海油平臺電力系統短路電流問題分析

高寧州(北京沃利帕森工程技術有限公司，北京 100012)

海油平臺電力系統短路電流問題分析

高寧州(北京沃利帕森工程技術有限公司，北京 100012)

本文闡述了海油平臺電力系統的特點，分析了其短路容量升高的原因，探究適合海油平臺電力系統應對短路電流超高的措施及限制短路電流的措施，給以后的項目提供了一定的參考價值。

海油平臺；短路電流；應對措施

隨著天然氣、海洋石油開發的迅速發展，逐漸增大了電力需求與油、氣田的規模，新建海油平臺的電站容量和發電機組單機容量也都越來越大，斷路器在開斷短路電流時，加大了分斷的困難，將給電網帶來安全隱患。

1 海油平臺電力系統具有的特點

海油平臺電力系統的主要特點有以下兩點：（1）具有較多的直配線路，發電機出口母排利用降壓變壓器供電給低壓負荷的同時，還通過電纜給其它的模塊和平臺供電或者直接給中壓電動機配電；（2）多機共母，與陸地發電機變壓器組單元接線方式不同，海油平臺電力系統的接線方式都是擴大單元接線，即中壓系統直接接入多臺發電機。

以上特點導致了海油平臺電力系統中發電機的出口母排上容量比較集中，短路電流的水平比較高，其中短路直流的分量百分比也很高。

2 短路電流高的危害

由于上述提到的種種原因，使許多電站都開始聯網運行，海油平臺電力系統的短路電流水平也愈來愈高。短路電流水平在不斷上升，需要提高設備的短路容量，這樣就會加大新建平臺設備的投資金額，并且還會影響原有的運行設備，特別是發電機的出口母排，短路電流對電氣設備和電網穩定安全運行具有重大的危害性，所以海油平臺電力系統在設計中需要迫切解決的問題是對電力系統的短路電流進行限制，提高電網運行的可靠性，提高其使用壽命與工作的可靠性，降低各種電氣設備負擔。

3 應對短路電流水平高的措施

3.1 提升斷路器開斷容量

當系統的容量較小時，可以采用提高開斷容量、對設備進行更換等方法來解決，這種情況通常是因為設備具有足夠的裕度，從經濟角度和技術角度來看都是可行。若系統的容量較大，而短路電流的水平頗高的時候，不能選用更換設備的方法來解決，因為需要加強或者更換系統中原有的設備，并且開關柜與斷路器會受到它們最大短路容量值的限制，不能無限增加。當下設備的短路容量已經沒法滿足部分新建平臺的需要。固然短路電流的直流百分比需求是普通真空斷路器沒法滿足的，這是可以選擇發電機出口的專用斷路器來解決。對于較高短路電流的直流分量可以使用發電機出口的專用斷路器來進行分斷，但若有很多的中壓進出回路時，會增加發電機出口的專用斷路器使用次數，工程造價也隨之增加，

3.2 電壓等級提高

若電源容量相同，提高電壓等級會導致短路電流降低，隨著海油平臺規模在逐漸擴大，增大了電站容量和電負荷，發電機的電壓等級從原來的400V提升到3kV～6kV，現在其電壓等級已經達到10kV。

隨著發展需求，發電機電壓等級可以考慮選擇20kV、18kV、15.75kV、13.8kV等，電纜、配套配電設備及變壓器都可以選擇項對應的電壓等級。中壓電機可與相對應的電壓等級進行直配，若電機沒有與其相對應的電壓等級，那么可以采取降壓變壓器配電的方式。

3.3 安裝串聯電抗器

把電抗器串聯到發電機進線回路中、中壓母聯處，可以串聯電抗器或在中壓母聯處串聯電抗器，可以降低短路電流。串聯電抗器本質是增加系統聯系的阻抗，減少電網緊密度，以達到減小短路電流的目的。此技術已成熟，大量的應用在陸地電力系統中，但是運用此技術可能會影響電力系統運行的穩定性。在串聯電抗器時，需要對電磁環境、電壓跌落和暫態恢復電壓等問題進行全面考慮，也可選擇電抗器與固態開關串聯，能在一定程度上解決系統損耗、電壓跌落等問題。

3.4 應用發電機變壓器組

海油平臺均為直配線形式，發電機出線直接連接到壓配電盤，中壓配電盤將直接供電給中壓設備或者利用降壓變壓器對低壓負荷進行供電。發電機變壓器組的形式被許多陸地發電站所采用，海油平臺也可以考慮選用這種形式。

3.5 安裝固態開關或快速限流器

若大故障電流出現，則需要對系統運行方式進行改變，分列運行發電機，提高系統阻抗，減少故障電流水平。固態開關或快速限流器安裝在發電機進線回路中、發電機出口母排母聯處。快速限流器是由一個反應極快、開斷能力低、可通較高額定電流的開關和一個高遮斷容量且并聯的熔斷器構成。若大故障電流出現，可以進行提前預判，觸發感應填料，開關斷開，電流轉移到熔斷器上，熔斷器熔斷，限制電流繼續增長，并且當下一次電壓過零的時候，會切斷電流。快速限流器的優點是額定電流大、限流能力強及斷開速度快等。其填料具有特殊性，需要定期的更換與維修，并且在跳閘觸發之后，填料就會失效。

固態開關也被稱作電力電子開關，主要是由晶閘管閥體串并聯組成。在正常運行時可以切斷電路和導通電路，在出現故障時，可以對短路電流進行限制和切斷短路故障。20ms內就可分斷處于20～200kA的短路電流。其優點是開斷時間短、無電弧分斷、快速導通、免維護及使用壽命長等。

4 結語

在海油平臺電力系統中短路電流已成必須解決的問題，在項目前期需要充足評估短路電流水平，將各項目的特點相結合，再進行經濟、技術的綜合比對，選擇出應對短路電流最經濟有效的措施，確保項目能后安全生產及穩定運行。

[1]安曉龍.淺談海油平臺電力系統短路電流問題[J].企業技術開發月刊,2015,34(12)∶112-113.

[2]安曉龍.海油平臺電力系統短路電流直流分量分析[J].電氣開關,2016,54(2)∶13-15.

高寧州（1983-），河北省寧晉縣，男，漢，電氣工程師，本科，主要從事研究能源類工程項目電力系統設計，包括海洋石油平臺，陸地石化，聯合循環發電等項目的電力系統方案研究，系統穩定性分析等。