中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院 天津 300452
摘要：在海上油气田前期研究项目中，电力系统设计结果影响着项目的开发方案，电力系统设计主要包括负荷计算，供电方案的确定以及电力系统单线图纸的绘制等工作。本文综合考虑合理性、实用性和规范化，对负荷优化、合理分配电压等级以及电气联锁方式进行了详细论述分析，为后续前期研究项目电力系统设计提供了借鉴。
关键词：海上油气田 ；电力系统 ；负荷计算；单线图
0、前言
海上油气田电力系统是指，电能的产生、变换、传输、分配和消耗等全部设施所组成的整个网络的总称。电力系统设计结果影响着海上油气田前期研究项目开发方案，因此海上油气田前期研究项目电力系统设计的技术性能指标的合理性、实用性和规范化程度就显得非常重要。
海上油气田前期研究项目电力系统设计研究工作包括以下几方面，根据上游专业所提供数据计算用电负荷，根据用电负荷选择主发电机和应急发电机容量和台数，确定海上油气田供电方案，绘制电力系统单线图纸等工作。
1、负荷计算及优化
用电负荷是开展电力系统设计的基础和依据。用电负荷并不是对所有用电设备额定容量简单的累加，而是根据设备不同的运行工况选取相应的系数进行计算。用电设备的运行工况通常包括连续（Continuity）、备用（Standby）、间断（Intermittent）三种。在计算正常工况下的用电负荷时，所计算的用电设备运行状态为连续（C）时，计算系数设为1；运行状态为间断（I）时，计算系数设为0.4；运行状态为备用（S）时，计算系数设为0。具体计算逻辑关系见图1。
图1 用电设备运行工况负荷计算逻辑图
为了降低前期研究项目经济成本，需对油田用电负荷进行最大程度优化。通常采用的优化方法首先是大负荷采用逐年计算的方法。通过对采油电潜泵、注水泵、生产加热器等用电负荷较大的设备进行逐年计算，将负荷精细化处理，最大程度优化负荷。其次，对于修井机多于两台的情况，计算时可对修井机设置同时使用系数，或者根据实际情况，选择部分修井机同时作业，进而优化负荷。
2、供电方案
海上油气田供电方案电源系统包括主电源系统、应急电源系统、不间断电源系统（UPS）和操作电源系统。主电源系统为海上油气田生产生活提供动力。应急电源系统需在主电源失电后45秒内启动，并向应急负荷连续供电至少18小时。不间断电源系统，作为临时应急电源以便在主电源和备用应急电源发生故障时，给通信、火灾探测及仪表控制等系统供电至少半小时。
海上油气田供电方案电压等级及各电压等级连接设备如下，35kV，3PH，3W，50Hz，主输电线路电压，海底电缆、主变压器；10.5kV，3PH，3W，50Hz，主发电机组、海底电缆、主变压器、大容量电动机；6.3kV，3PH，3W，50Hz，主发电机组、海底电缆、主变压器、大容量电动机；3.3kV，3PH，3W，50Hz，主发电机组、海底电缆、主变压器、大容量电动机；400V，3PH，3W，50Hz，功率在0.15kW—220kW之间的电动机及各种设备；230V，3PH/1PH，3W/2W，50Hz，功率小于0.15kW电动机、照明系统及电伴热系统；115V，1PH，2W，50Hz，中高低压开关柜内控制电源、不间断电源（UPS）系统。
3.电力系统单线图纸绘制
在前期研究阶段，电力系统单线图仅绘制总单线图即可，电力系统总单线图是电能的产生、接收、分配、输送和使用的总电路图，其反映了油气田电力系统供配电结构及电气设备参数。根据供电电源类型，电力系统单线图可分为，正常电力系统、应急电力系统、不间断电源（UPS）系统和导航系统。根据电压等级及负载性质，可分为中高压配电系统、400V配电系统、电伴热系统、照明及小动力系统。
在绘制电力系统总单线图时，图例符号应符合“海洋石油工程制图标准”要求，同时需在图纸中明确主发电机组参数（包括发电机额定功率、台数、额定电压、功率因数、频率、接地方式等）、应急发电机组参数（包括额定功率、额定电压、功率因数、频率等）、海底电缆的横截面积及长度、各断路器额定电流、配电盘电压等级及频率、主变压器参数（包括一次侧/二次侧电压、额定容量、阻抗）、大用电设备的额定容量及备用情况及软启设备等信息。
在绘制电力系统单线图时，系统内的高中压断路器和接触器均应从上到下，从左到右顺序编号，400V断路器也应从上到下，从左到右顺序编号。电力系统内重要的电气联锁方式，应在图纸中说明。某油气田电力系统单线图见图2，其联锁方式如下，
1）400V配电系统两段母排上的ACB03、ACB04、ACB06三个开关不能同时闭合，仅允许同时闭合其中的两个开关。正常情况下，开关ACB03、开关ACB04为常闭，开关ACB06常开。
2）连接应急配电系统和正常400V配电系统的开关ACB07和连接应急发电机的开关ACB10二者不能同时闭合。
图2 电力系统单线图
4、结束语
海上油气田电力系统的合理设计在海上油气田前期研究中起着重要作用，本文逐一介绍了前期研究项目中电力系统设计所涉及的负荷计算、供电方案确定、电力系统单线图绘制相关内容，并就负荷优化方式、电气联锁方式进行了介绍。本文对前期研究项目电力系统设计工作内容进行详细论述分析，为后续前期研究项目电力系统设计提供了借鉴。
参考文献：
[1]《海洋石油工程设计指南》编委会编著.海洋石油工程电气、仪控、通信设计[M]．北京：石油工业出版社，2007：26-65．
第一作者简介：高阳（1986.02-），女，电气工程师，现主要从事海上油气田电力系统设计及研究。
论文作者:高阳,陈建玲,许晓英,王万旭,马金喜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/17
标签：电力系统论文; 油气田论文; 线图论文; 系统论文; 海上论文; 负荷论文; 电源论文; 《防护工程》2018年第20期论文;