是胜利油田增储上产的主力油田之一。迄今，海上已建成平台发电站一座、35kV变电站一座、35kV海底电缆21km、6kV海底电缆66km，海上总发配电能力达到26000kVA，其中：中心一号平台上装有2台3000kW燃气轮发电机组，中心二号平台上建有一座35kV变电所，容量为2×10000kVA，并可扩建成2×16000kVA，电源从陆地110kV变电所；通过35kV双回路海底电缆向平台供电，两座中心平台间用6kV海底电缆联络，中心一、二号平台通过6kV海底电缆向各自卫星井组平台放射式供电。
虽然，浅海电力系统取得了令人瞩目的成绩，但是，随着浅海油田规模的不断扩大和空间的不断延伸，目前海上保护配合逐渐暴露出不足，对海上的发展以及供电的可靠性、安全性和经济性都将带来潜在的不良影响。平台的二次设备均采用常规电流型微机保护模块，因线路短，分支多，各保护模块之间很难实现上下级的配合。时常发生保护越级跳闸，扩大了事故停电范围，停电时间较长，严重制约了油田的正常生产和重上3000万吨油气当量任务的完成。据统计2002年全年电网停电共计45次，
影响原油产量2800吨，2003年全年电网停电共计39次，影响原油产量3100吨。为此，我们提出了海洋平台电力系统保护配置优化的课题。
1、自适应电流保护的原理
1.1传统电流保护：
1.1.1传统电流速断保护的整定原则：
可见，传统的速断保护定值是按照最保守的情况来整定的。
1.1.2传统电流速断保护存在的问题：
传统电流速断保护是按照躲开最大运行方式下末端发生三相短路时短路电流整定的。以图1－1为例，在最大运行方式下三相短路和在最小运行方式下两相短路的短路电流，随短路点变化的曲线如曲线I和曲线II所示。
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D(km) |
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三相短路 |
两相短路 |
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50 |
0.639 |
<0 |
0.443 |
<0 |
0.443 |
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100 |
0.736 |
0.148 |
0.638 |
<0 |
0.638 |
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附注 |
ZS＝ZS
min |
ZS
=0.375 |
1.2.2选相原理
采用A相与C相电流的故障分量来选相，即IAg、ICg。选相方法如下：
若IAg＝0
→发生了BC相短路
若ICg＝0
→发生了AB相短路
若∣IAg＋ICg
∣＝0 →发生了CA相短路
否则是发生了三相短路。这种选相方法可适应于两相CT的接线方法。
1.2.3背侧阻抗的求取
也就是说，线路60％～70％(即0～L1)由速断来保护，并以过流为后备，线路末端(即L1～L)由过流来保护，并保证末端短路时过流的动作时间为0.4s，这样一来，若线路上均装设反时限的过流保护，则上下级就可以配合上。若下一级采用了传统的三段式定时限电流保护，则由于本级极端反时限特性的迅速上翘，也不会越级跳闸，可以配合的很好。
2、应用效果
由于海上井组平台供电采用链状供电方式，平台间距离短，其间电缆长度从几百米到几公里不等，上下级配合保护困难，尤其在短距离电缆线路中，经常发生越级跳闸的情况。以往的运行中发生过数次一处6kV电缆故障，有时造成几座平台甚至整条线路停电，影响原油生产。随着油田规模的不断扩大，为了提高供电可靠性，海上卫星平台6kV配电网络要实行环网供电，没有可靠的继电保护及监控设备是无法自动进行故障隔离、故障定位，进而实现负荷转移和恢复供电功能，所以需要对目前的传统三段式电流保护进行改进，我们以一条链状海缆为例进行了计算如下表：
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SH1C |
CB25C |
CB25A |
CB251D |
CB251C |
CB27A |
CB271A |
CB251A |
CB251B |
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|
0.39 |
<0 |
0.024 |
0.31 |
0.483 |
0.522 |
0.304 |
0.365 |
0.412 |
|
|
<0 |
<0 |
<0 |
<0 |
<0 |
0.256 |
<0 |
<0 |
<0 |
|
|
0.156 |
<0 |
<0 |
0.201 |
0.316 |
0.46 |
0.112 |
0.132 |
0.067 |
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(A) |
5986 |
__ |
__ |
4439 |
5855 |
3174 |
4842 |
6341 |
8549 |
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（A） |
4995 |
__ |
__ |
3859 |
4875 |
2943 |
4215 |
5180 |
6399 |
通过上表可知，通过自适应电流保护的应用，极大的提高了电流速断保护范围，有很好的保护效果。
3、实施过程中注意的几点事项
3.1海上平台的环境与陆地变电所的环境存在较大区别，海上环境有盐雾、霉菌等，并有较强烈的震动。微机自动化保护设备为对运行环境要求较高的设备，因此，在选择此类设备时，严格产品质量，并通过船检部门的检测。
3.2海上平台环境狭小，各种电气设备布置紧凑，电磁污染强烈。实施过程中，尽量选择抗干扰性能好的产品，配电间内尽可能的采用光纤通讯。
3.3考虑到海上的特殊环境，选择微机综合保护测控模块时，应该选择自动化程度较高的产品，如可实现远方的修改定值，远程维护等功能。
3.4为提高整个系统信息传送的速率，尽量采用CDT的通信方式。同时考虑到频点管理及运行费用方面，尽量采用轮询的通讯方式。综合上述两种情况，建议采用分组轮询的通讯方式。
4、结束语
通过自适应电流保护的应用，极大的提高了电流速断保护范围，减少了保护越级跳闸事故的发生，提高了供电可靠性，将为埕岛油田开发建设作出重要贡献。
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