淺談海上油田群230kV供電方案

董明遠 劉瑞 高靜坤 徐騫 郝明

摘 要：不同于國內相對規模較小型油田群，海外大型油田群的電氣負荷總量可達數百兆瓦，陸地電網選用兩路230 kV冗余海底電纜給油田群變電站提供初級電力，且230 kV開關柜采用雙母線四分段，進一步提高了供電可靠性和靈活性。海上次級供電采用69 kV海纜，交流系統中性點工作接地形式為直接接地和低阻接地，保護接地全部采用接地電纜構成的接地網來實現可靠接地。

關鍵詞：海底電纜;冗余;可靠性

0 引言

海洋石油平臺一般距離陸地較遠且比較分散，考慮工程項目經濟性，通常采用自設主發電機來滿足平臺設備的用電需求，這也是目前國內多數海上油田采用的供電方案。

本文介紹了某海外油田群的陸地供電方案，該油田群已歷經多期滾動開發，陸地供電方案相對成熟可靠，希望對國內油田陸地供電工程起到借鑒作用。

1 陸地供電工程

該項目需新建兩條230 kV高壓架空線，將陸地230 kV變電站電力輸送到海底電纜登陸點附近的架空線與海纜連接站。海底電纜登陸段埋地敷設至連接站地下，穿護管延伸至地上與230 kV鋼芯鋁絞線連接。圖1是在海纜登陸點就近建設的連接站，主要由電纜溝、高壓門架結構、絕緣子、避雷器、站內道路、圍墻等組成。230 kV架空線來自陸地230 kV變電站，新建架空線路應盡量避免與其他架空線交叉，如無法避免，應保證高壓等級架空線在低壓等級架空線之上，架空線交叉角度盡量選擇90°。架空線與陸地石油管道交叉角在45°～135°，架空線的基礎桿塔應距離石油管道30 m以上，架空線高度應距離石油管道9 m以上，以避免高壓架空線在石油管道上產生過高的感應電壓，同時影響管道的交流腐蝕問題。

2 海上供電工程

國內常規海上石油平臺供電采用自建發電站，通常為燃氣透平發電機和原油發電機，發電機電壓等級一般不超過10.5 kV，油田群內電力組網電壓等級一般最高為35 kV，這與國內海洋石油平臺規模、用電負荷大小密切相關，下面對某海外項目海上石油平臺供電方案進行介紹。

該項目海上油田采用規模化開發方案，設置海上油氣處理中心站，如圖2所示，230 kV變電站設置在油氣處理中心位置，新建兩條88 km、230 kV海底電纜接入變電站平臺，海纜上平臺經J管保護，通過SF6氣體絕緣母線連接到230 kV GIS。兩條海纜是冗余配置，每條海纜可單獨提供100%全部270 MW電力負荷。

2.1 ? ?海上變電站配置方案

變電站平臺設置230 kV GIS房間、69 kV GIS房間、13.8 kV及以下配電房間。如圖3所示，230 kV GIS采用雙母線四分段形式，方便進行倒閘切換供電母線，230 kV母線預留了遠期擴展回路，在將來油田群擴大生產規模時，可以通過新建海底電纜給其他油田提供電力。

變電站設置電源管理系統，可實現230 kV負荷卸載功能，并能控制230 kV并聯電抗器抽頭，維持海上系統0.8的功率因數。69 kV GIS采用環形母線，給距離較近的海上石油平臺提供電力。230/13.8 kV降壓變壓器出線接入13.8 kV開關柜，配電用戶是天然氣壓縮機、原油輸送泵和13.8/0.48 kV變壓器。480 V電壓等級配電用戶是平臺低壓負荷，如低壓電動機、電加熱器。

電力系統頻率采用60 Hz，標稱電壓等級和接地形式如表1所示。用電負荷配電初級電壓采用13.8 kV，三相三線制。次級配電電壓等級采用4.16 kV和480 V，三相三線制，480 V低壓開關柜內不設置中性母線。400/230 V三相四線用于電氣插座配電，以及低壓配電變壓器到低壓照明配電板等。

2.2 ? ?接地和防雷保護

海上石油平臺整體作為焊接鋼結構物，能夠為雷擊電流提供從最高點到大地的連續通路，一般不額外設置避雷針。該項目主接地網由接地電纜構成，主接地網要連接到導管架兩條腿上，接地連接采用熱熔焊。螺栓連接的鋼結構不能作為可靠接地，應設置單獨的接地電纜連接。所有設備外殼都通過最短路徑連接到主接地網。對于三相無中性線系統，采用三相線芯加一芯接地線電纜，接地線可用于內部接地。三相帶中性線系統，采用三相線芯加一芯中性線和一芯接地線的電纜，接地線用于內部接地。鎧裝海底電纜無需設置接地芯。金屬穿線管應兩端接地，金屬托架兩端接地并確保托架鉸接處設置接地跨接線。

通常海上石油平臺設備保護接地采用接地電纜就地連接到平臺結構物上的方法，即把整個焊接的海上石油平臺視作可靠的大地。該項目單獨設置的平臺接地網，由絕緣接地線組成，接地網延伸到配電和控制房間內和房間外的每個需要接地的終端設備，接地網再與平臺結構物實現多點接地，距離大地最近的接地點設置在導管架腿上，接地形式采用熱熔焊。設置接地網接地，其在接地可靠性和抑制雜散電流對平臺設備和管線的影響方面，要優于就地接地形式。

3 結語

本文介紹了海外某230 kV海上石油平臺供電方案，對陸地230 kV架空線、海纜與架空線連接站、海纜、海上230 kV變電站、69 kV變電站的配置進行了說明，對比了國內常規海上石油平臺自發電模式和陸地供電模式，對接地網形式的接地系統進行了分析，就地接地形式進行了對比，以供國內海上石油開發項目參考。

收稿日期：2020-12-08

作者簡介：董明遠（1984—），男，山東人，高級工程師，主要從事海洋石油平臺電氣設計和項目管理工作。