淺談海洋平臺電氣設計的繼電保護配置

趙錦濤

摘 要：為了開采出海底油藏的原油和天然氣，可借助海洋平臺的工藝處理技術，將原油和天然氣在處理后，輸送到海面上。但由于開采環境的復雜性，以及油氣本身具有易燃易爆性，因此平臺電力系統的正常運轉狀態，直接關系到開采的質量和安全。由此可見，海洋平臺電氣設計繼電保護配置具有一定的必要性，文章也將深入研討海洋平臺電氣設計繼電保護配置的具體方法。

關鍵詞：海洋平臺；電氣設計；繼電保護

1 海洋平臺電氣設計繼電保護配置的必要性

海洋平臺的電力系統，由于自然界、人為、設備本身等因素，可能會引起系統短路故障，譬如海水侵蝕后，系統絕緣表面受損，再如設備絕緣部分老化引起設備缺陷等。而在出現短路故障后，對電氣設備的運行和系統安全產生極大危害，因此我們有必要進行海洋平臺電氣設計繼電保護配置。

1.1 設備的危害性。短路故障后，局部產生的電弧火花，可能燒壞電氣設備，甚至產生爆炸。經分析，主要是短路故障發生熱效應，而熱量上升的幅度，與流經短路位置的電流成正比關系，因此短路時的電流量增加，設備的熱量也會升高，即便設備一時間不會被燒壞，也可能因為熱效應而造成導體絕緣保護材料的老化，另外短路時快速增加的電流，也會產生具有沖擊作用的機械應力，使得導體變形破壞。

1.2 系統電壓的影響。海洋平臺的電氣設備，需要在正常電壓的狀態下才能夠發揮運行效果，而系統的短路故障，系統的阻抗能力降低，電壓也會隨著降到標準值以下，此時電氣設備的運行將遭到破壞。譬如海洋平臺所使用的負荷電動機，電磁轉矩維持電動機的運轉，但電壓降低后，電磁轉矩的轉動速度會逐漸下降，因此系統故障導致電壓快速下降，電磁轉矩將無法繼續維持電動機運轉，甚至造成電動機的損壞。

1.3 其他的影響。一方面是系統的穩定性，如果短路故障長時間未能得以有效排除，距離故障點較近的并列運行發電機，會處于非正常的運行狀態，另一方面是通訊系統的影響，主要原因是故障時電流不平衡，周圍通信線路會受到不平衡磁通的干擾，而出現局部失靈現象。

從海洋平臺短路故障造成的危害性可以看出，在平臺電氣設計中配置繼電保護裝置具有一定的必要性，通過繼電保護的配置，能夠降低對設備的危害性，并減少對系統電壓、系統穩定性、通信系統等的影響。

2 海洋平臺電氣設計繼電保護配置的方法

為減少海洋平臺故障道路造成的危害性和負面影響，我們可以通過繼電保護的配置，為平臺電氣系統正常運行，提供較高水平的保障。而海洋平臺電氣設計繼電保護配置，要求在明確繼電保護配置基本要求的基礎上，分別從電力變壓器、電動機、海纜、中壓電動機幾個方面，研討繼電保護配置的方法。

2.1 繼電保護配置的基本要求

海洋平臺電氣設計，其系統安全運行，與繼電保護裝置的配置合理性與否息息相關，同時也是根除故障隱患的關鍵，因此繼電保護的合理配置，必須滿足以下幾方面的基本要求：

2.1.1 可靠性要求。繼電保護裝置的作用發揮，體現在回路保護時的連接狀態等方面，在質量保障方面，一方面需要提高裝置元器件的質量水平，確保每個元器件都能夠在高強度運轉狀態下保持較長的使用壽命，另一方面是便于裝置的維護管理，即回路接線盡可能簡單，這樣在發現故障點時，就能夠在短時間內找出故障隱患并予以快速排除。

2.1.2 選擇性要求。繼電保護裝置發出執行保護命令后，可從電氣系統中選擇性切斷故障元器件，并保證尚未出現故障元器件的正常工作，以便將故障范圍盡可能控制在較小范圍內，同時在切斷故障元器件后，可臨時裝設保護裝置，以后備保護故障元器件。繼電保護裝置選擇性要求的實現，還需要正確配合每個相鄰元件后備保護，尤其是在動作時間設置方面，上級元件必須比下級元件長。

2.1.3 靈敏性要求。繼電保護裝置的靈敏性，與靈敏系數、被保護范圍內流過最小短路電流、裝置啟動電流等參數均有關系，這些參數在繼電保護裝置合理設置后，就能夠以最快的速度為短路故障切除提供可靠依據，并做出斷路器跳閘等保護動作。

2.2 繼電保護配置整定

根據繼電保護裝置的基本要求，海洋平臺電氣設計的繼電保護配置，應該分別對主發動機、變壓器、海纜、中壓電動機幾個方面進行整定計算：

2.2.1 主發動機。首先是差動保護帶比率制動，以便在啟動電流后，保護裝置不會出現誤動作，同時通過整定最大的不平衡電流和最小的起動電流，根據斜率、動作時限、靈敏系數等，設置拐點對應的制動電流。其次是負序過流保護，按照躲開發電機長期允許的負序電流，設置負序過負荷警段和跳閘段，其依據為起動電流和靈敏系數校驗。再次是過流保護，一方面是限時電流速斷保護，另一方面是定時限過流保護，由動作時限、可靠系數、返回系數等參數進行整定。

2.2.2 變壓器。變壓器保護整定，是保證電氣系統運行正常和持續供電的關鍵，一方面是變壓器進線，主要包括差動保護、差動速斷保護、定時限過流保護、負序過流保護幾個方面，相關參數取自于拐點制動電流、可靠系數、返回系數、靈敏度校驗等；另一方面是變壓器出線，重點提供電流保護、負序過流保護、過電壓保護、低壓保護、零序過壓保護，其中電流保護為重點，以母線流入為變壓器正向，以基波分量的有效值為基礎值，這樣就能夠減少故障對負荷的影響。

2.2.3 海纜。海纜的保護相對簡單，是在確定差動起動電流、拐點制動電流之后，在動作區范圍內，規避故障最大不平衡電流，同時根據非周期性分量影響系數和電流互感器同型系數等，設置啟動電流，以便躲過二次回路斷線，以此起到分相電流差動保護的效果。至于過流保護，目的是在海纜發生故障后能夠準確快速地切斷故障點，具體的做法是啟動電流的整定，其中包括短路故障時最小短路電流、動作時限等計算參數。

2.2.4 中壓電動機。首先是熔斷器，具有電流速斷和反時限過負荷，在確定反時限過流保護裝置的起動電流和電動機的額定電流之后，整定計算負序電流氣動執行器，以此提供電流速斷保護的低定值。其次是綜合保護，包括定時限過流保護、負序過流保護、熱過負荷保護，在設置報警整定值、報警保護指令和跳閘保護指令之后，實現被保護對象的熱時間常數。

2.2.5 其他裝置。除了主發動機、變壓器、海纜、中壓電動機幾個方面的繼電保護配置，另外發電機過電壓保護、發電機逆功率保護、發電機失磁保護、低頻保護、過頻保護、熱過負荷保護、低阻抗保護、PT斷線監測等，均為海洋平臺電氣設計繼電保護配置的重點，要求根據海洋平臺電氣設計本身的具體需求，針對性配置繼電保護，以此充分發揮繼電保護的功能。

3 結束語

綜上所述，海洋平臺的電力系統，由于自然界、人為、設備本身等因素，可能會引起系統短路故障，在出現短路故障后，對電氣設備的運行和系統安全產生極大危害，因此我們有必要進行海洋平臺電氣設計繼電保護配置，因此我們需要通過繼電保護的配置，為平臺電氣系統正常運行，提供較高水平的保障。文章的研究，基本明確了海洋平臺電氣設計繼電保護配置的具體方法，但詳細的配置細節，要求根據海洋平臺電氣設計的實際需求，以全方位滿足繼電保護裝置可靠性、選擇性、靈敏性等功能要求。

參考文獻

[1]董清鋒.電氣繼電保護技術的應用與發展[J].中國科技博覽，2013，（36）：352.

[2]殷懌.電氣一次設備與繼電保護裝置匹配不當引起的問題及解決[J].科學之友：下，2013，（10）：56-57.

[3]耿瑩，展煥東.淺談電氣主設備的繼電保護技術[J].中國科技博覽，2013，（29）：46.

[4]張戰永.繼電保護運行模式在電氣保護中的問題及對策[J].中國高新技術企業，2013，（23）：60-61.