海洋石油平台电力组网工程同期技术应用研究

海洋石油平台电力组网工程同期技术应用研究

发表时间：2019-06-11T11:10:35.757Z 来源：《中国电气工程学报》2019年第3期作者：赵红涛[导读] 随着海上油田的滚动开发，海上电网规模的不断扩大，同期技术的应用将会越来越广泛，同期点的设置也会越来复杂。基于此，本文以某电网为例分析了海洋石油平台电力组网工程同期技术的应用。电网工程中在设计电气主接线时，当开关两侧出现不同源电源时需要设置同期点。海洋石油平台电力系统随着电力组网工程的日益发展，同期点已不仅局限于发电机出口、母线联络开关等处。海洋电网各电站中心在何处实现组网互联，减少并网冲击，如何设置同期点可

便于操作而又经济变得极为重要。

1电力组网的必要性

1.1平台间可互供电力、互为备用，减少事故及大型负荷启动备用容量，提高电网运行的经济性；同时增强其抵抗事故能力，实现事故情况下的相互支援，最终提高电站安全水平和供电可靠性，避免因电站平台出现问题造成整个平台供电的中断。 1.2能承受较大的冲击负荷，如注水泵、压缩机等冲击负荷，从而有利于改善提高电能质量。 1.3可减少备用机组数量，节省投资及运行维护成本。两平台可通过共享一台备用电站，从而节省投资及平台的占用空间。 2电网同期技术的重要性

电力系统同期并车三要素：频率、电压、相角。在电力组网工程实施前，海洋石油平台电力系统通常为放射性网络结构，即一个电站中心平台或FPSO设置若干台发电机组作为电站中心，通过变压器为低压400V、230V系统供电，或通过升压变压器、海缆为油田群内其他终端平台供电。该系统同期点一般设置于发电机出口断路器，同期功能由发电机控制系统完成；发电机设置为3台或以上时发电机出口母线及对应低压400V系统母线一般设置为双母线分段形式，在中、低压系统母联处设置同期点。以往同期功能通常由继电器或PLC实现，通过装置自动或人员手动调节发电机组电压与频率，在合适相角差角度(一般为±5°)内实现合闸并车操作。海洋平台实施电力组网工程后，电网通常由两、三个甚至更多的电站中心互联而成，仅发电机出口及母联开关具备同期功能显然无法满足电网操作的需求，必须在电站中心互联路径关键节点设置电网同期点，以完成各电站平台均已起机带生产的情况下电网的并车。而电网内进行同期操作时，由于同期点两端均已是具备一定规模的电力系统，为了减少并网的冲击应尽量减小合闸时两侧的相角差，以往的同期继电器或PLC控制的相角差±5°无法完美解决，因此建议在电网同期点使用准同期技术，安装准同期装置，实现0°相角差合闸，以保证电网的稳定。

3同期点的设置原则与方法

海洋平台电力系统实施电力组网后，多个电站中心互联，联网主线路双端各连接对应的电站中心，因此需考虑设置并网同期点。

3.1双向供电回路。同期点设置的首要原则：设置在存在双向供电可能的回路。在海洋平台电力组网工程中，多个电站中心互联的主线路通常为35kV海缆或电缆连接(部分组网回路为10.5kV或其他电压等级)，其组网主连接线路的开关断路器可考虑设置为同期点并安装准同期装置，同期点同时可作为电网解列点，当系统发生震荡稳定性遭到破坏时能迅速合理的解列为两个或多个部分，以防止故障的进一步扩大，从而减少损失。

海洋平台电力组网工程中存在大量双向供电可能的开关节点，从实际设计角度出发，并非所有双向供电开关均需设置为同期点，需结合电网操作的便利性与必要性进行考虑。

3.2考虑操作便利与供电恢复操作的原则。海洋平台电力组网工程中存在多个双向供电可能开关节点时，如何选择其中哪个节点设置为同期点，需遵循电网操作的便利、供电恢复操作合理的原则。

通常海洋平台电站中心平台在电力组网实施前具备独立发电机并供其周边负荷平台用电孤岛运行模式，同期点的设置应考虑尽量设置在电力组网连接总出口处，以达到简化电网操作的目的，当电网局部组网或由于某些故障导致部分电力系统从电网中解列后，恢复联网时不应有复杂的倒换开关导致局部暂时性失电的问题发生。

图1

以该电网为例如图1，KL3-2CEPA平台通过③④号开关与KL10-1CEP平台与BZ35-2CEPA平台连接，KL3-2CEPA平台联网总出口即为开关③④，可设置为同期点。同理KL10-1CEP平台⑤号开关与BZ35-2CEPA平台⑦号开关同样可设置为同期点。 BZ35-2CEPA平台同期点设置在35kV的⑦号开关而没有考虑设置在中压的①至⑥号开关主要原因在于：若①至⑥号开关均设置同期装置其效果与35kV的⑦号开关设置一个同期点作用基本相同；而投资成本与施工工作量却增加很多，造成不必要浪费；同时若考虑将同期点设置在某一台组网主变压器两侧开关时，当该变压器检修时将直接影响并网功能的使用。同理KL10-1CEP平台也仅在⑤开关设置同期点，

而非在①至④号开关设置同期点。

KL3-2CEPA平台的①号开关也考虑了同期点的设置，这是由于其处于电网的连接中心处，需考虑两种可能发生的情况：1)KL10-1CEP 平台与BZ35-2CEPA平台通过KL3-2CEPA平台35kV局部组网，KL3-2CEPA平台组网主变压器未投入，此时需并入电网；2)组网主变压器的设置问题，KL3-2CEPA平台组网主变压器仅设置了1台，当主变故障时该变压器两侧开关跳闸则KL3-2CEPA平台即脱网，而BZ35-2CEPA平台组网主变压器有3台、KL10-1CEP平台主变设置为2台，多台变压器并联同时故障脱网的风险要比KL3-2CEPA平台小很多，KL3-2CEPA平台组网主变故障开关跳闸后KL3-2CEPA平台需重新并入电网。两种情况均为KL3-2CEPA平台35kV已带电，若没有KL3-2CEPA平台①号开关同期点，则需将电网重新解列通过其他同期点重新逐步并网，而KL3-2CEPA平台①号开关设置同期点则可在该点并入电网，这是由于其处于电网连接中心的特殊性造成的，KL10-1CEP平台与BZ35-2CEPA平台则不存在该问题，因此考虑操作与供电恢复的便利则在KL3-2CEPA平台变压器上口开关多设置了一个同期点。

结语

随着海洋石油平台电力系统的发展，电力组网工程的不断实施，海上平台电力系统逐渐形成多个有规模的电网。电网中普遍存在多个电站中心互联，为了方便电网的操作，避免非同期合闸事故的发生，减少关键节点同期并网的冲击，电网同期技术尤为重要。参考文献

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