滩海油田电气工程节能设计简析

摘要：冀东南堡油田地面工程坚持以“节约和开发并重，节约优先”的原则，采取各种有效措施，优化总体布局，提高整体开发水平和综合经济效益。冀东南堡油田供电系统设计遵循，总体规划、分期建设，近期与远期相结合原则，即能满足当前生产运行，又可兼顾后期的系统配套，减少重复建设工程量。优化系统，简化工艺，降低投资和运行成本。电力系统节能设计，包括35kV线路、人工岛、陆岸平台供电，以及配套辅助系统设施。

关键词：人工岛；供电；变电站；钻机；电潜泵；配电；应急电源

冀东南堡油田供电系统设计按《节约能源法》及配套法规，坚持以“节约和开发并重，节约优先”的原则，采取各种有效措施，优化总体布局，提高整体开发水平和综合经济效益。总体规划、分期建设，近期与远期相结合原则，即能满足当前生产运行，又可兼顾后期的系统配套，减少重复建设工程量。优化系统，简化工艺，降低投资和运行成本。按保护环境、节约土地，针对工艺流程，考虑节能原则，综合比较，推荐最佳方案。

一、南堡油田负荷类别

油气集输及原油稳定负荷为采油电潜泵、部分井口电加热器、油气处理后加压外输；岛上注水系统为10kV注水电机；陆岸供电的钻井负荷，油田开采初期负荷主要为钻井负荷。

人工岛负荷电压等级为10kV电压等级为注水负荷；1.0-2.4kV电压等级为电潜泵负荷；0.6kV为钻机负荷，含钻机辅助用电负荷；0.4kV主要为平台工艺用电负荷。

岛上注水系统为一级负荷（考虑岛上停电时，短时间会有部分污水排入大海，对大海造成污染）；污水处理系统，燃气热媒炉、采油电泵、钻机等为二级负荷；其它为三级负荷。

二、供电方案

陆上终端选在距西线进海路4km处，滩海变与陆上终端毗邻，位于合建陆上终端和天然气处理厂东侧，110kV线路从北侧进线，滩海变建成后，作为枢纽变电站为人工岛变电站提供双电源供电。

由于端岛距滩海110kV变电站距离较远，用电负荷大，为降低线路损耗，按经济电流选择导线截面，供电电压确定为35kV，在各人工岛内各建1座无人值班的35/10kV变电站。

对于孤立的滩海人工岛，入海处采用35kV三芯铜芯海底电力电缆（光纤综合电缆）。对单芯钢丝铠装电缆而言，由于铠装磁损耗造成了载流量减小，考虑三芯铜芯海底电缆可装船运至曹妃甸港，在10km以内不用设电缆接头，价格及施工费用均比3根单芯电缆低，并且可附光纤（光纤综合电缆）。因此，入海处推荐采用35kV三芯铜芯海底电力电缆（光纤综合电缆）。

三、人工岛35/10kV变电站

各人工岛35kV变电站，在满足可靠、经济的前提下，充分考虑人工岛和陆上终端负荷的分布情况，紧凑布置。

各人工岛均存在10kV、0.6 kV、0.4 kV、2.3 kV电压等级用电负荷，在人工岛建35/10kV变电站。

针对人工岛0.4 kV电压等级用电负荷，单独建35/0.4 kV变电站可减少一级变压器损耗，但 35kV线路故障时， 35kV系统电压波动较大， 35kV母线残压低，继电保护选择性较差，造成大部分负荷停运。从投资方面考虑：每座35/0.4 kV变电站35kV气体绝缘柜比10kV中置式手车柜高（减去对应的变压器价格）62万元。因此，变电站内10kV母线为人工岛上10kV用电负荷直接提供电源，对于平台内的钻井、固井、修井、采油、输油及其它低压负荷，由10kV母线直接变至各用电电压等级供电。

四、配电系统

1.三相四线绝缘系统

砂石人工岛地面为土石，采用三相四线绝缘系统可不必单独设置照明用变压器，节约投资，减少占地面积和安装维护工作量。

2.钻机

紧邻钻机的0.6kV电源进线箱，设置10kV电源电缆分接箱和橇装式10/0.6kV配电房，配电房设 2x2500kVA干式变压器，干式变压器进线侧设一组10kV隔离开关，主要为钻机的绞车、转盘（或顶驱）、泥浆泵、固井泵供电。变压器间和钻机的SCR配电房整体做成橇装形式，以利于在钻井过程中的搬迁。

在人工岛环形井口槽外侧安全区内，设置7处10kV电缆分支箱，每处设1台，分别给2x2500kVA干式变压器供电，10kV电缆长度约为50m，2处分支箱间距约100m。钻机撬装变压器在搬迁后，就近由电缆分支箱引接电源。

随着新型交流变频钻机的应用，系统需有防谐波措施，在钻机配电间设滤波装置消除高次谐波，保证设备安全运行，兼顾无功补偿，滤波效果明显，补偿效果好，保证负载功率达到0.92以上，减少了线损和电压损失，维护量小，运行成本低。

3.电潜泵配电

陆上及海上平台泵的容量留有一定的设计余量，各种泵如在在工频状态下全速运行，采用节流或回流挡板等方式来调节流量，将产生大量的节流或回流损失，造成能量的较大浪费。利用变频技术改变电机转速来调节流量和压力以及温度等参数的变化以取代阀门控制流量，取得显著的节能效果。设备运行稳定性和自动化程度明显提高，延长了设备使用寿命，符合国家”十一五”规划的节能减排、节能降耗的要求，最大限度地使系统运行在最佳节能状态，有着广泛的社会效益。陆上及海上平台配电采用一对一升压供电方式和全变频控制系统。

变压器一对一升压供电方式，即每台电潜泵由一台专用变压器从10kV降压至电潜泵用电电压供电。电潜泵供电电压根据下泵的深度、流量和扬程由采油工艺专业选定，电潜泵配电控制主要有工频、软起动、变频三种。对重点产量调控井多实行变频控制。

全变频控制系统，指一台“高-低-高”式变频系统拖带一台电潜泵机组。 “高-低-高”式变频系统由整流降压变压器、低压变频柜、滤波器、宽频升压变压器组成。海上人工岛应用“高-低-高”式变频系统的情况比较普遍，可以延长机组的使用寿命。使用变频时，井下同时安装压力、温度传感器，通过井下的压力信号与变频器形成闭环控制，从而达到供液量足时，机组全速运行，供液量减少时，减速运行的目的。这样可以很好的保护油井，实现长期开采。

在每座人工岛上设3座10/0.4、1.0-2.4kV电潜泵变电站，由于本区块为稀油区块，在地质资料充分、电潜泵选泵设计合理的情况下，每5台电潜泵其中一台设变频。在每座变电站内对变频井采用“高-低-高”方式变频供电，对无需变频的其它井组直接采用普通电潜泵升压变压器供电。

4.人工岛应急电源

由于在人工岛上设有10000m3的事故油罐，在全岛停电状态下可储存自喷井一天的产量，因此应急柴油发电机组容量适当减小，不考虑公网停电状态下外输泵负荷。

作者简介：张玉龙（1962年―），男，辽宁营口人，工程师，1987年毕业于辽宁广播电视大学电力工程专业。现在辽河油田钻采工艺研究院服务大队，从事水电讯等管理工作。