CPP Prema Kielce止回閥80.5081.14.0806
南京惠言達電氣有限公司成立于2019年，座落在南京六合市商圈。9年備件銷售積累，公司主要經營歐、美等國的閥門、過濾設備、編碼器、傳感器、儀器儀表、及各種自動化產品，公司全力貫徹“以質優價廉的產品和完善到位的技術服務客戶”的經營宗旨，服務于國內的流體控制和自動化控制領域。節省了中間環節的流轉費用，能夠把更優惠的價格提供給用戶。通過發展我司已經自動化設備和備件供應商，主營產品廣泛應用于冶金、造紙、礦山、石化、能源、集裝箱碼頭、汽車、水利、市政工程及環保以及各類軍事、航空航天、科研等領域。
CPP Prema Kielce止回閥80.5081.14.0806
品牌 型號
LEANTECHNIK lean SL 5.3 PW 500 131 齒條千斤頂
mts RHM 0260MD531P102 位移傳感器
Micro-Epsilon WDS-5000-P115-M-SO,Measuring rang 5000mm SN 17919 位移傳感器
Murr 7000-12481-0000000 電纜/插頭
Murr 7000-12681-0000000 電纜/插頭
Murr 996049 電纜
ME ASBS 2M12-5S 連接器
ME GSV-1A 4-20/250/2/M12 信號放大器
Martens NG1000-1-0
MP Filtri SGEA31M06077+EGE3RP+SGEA31D04045
omc PVP 10BE
ORGA PCB 35Ub Under/over Cur Ac Mon， Orga ref no：48284，Part No：010278
Epro PR 6423/010-010 位移傳感器
LPW 012003(G0125001) 濾芯
KRACHT SPVF20C1G1A02 泄壓閥
DELTA W3100CD602A00AE00 壓力傳感器
LESER 5262.2042 安全閥
IFM PN7004 壓力傳感器
BALLUFF BCC M415-M414-3A-304-PX0434-003
BALLUFF BTL5-E10-M0175-P-S32（with cable ）
Mayser BSL/BK 1750 GP39 NBR C25L
Pleiger MOV-3-80-17-114.2
PTM PMO 0450-3-0-100 氣動馬達
CHAMBRELAN D444-0500 線性導軌
Kamlock KLSG 20-ES_G_2_Zoll_DN_50 管接頭
Nordson 1081908
Pyropress P1202/B222A30/SS1N 壓力開關
BALLUFF with memory card
PNR VED 0138 D3 C
Beckhoff EL6731-0010 接口模塊
JOSEF EMMERICH LEAKAGE RETURN VALVE 13304604.11 （Pump:ER521NPPH/Pos:820 ） 泄露返回裝置
PRECIMETER PROHCD700R300 激光數碼相機傳感器
DELTA W3013IC604H30,3 to 25mbar
MEDENUS R101 NW 40 9607-063/2 150(H2)m3n/h 減壓閥
MEDENUS R101 NW 40 9607-063/3 90(N2)m3n/h 減壓閥
MEDENUS R100-U NW 50 9607-063/5 1Kp/cm2 減壓閥
MEDENUS-z R50 NW p 1" 8904-011/3 n.t. N2 減壓閥
Lutz 1/2 PPV Art No. 5701+120 Ser. No. 250397 雙隔膜泵
baumer FHDK 10N51/156073
lechler 502.908.17.00.00.2 噴嘴
STRIKE TECHNOLOGIES Capacitor bank STRIKE RLC04-B relay
STRIKE TECHNOLOGIES Capacitor bank STRIKE RLC04-B relay
lechler 092.108.30+468.408.30
PILZ PNOZX2P 48 … 240 VAC/DC
Foxboro 244LD SS4R2RBNH0C6-L1 閥門定位器
SUSPA TYP16-2 4524 200N
mts RHM0730MR021A01 位移傳感器
Mawomatic APA1.AA07A05BA 583551
Tiefenbach WK177L114 L=5M 磁性傳感器
PERMA 26.001.105 塑料管接頭
PERMA G1/4 75mm
Murrelektronik 7000-14521-0000000 電纜/插頭
Murr 7000-11 電纜/插頭
MURR ELEKTRONIK 7000-42021-0000000 閥門連接器
Murr 7000-41181-0000000 接頭電纜
Murr 7000-40001-0000000 電纜/插頭
Murr 7000-12 電纜/插頭
Murr 7000-41 電纜/插頭
Murrelektronik 7000-12 電纜/插頭
norelem NLM06460-1062X20
SICK IN30-E0407K 安全開關
Mecair VEP216
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統受海洋環境和服務行業的影響，其電力系統構成、電壓等級、電站的總裝機容量以及電氣設備和負載的種類與性質都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統主要有以下特點：（1）為集發電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網；（2）單機容量和總裝機容量都比較小，遠遠小于陸地電網；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發電機出線與母線直接連接，多臺發電機共母線運行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發電機，電動機、變壓器容量較大，電動機啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發的步伐不斷加快，海上平臺電力系統也得到了長足發展，逐步由過去單個平臺的小型電站發展為目前集發電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網，逐步由過去單個平臺的孤立電站發展為目前多個平臺間互聯以整個油田群組網的較為復雜的電力網絡。當前，海洋油氣田電力系統單機容量、電站總容量不斷提高，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠，系統拓撲結構越來越復雜。因此，出現了一些影響平臺供電安全、穩定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分斷困難；大容量變壓器空載合閘時產生巨大的勵磁涌流，會對系統造成嚴重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統的供電安全和穩定運行造成了嚴重影響，一旦系統中某個節點出現故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網運行的整個區域的電力網供電中斷，造成油田群大面積的停電停產，甚還可能引發嚴重的安全事故，造成重大財產和經濟損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統單機容量和總裝機容量的不斷提高，中壓系統從短路點計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統的安全穩定運行造成嚴重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分斷能力的影響，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導致過零點漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點漂移，更嚴重的情況是滅弧時間變長，甚導致電弧不易熄滅。研究表明，當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進行具體的電力系統設計選型時，目前，適用于發電機出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發電機出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優缺點對比如表1所示。實際選型時，應根據電網拓撲結構和實際短路計算值，統籌考慮技術可行性和經濟性，判斷采用何種短路分斷設備。某海上項目電站設置三臺大容量發電機組，發電機出口三相短路時，直流分量高達60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設計*采用了“3+2”系統拓撲結構，即發電機出口母線分成三段，各由一臺發電機供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發生時，快速限流器能在10ms內動作，將電力系統快速分割成三個子網（解列運行），從而降低短路電流。快速限流器動作后的短路電流交流分量和直流分量大幅下降，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統為孤立系統，在平臺主發電機黑啟動時，先開啟應急發電機為主發電機的輔機盤供電；主機輔機得電后，啟動主發電機；主發電機運行后，投入配電變壓器，將輔機盤電源由應急發電機切換為主發電機。此時，系統僅有單臺發電機運行，容量較小，變壓器空載投入時，會產生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統造成很大的沖擊，甚直接造成主發電機出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補償功能，可根據影響斷路器分合閘角度精度的因素動態判定分合閘點以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統的暫態穩定性。近期某項目使用了基于三相聯動合閘技術的涌流抑制裝置，據該作業方反饋，應用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術主要利用固態晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設備使用壽命縮短的不良影響，延長了設備的正常工作時間。
3.3主發電機進相運行問題
海洋平臺電力系統主要采取集中供電方式，主電站通常設置幾臺容量相同的發電機組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導致主發電機進相運行。這會產生靜態穩定性降低，定子端部溫度上升，機端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴重影響發電機的安全和整個電力系統的穩定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發電機進相運行問題，經廣泛的技術分析、比較，海洋平臺電力系統引入了動態無功補償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設于電力系統中，可動態地對電網無功功率進行快速調節和補償，SVG的功能相當于一個無功電源，它可以自動調節，隨著無功負荷的盈虧，自動補償調節系統中所需的無功功率，使系統功率因數達到理想狀態，從根本上解決了發電機進相運行的問題。SVG具有快速響應、運行范圍寬、抑制電壓閃變能力強、補償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點。該裝置的使用，很好地解決了系統容性無功過大的難題，提高了整個海上電網的穩定性。
4結語
本文總結了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發電機進相運行，并對這些問題進行分析，結合實際工程項目案例提出了相關問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發項目中電力系統的方案設計提供了可參考和借鑒的經驗。
Leuze LS 328/9D K-D M12A-4P-10m-PVC
Leuze LS 328/9D-M12+LS328/4P-M12
LINMOT PS01-23×80-R 聯軸器
Klefinghaus pneumatic box+86200012 TYP 01D
Eltra EAM58CR4096/4096G8/28PPX10S6PER 編碼器
microsonic Pico+25/F 接近開關
Mutronic No.88.00804 230V/50HZ
PFLITSCH E153M4X6 MEHRFACHEINSATZ PROGRAMMING UNIT 16 SEAL PVC AUCH FOR M25
PFLITSCH BG 240PA BLUEGLOBE PA M 40 X 1,5; 20,0-32,0
PFLITSCH RED240/232 POLYAMID M 40 X 1,5 / M 32 X 1,5
PFLITSCH BG 232PA BLUEGLOBE PA M 32 X 1,5; 15,0-25,0
Leuze KR10-1600
P+F 122522;NBN4-F29-E2-V3-G-0,5M 接近開關
Nordson 138727D
LENZE E82EV222-4C
Alfing 8068192 變壓器
norelem 03041-206 彈簧柱塞
moog G631-3003A +J121-001
Lutz 0410.0300 刀片
Murr 7000-42081-000-0000 電纜/插頭
Murr E10742
Murrelektronik GmbH 56691 可編程控制器
Murr 7000-15041-0000000 插頭
Murr 7000-4 電纜/插頭
BALLUFF BTL5-E17M-0150-K-K02
SCHMERSAL TZKF/CS DC24
Sigmatek DTO161(05-007-161)
Turck RKC-4.4T-12 M/TEL 電纜
IFM EVC002 電纜
IFM AL2401 1
norelem NLM 07113-12109 接線端子
Nexen 964650/24V
AB 440T-AKEYE10-Da 開關附件
Telemecanique XS1L06PA349 感應傳感器
norelem NLM 02041-112025 底座
norelem NLM 02153-08036
norelem 95057-06020 滾子
Proxitron OSA6747 13GS5 ON:61340 感應傳感器
GLT 752V-UV 計量閥
mts RHM -0290MP201 S1G8100 位置傳感器
PINTER MANCOMB IP652K AVA MHPL 0-6bar
Profimess LS-15P.P1
Turck BL67-GW -DN 6827183
MILTONROY Nr.100514043 MRB12-R38Q1APPNNNN
Pister DN50-SAE2-3000 SKH50AV-DD 球閥
PFLITSCH WNM-G40 M40*1.5 接頭
Turck 6601590 總線終端電阻
Multi-Contact 14.5187-22 插頭
ODU 196.025.001.300.000 插頭
ODU 196.025.003.300.000 鎖連接器
LENZE SPL42-3UVCR-035C22
moog Direct-Operated Servo Valve, P/N: G771K208A
P. Ries GmbH 4000/3 D280 Nr.10008103 真空泵
Elcis A/958HP12-12-10-B-DP-0-2M20 編碼器
NORTEK 2039210 壓力表
Leybold D16B-DOT NR.11406
MVA M65TC3G-110-DA 溫控器
Optima Typ PDV 200;3120025 工件夾具
DIELL MD SS2/AP-1H
Keysight 34461A 數字萬用表
prominent 792957 臭氧傳感器
Vahle SA-KDS2/40/1/14HS0 5/4/4/1-3
ILME CNEM 16 T 接線端子
ILME CNEF 24 T 接線端子
VIPA 317- 2AJ12
MP Filtri FHF325.2BVN7A10NP01 過濾器
MENZEL MS SD4 SF 噴嘴
Turck BI2-M12-AD4X 接近開關
Turck BI30U-CK40-AP6X2-H114 接近開關
"Murtfeldt RollerchainDIN818712B13/4""links123No. 469800537 "
"Murtfeldt C-profile C11 12B13/4""No. 351090011 length 2318 "
Mayser SL/BK 675MM GP60EPOM C35 v：4 位置傳感器
Phoenix 1803617 連接器
Contrinex KAS-80-A12-A-M12-PRO/VAB-Y5-1-NL
WILCOXON R1-0-J93-32 電纜
NORIS 100.06.146-BFA 液壓螺母
norelem 02153-08046 工件夾具
MIL air suction filter[FOR E100.3/2] 吸油過濾器
gesipa BLINDNIETE STD 2,4X6,0 MM 6300022
MTL MTL-5044
Turck MS24-112-R 速度計
Vahle SA -KDS2/40/1/14HS0,5/4/4/1-3
Labom GA2130-B99-D2-M22-N2 L=420 電阻溫度計測量插件
DELTA power supply
Mobac HB-1750 M 2 (0-15 Nm)
mts RHM0050MD701S3B1105 位移傳感器
PERMA PERMASTAR,16100348
prominent S2BAHM04350PVT010S000 計量泵
novo TLH_2000
Novotechnik MUP 110-4 24VDC 接口模塊
Nadella GC 22 EE 軸承
Foxboro IDP10-T22B21F-M1L1 -4KPa～+4KPa
Leuze LE318B/4P+LS318BI/9D 連接器
prominent Diaphragm of SIBAHM07120PVT0070S004 膜片
prominent Shell of SIBAHM07120PVT0070S004 端蓋
Netter 61703219 傳感器附件
IFM AC5291 接口模塊
IFM LI5142 液位傳感器
LT ULTRA Mirror 87WX30TX86L,CU_D/N:210224/LT ULTRA_FOR 3APL WELDER MIRROR(UNCOATED) 平面鏡單元
LT ULTRA Mirror 87WX30TX86L,CU_D/N:210361/LT ULTRA_FOR 3APL WELDER FOCUSING MIRROR 聚焦單元
SICK CLV650-0000 讀碼器
Murr MOSA 7000-80081 電纜/插頭
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統受海洋環境和服務行業的影響，其電力系統構成、電壓等級、電站的總裝機容量以及電氣設備和負載的種類與性質都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統主要有以下特點：（1）為集發電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網；（2）單機容量和總裝機容量都比較小，遠遠小于陸地電網；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發電機出線與母線直接連接，多臺發電機共母線運行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發電機，電動機、變壓器容量較大，電動機啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發的步伐不斷加快，海上平臺電力系統也得到了長足發展，逐步由過去單個平臺的小型電站發展為目前集發電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網，逐步由過去單個平臺的孤立電站發展為目前多個平臺間互聯以整個油田群組網的較為復雜的電力網絡。當前，海洋油氣田電力系統單機容量、電站總容量不斷提高，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠，系統拓撲結構越來越復雜。因此，出現了一些影響平臺供電安全、穩定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分斷困難；大容量變壓器空載合閘時產生巨大的勵磁涌流，會對系統造成嚴重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統的供電安全和穩定運行造成了嚴重影響，一旦系統中某個節點出現故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網運行的整個區域的電力網供電中斷，造成油田群大面積的停電停產，甚還可能引發嚴重的安全事故，造成重大財產和經濟損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統單機容量和總裝機容量的不斷提高，中壓系統從短路點計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統的安全穩定運行造成嚴重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分斷能力的影響，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導致過零點漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點漂移，更嚴重的情況是滅弧時間變長，甚導致電弧不易熄滅。研究表明，當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進行具體的電力系統設計選型時，目前，適用于發電機出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發電機出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優缺點對比如表1所示。實際選型時，應根據電網拓撲結構和實際短路計算值，統籌考慮技術可行性和經濟性，判斷采用何種短路分斷設備。某海上項目電站設置三臺大容量發電機組，發電機出口三相短路時，直流分量高達60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設計*采用了“3+2”系統拓撲結構，即發電機出口母線分成三段，各由一臺發電機供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發生時，快速限流器能在10ms內動作，將電力系統快速分割成三個子網（解列運行），從而降低短路電流。快速限流器動作后的短路電流交流分量和直流分量大幅下降，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統為孤立系統，在平臺主發電機黑啟動時，先開啟應急發電機為主發電機的輔機盤供電；主機輔機得電后，啟動主發電機；主發電機運行后，投入配電變壓器，將輔機盤電源由應急發電機切換為主發電機。此時，系統僅有單臺發電機運行，容量較小，變壓器空載投入時，會產生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統造成很大的沖擊，甚直接造成主發電機出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補償功能，可根據影響斷路器分合閘角度精度的因素動態判定分合閘點以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統的暫態穩定性。近期某項目使用了基于三相聯動合閘技術的涌流抑制裝置，據該作業方反饋，應用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術主要利用固態晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設備使用壽命縮短的不良影響，延長了設備的正常工作時間。
3.3主發電機進相運行問題
海洋平臺電力系統主要采取集中供電方式，主電站通常設置幾臺容量相同的發電機組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導致主發電機進相運行。這會產生靜態穩定性降低，定子端部溫度上升，機端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴重影響發電機的安全和整個電力系統的穩定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發電機進相運行問題，經廣泛的技術分析、比較，海洋平臺電力系統引入了動態無功補償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設于電力系統中，可動態地對電網無功功率進行快速調節和補償，SVG的功能相當于一個無功電源，它可以自動調節，隨著無功負荷的盈虧，自動補償調節系統中所需的無功功率，使系統功率因數達到理想狀態，從根本上解決了發電機進相運行的問題。SVG具有快速響應、運行范圍寬、抑制電壓閃變能力強、補償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點。該裝置的使用，很好地解決了系統容性無功過大的難題，提高了整個海上電網的穩定性。
4結語
本文總結了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發電機進相運行，并對這些問題進行分析，結合實際工程項目案例提出了相關問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發項目中電力系統的方案設計提供了可參考和借鑒的經驗。
LENZE SN:1535723410000171293443 伺服電機
baumer FHDK 14N5101/S35A 感應傳感器
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Banner LAT-1-LS
Eltra EAM63DR44096 4096G8 28PPX10X3PER 編碼器
MAGNET-PHYSIK MAFESEN HS-AGB5-4805 1
Hengstler 0 478 123/ 24VDC,7 ZIFFERN
Magtrol LB 214-011/001 122-214/011/001
Magtrol LMU 212/011 P/N：224-212-000-011
Nihot Fan impeller of MTVD-60-120LGO
WYLER Clinotronic PLUS
MSC Tuttlingen TK91A 6304245 掃描儀用探頭
Fife H3740-100-01 接收器
Meinberg TCR511PEX
INTORQ BEG-561-255-030-3 no.33005324
BOSCH Guide rail: R1605-704-31LG=1436 滾珠導軌
BOSCH Guide rail: R1675-203-31LG=496 滾珠導軌
MESSKO MT-STW160F2 63516-408
Limitor GmbH Q82-Q-070-05-100
Bertolini C 1258 貝托里尼泵
BALTUR TBG45P
ARON AM.7.UP.AB 止回閥
BALLUFF BES01P8,1014HV 接近開關
Euchner 078456/BOLT/VZ-CR2
Euchner 082119/NZ1VZ538EL060-M 安全開關
ODU 309.803.150.037.151 插頭
Multi-Contact 14.0047 插頭
PIAB BX110 NR:0108340 真空吸盤
SIEMENS 3TB40
Numatics F32B G04 BM
Leroy Somer R449 穩壓器
PFEIFER STRATOPLAST 38-1960-1186SZ-130M
PFEIFER STRATOPLAST 38-1960-1186SZ-130M
NORMA DISTRIBUTION CENTER GMBH ET8x1-R1/8 塑料管接頭
LEMO FGG.2B.302.CLAD72Z 螺紋接頭
Ca-Verken packsats25CA200/100/PS
Epro PR6424/000-021
Montech DAP-2 氣缸
Landefeld ER 18 310 換向閥
muegge MX3000X-125KL 3kW, 400V 電源
mts RHM1045Mp101S2B6100
Limitor GmbH 506002 保險絲安裝組件
Nordson 1087529 密封件
moog 11---BHW-27F/J053
Mattke RX130HR1100 6A 3000MID 46VB-RAY
Nass Magnet 108-030-1065+M-05311-NN 電磁閥
magneta 110036 24v 電磁鐵
Turck PS010V-301-LI2UPN8X=-H1141 24VDC 4-20mA
Turck FCS-G1/2/A4P-LIX-H1141 24VDC 4-20mA
Turck TS-400-LI2UPN8X-H1141 24VDC 4-200mA
PMA BVND-M207GT 連接器
PMA BVND-M506GT 連接器
NUOVA 10G/S 0.77 5bar CW614N DN3/8" 011403435 2782.05.0 安全閥
Meusburger E2130/14x2 O型圈
Meusburger E1144/18-17/22 直線軸承
Meusburger E1100/42-76 型導筒
Meusburger E1100/42-156 型導筒
BD sensor 18.601 G-X102G1/4A 壓力變送器
GRUNDFOS CM10-4 -A-R-A-E-AVBE-F-A-A-N,3KW 離心泵
GRUNDFOS NBG65-50-160/130
KUEBLER 8.5863.3020.G223.S024.K005/24VDC 編碼器
SIEMENS QAE2121
COGNEX CCB-84901-1003-05 電纜
COGNEX DMR-363X-MAX
IPF OT050174 感應傳感器
Nordson 274793（3.0m）
Nordson 276542
Nederman 76374697 齒輪單元
OMRON SM150/S8VK-C06024 電源
Turck BIM-UNR-AP6X-D 接近開關
Turck BL67-GW-DP 接口模塊
Tiefenbach typ.：502784 Lfd.-Nr. 15-37159 09-15
norelem 26106-03003055 緩沖器-橡膠制
prosoft ILX69-PBS 接口模塊
VOGTLIN GSC-D9SA-BB13 SN：179344 熱式質量流量控制器
Beckhoff BK3150 接口模塊
itelcond ASUM222M500DF1 電容
itelcond AYUX-HR682M350DF1 電容
INTERPUMP SS7061
himmel K75-MB/2+M12K Nr.376589/1
NBI AH3034
NBI AH24034
Elcis XV90A-2304-5-BZ-C-VD-R-0,50 9pin（Elcis2） 編碼器
Leuze PRK 25/66.41
TELCO LT100H CAP3815
SEPAR 01030/H 過濾器
Proxitron 2319P-20，IKL 015.38 G 接近開關
FERRAZ OFAM00AM 125
Vahle 0168074/03
BALLUFF BOS5K-PS-ID10-S75 接近開關
ME 3DT60
Phoenix 1697027/PUR/10.000
BALLUFF BES516-200-S2/4.560-S21
SICK 6034415
BOFA 150145-60 風機
Pantron IT-M12-4QD 感應傳感器
Hengstler RI58-O/500EK.42KH
MMF KB12VD 加速度計
NEUHAUSER 19711990 150W 8156
Tiefenbach IEA22/1A 流量控制閥
VAI L000-S005-DB 膜片
OLMA CP?OLMA?T3?-?50-70-250A 彈簧
Novotechnik TX2-0100-717-002-101
ALLDOS 553-1011 傳感器
Turck BI5-EM18D-VP6X/S120 10m 接近開關
Phoenix FLSWITCH LM 4TX/2FXSM-B 以太網交換機
Telemecanique XUB4BNAL2 接近開關
mpfiltri CS050P25A
Ophir COMET-10K-V1 ROHS
Vahle 600007
OBSERVATOR OMC-122OBSERVATOR
Woodward 5417-1251
Leroy Somer Cb3333-SB3-7,85-MI-4P-LSMVR-132-M-5,5kW 增量式編碼器
Phoenix 2726311
Phoenix 2861302
BALLUFF BES516-3040-I02-C-S49-00.25
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統受海洋環境和服務行業的影響，其電力系統構成、電壓等級、電站的總裝機容量以及電氣設備和負載的種類與性質都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統主要有以下特點：（1）為集發電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網；（2）單機容量和總裝機容量都比較小，遠遠小于陸地電網；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發電機出線與母線直接連接，多臺發電機共母線運行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發電機，電動機、變壓器容量較大，電動機啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發的步伐不斷加快，海上平臺電力系統也得到了長足發展，逐步由過去單個平臺的小型電站發展為目前集發電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網，逐步由過去單個平臺的孤立電站發展為目前多個平臺間互聯以整個油田群組網的較為復雜的電力網絡。當前，海洋油氣田電力系統單機容量、電站總容量不斷提高，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠，系統拓撲結構越來越復雜。因此，出現了一些影響平臺供電安全、穩定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分斷困難；大容量變壓器空載合閘時產生巨大的勵磁涌流，會對系統造成嚴重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統的供電安全和穩定運行造成了嚴重影響，一旦系統中某個節點出現故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網運行的整個區域的電力網供電中斷，造成油田群大面積的停電停產，甚還可能引發嚴重的安全事故，造成重大財產和經濟損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統單機容量和總裝機容量的不斷提高，中壓系統從短路點計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統的安全穩定運行造成嚴重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分斷能力的影響，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導致過零點漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點漂移，更嚴重的情況是滅弧時間變長，甚導致電弧不易熄滅。研究表明，當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進行具體的電力系統設計選型時，目前，適用于發電機出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發電機出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優缺點對比如表1所示。實際選型時，應根據電網拓撲結構和實際短路計算值，統籌考慮技術可行性和經濟性，判斷采用何種短路分斷設備。某海上項目電站設置三臺大容量發電機組，發電機出口三相短路時，直流分量高達60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設計*采用了“3+2”系統拓撲結構，即發電機出口母線分成三段，各由一臺發電機供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發生時，快速限流器能在10ms內動作，將電力系統快速分割成三個子網（解列運行），從而降低短路電流。快速限流器動作后的短路電流交流分量和直流分量大幅下降，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統為孤立系統，在平臺主發電機黑啟動時，先開啟應急發電機為主發電機的輔機盤供電；主機輔機得電后，啟動主發電機；主發電機運行后，投入配電變壓器，將輔機盤電源由應急發電機切換為主發電機。此時，系統僅有單臺發電機運行，容量較小，變壓器空載投入時，會產生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統造成很大的沖擊，甚直接造成主發電機出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補償功能，可根據影響斷路器分合閘角度精度的因素動態判定分合閘點以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統的暫態穩定性。近期某項目使用了基于三相聯動合閘技術的涌流抑制裝置，據該作業方反饋，應用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術主要利用固態晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設備使用壽命縮短的不良影響，延長了設備的正常工作時間。
3.3主發電機進相運行問題
海洋平臺電力系統主要采取集中供電方式，主電站通常設置幾臺容量相同的發電機組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導致主發電機進相運行。這會產生靜態穩定性降低，定子端部溫度上升，機端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴重影響發電機的安全和整個電力系統的穩定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發電機進相運行問題，經廣泛的技術分析、比較，海洋平臺電力系統引入了動態無功補償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設于電力系統中，可動態地對電網無功功率進行快速調節和補償，SVG的功能相當于一個無功電源，它可以自動調節，隨著無功負荷的盈虧，自動補償調節系統中所需的無功功率，使系統功率因數達到理想狀態，從根本上解決了發電機進相運行的問題。SVG具有快速響應、運行范圍寬、抑制電壓閃變能力強、補償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點。該裝置的使用，很好地解決了系統容性無功過大的難題，提高了整個海上電網的穩定性。
4結語
本文總結了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發電機進相運行，并對這些問題進行分析，結合實際工程項目案例提出了相關問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發項目中電力系統的方案設計提供了可參考和借鑒的經驗。
moog D633-442B R02KO1D0VSS23
Epro PR 6423/008-030 位移傳感器
CHAMBRELAN RA7VF-1100
CHAMBRELAN RA7R-0600
PTM 1600-D22A S-EM-R-E-SCM-BP-S1500 閥塊
PIAB BFF80P G1/4 “ Female PIAB 吸盤
METREL GmbH MI2094 電氣測試儀
Murr 7000-18 電纜/插頭
Leuze PRKL53/6.42-S8.3/LEUZE 感應傳感器
PTP INDUSTRY 824-TF110 聯軸器
nordmann SCHALTV NORDMANN-SN:14515 BJ:12
AUTOMATION DIRECT T1K-08TR 接口模塊
OM VBCD 3/4" DE/A
OM VUBA 3/4"
Mecair VNP216 220v 50HZ 流量控制閥
Luedecke ESH38 N ABB
IPF PS180024 感應傳感器
Turck 1074003
OMRON E32-T11NF
steute GFS 2 1SD1OVD/1SD1OVD
OMAL G1/2" VNC30004
AMO WMR-100-0360-S01
Eltra EL58B10245Z/28P6S3PSA5.632
Martor 125002 no
LUKAS A10101225608TIALN 銼刀
LUKAS A201501025647 打磨頭
Vahle 236015 碳刷
Jokab RT6 24VDC 24V繼電器
Pintsch EW1/700-01000-20001-JZ
MPM No.3.ISB.045B.050.G.001 感應傳感器
Schneider XPS-AV11113 自動控制器
Telemecanique XZ-CP0666L5
Hengstler AC 581213EK.42 SGB(C566146) 編碼器
BALLUFF (BCC05ME)BCC M415-M414-3A-304-VX44T2-030
norelem 02010-041 支撐腳
norelem 03089-4412 機床用支撐腳
Phoenix EV-GBM4C-DC250A-5,0M70ESBK00
LoeSi EPMH 400C-288CB-43-CB Includes hydraulic brakes and hydraulic motors 液壓馬達
LoeSi EPMH 500C-288CB-43-CB Includes hydraulic brakes and hydraulic motors 液壓馬達
BERNSTEIN 369.9100.025 線纜
Watt WAR91L4 Br10 1.5kw 電機
BALLUFF BIS C-122-04/L,BIS0011 感應傳感器
norelem 03089-4412 機床用支撐腳
norelem 02010-041 支撐腳
norelem nlm02040-5251
norelem 06245-1067X15 球形手柄
norelem 04410-30 工件夾具
Contrinex DW-AD-623-M12-126 感應式接近開關
Bussmann LPJ-20SPI 保險絲
Murr 27536 插頭插座
PILZ 502231 開關
PERMA SF04S60
Ca-Verken 25CA200/110/PS 密封件
GRUNDFOS MG100LC-228FF215D1 旋轉泵
OMRON D4A-4918N 工業開關
OMRON WLCA12-2N 位移傳感器
OMRON TL-05MC1
OMRON MY2N-JDC24V 繼電器
OMRON PYF14A-E 插座
OMRON MY2N-JDC24V 繼電器
PERMA Perma Star Control Antrieb 2.0 Best.Nr. 108985 Star Control Anschlusskabel (10m) Best.Nr. 108431 Perma Star LC M120 Best.Nr. 101114
BD sensor DMP331P 500-1002-1-2-100-C61-1-0-1-000 壓力變送器
LORENZ 0261,20NM， with 8M cable
Leuze Ls64/2SE-L；50031557
BALLUFF BES R05KB-PSC40B-EP00,3-GS04 接近開關
Contrinex DW-AS-503-P12-627 接近開關
Pavone PSDA0621 指示器
PKP FOS01.3.1.1.1.1400.08 液位傳感器
UE J402 MODEL:554 RANG:0-30PSI E/R:15A/480V
ATOS LIQZP-LE-802L4/IQ 流量控制閥
ATOS DPZO-TE-273-L5 41
ATOS AQFR-10 節流閥
ATOS AQFR-10 節流閥
ATOS RZGO-TERS-PS-033/315/I 油壓傳動閥
ATOS DPZO-AE-171-S5 油壓傳動閥
ATOS DPZO.AE.273.D5.30,
ATOS DPZO.AE.273.S5
ATOS HZGO-A-031/100 20 減壓閥
ATOS HR.012, 單向止回閥
ATOS DKZOR.AE.173.D5.10
ATOS FEI 100/125
ATOS DPZO-LES-SP-NP-273-V9/SP 油壓傳動閥
ATOS RZMO-P1-010/210/20 油壓傳動閥
ATOS CK-63/28*1100-D024-25 1
ATOS DHQ-013/C/1-IX24DC 油壓傳動閥
"ATOS SDHE-0713-X 24DC 10 電磁換向閥"
ATOS LIMZO-AE-2/315 油壓傳動閥
ATOS DP-4143 流量控制閥
ATOS DLKZOR-T-140-L73 油壓傳動閥
ATOS DLKZOR-TES-SN-NP- 140-L73/Q
ATOS DHA-0631/2/M/7A 24VDC 油壓傳動閥
ATOS PFG-221 齒輪泵
ATOS AGMZ0-TERS-PS-3X/315+SP-ZM-7P 液壓閥
ATOS AGRCZO-TERS-PS-20/210 CPPAGRCZ0-10/20 減壓閥
ATOS Z5L-AC220V
ATOS SHMP-011/350 10S 模塊化安全閥
ATOS PFG-227/D 齒輪泵
ATOS JPG-211/210/V 閥
ATOS SDH1-071023(DC24V) 電磁換向閥
ATOS DKZOR-A-171-S5 油壓傳動閥
ATOS DKZOR-AE-171-S5 油壓傳動閥
ATOS E-ME-T-05H 40/DP 37SC 信號放大器
ATOS DKZOR-AE-171-L510
ATOS DH-0831/2 油壓傳動閥
ATOS DLOHX4-3A/PA-M-AO/R
ATOS DP-3514/8 液壓換向閥
ATOS DLHZO-TES-SP-SP-BC-040-L31/C 油壓傳動閥
ATOS DHA-0631/2/pa
ATOS PFG-327/D
ATOS RZMO-P015-010/100 20
ATOS DPZ0-A-271-D5-30
ATOS JPR-212 止回閥
ATOS PFG-214-D/RO 齒輪泵
ATOS JPQ-212/17
ATOS DPHU2713/d-x24dc+sp-666
ATOS DPZO-A-373-D5/E30
ATOS AGRCZO-A-10/100/R 20 減壓閥
ATOS DLHZO-T-040-L53-31 油壓傳動閥
ATOS PFF-51150/1DV20
HYDRAFORCE RV08-20A-0-N-18 減壓閥
ATOS DLOH-3C/R-U 21
ATOS E-A-PS-USB/DB9
ATOS AGMZO-A -20/350 減壓閥
ATOS AGMZO-A-10/315 減壓閥
E+H Model:PMP71-ABA1S21RHAAA SN:E9012F2509C
SIEMENS 6EP1334-2AA0
SIEMENS 6ES7901-1BF00-OXAO
INDRAMAT CSH01.1N-FC-NNN-NNN-NN-S-NN-FW MNR:R911305273
INDRAMAT CSH01.1C-NN-ENS-MEM-MA1-NN-S-NN-FW MNR:R911311438
ebmpast DV4114/2N 風扇
Weidmuller 4323210000
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統受海洋環境和服務行業的影響，其電力系統構成、電壓等級、電站的總裝機容量以及電氣設備和負載的種類與性質都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統主要有以下特點：（1）為集發電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網；（2）單機容量和總裝機容量都比較小，遠遠小于陸地電網；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發電機出線與母線直接連接，多臺發電機共母線運行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發電機，電動機、變壓器容量較大，電動機啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發的步伐不斷加快，海上平臺電力系統也得到了長足發展，逐步由過去單個平臺的小型電站發展為目前集發電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網，逐步由過去單個平臺的孤立電站發展為目前多個平臺間互聯以整個油田群組網的較為復雜的電力網絡。當前，海洋油氣田電力系統單機容量、電站總容量不斷提高，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠，系統拓撲結構越來越復雜。因此，出現了一些影響平臺供電安全、穩定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分斷困難；大容量變壓器空載合閘時產生巨大的勵磁涌流，會對系統造成嚴重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統的供電安全和穩定運行造成了嚴重影響，一旦系統中某個節點出現故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網運行的整個區域的電力網供電中斷，造成油田群大面積的停電停產，甚還可能引發嚴重的安全事故，造成重大財產和經濟損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統單機容量和總裝機容量的不斷提高，中壓系統從短路點計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統的安全穩定運行造成嚴重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分斷能力的影響，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導致過零點漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點漂移，更嚴重的情況是滅弧時間變長，甚導致電弧不易熄滅。研究表明，當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進行具體的電力系統設計選型時，目前，適用于發電機出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發電機出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優缺點對比如表1所示。實際選型時，應根據電網拓撲結構和實際短路計算值，統籌考慮技術可行性和經濟性，判斷采用何種短路分斷設備。某海上項目電站設置三臺大容量發電機組，發電機出口三相短路時，直流分量高達60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設計*采用了“3+2”系統拓撲結構，即發電機出口母線分成三段，各由一臺發電機供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發生時，快速限流器能在10ms內動作，將電力系統快速分割成三個子網（解列運行），從而降低短路電流。快速限流器動作后的短路電流交流分量和直流分量大幅下降，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統為孤立系統，在平臺主發電機黑啟動時，先開啟應急發電機為主發電機的輔機盤供電；主機輔機得電后，啟動主發電機；主發電機運行后，投入配電變壓器，將輔機盤電源由應急發電機切換為主發電機。此時，系統僅有單臺發電機運行，容量較小，變壓器空載投入時，會產生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統造成很大的沖擊，甚直接造成主發電機出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補償功能，可根據影響斷路器分合閘角度精度的因素動態判定分合閘點以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統的暫態穩定性。近期某項目使用了基于三相聯動合閘技術的涌流抑制裝置，據該作業方反饋，應用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術主要利用固態晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設備使用壽命縮短的不良影響，延長了設備的正常工作時間。
3.3主發電機進相運行問題
海洋平臺電力系統主要采取集中供電方式，主電站通常設置幾臺容量相同的發電機組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導致主發電機進相運行。這會產生靜態穩定性降低，定子端部溫度上升，機端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴重影響發電機的安全和整個電力系統的穩定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發電機進相運行問題，經廣泛的技術分析、比較，海洋平臺電力系統引入了動態無功補償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設于電力系統中，可動態地對電網無功功率進行快速調節和補償，SVG的功能相當于一個無功電源，它可以自動調節，隨著無功負荷的盈虧，自動補償調節系統中所需的無功功率，使系統功率因數達到理想狀態，從根本上解決了發電機進相運行的問題。SVG具有快速響應、運行范圍寬、抑制電壓閃變能力強、補償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點。該裝置的使用，很好地解決了系統容性無功過大的難題，提高了整個海上電網的穩定性。
4結語
本文總結了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發電機進相運行，并對這些問題進行分析，結合實際工程項目案例提出了相關問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發項目中電力系統的方案設計提供了可參考和借鑒的經驗。
Boll & Kirch Type 6.62.1 CRGD1.2BCP
SIEMENS 1FT6041-4AK71-3AH2 伺服電機
SIEMENS 6ES7153-2BA02-0XB0
SIEMENS 6EP1933-2EC41 電源
BOSCH 842900300
lempco 951-1024 導套
Backer OE341+K15A 加熱器和接線盒
Almatec （waterpump）E25ETT
wago 0762-1104
B&R X20BR9300 接口模塊
Ac-motoren FAC71B-2
FLUKE 1586A/1HC
Amiad 82-31-8030-0030,3″
Fezer DRV 20 NC
ATLANTA GETR.5745709;a=80i=9.25＜12
SAMES J2FENV622 密封件
SAMES J2FENV358
Bohmer DN40 PN315 004.4111
Fezer DRV 12 NC 37 12C0 1/2DC 24L 001 506370 0-001bar310480-01
Fezer DRV 25 NC 37 25C010/0DC 24L 001 B 522999 0-001bar308744-01
Becker KVT3.80 Mit Filter
Besta A131R04
KTR KTR200 32X60
Rexroth R151201022 軸承
AB 1757-PLXBAT-AB
ALLEN BRADLEY 1756-0F8
baumer O300·GP-11110415
BI tecnology TIPO:M 8/2 IE2 MATR:13123432
SIMRIT 468763，220 I/D* 2500/D*15
ACE SL-030-12-D-MP3 橡膠緩沖器
ACKURAT KCTS-R3010；item no.R3010M620S Ratt M6x20
EPCOS BR6000-R12 B44066 R6012 E230
Blickle 852668 LK-P082K-FI-FI
Rexroth r911325869
Rexroth r911306533
Rexroth r911296725
GMC-I Sineax v604 TYPE:604-122(973083) 功率計
Alemite 9911-A1 手泵
AEG PROTEUS-2
UNICHAINS uni Flex ASB L=330mm d=4mm BLUE
ABB AO2040； A02000 Series；Housing 1of 2； P-NO.24041-2X40XXX00000； A-NO.0241458201/2901； F-NO.3.347340.2；
bielomatik 30023416 油壓傳動閥
Brueel & Kjaer AS062(5M cable)
Baumgarten TYP 160Vu 0.25KW 33l/min 101351-27 62
SIEMENS 6EP1931-2FC21 電源
R+W 16117325
SIEMENS 6FC5312-0DA00-0AA1
wago 281-611 安裝支架
TE Connectivity 1658608-2
boll 4235169
Boll & Kirch 2600251 減壓閥
ABUS TYP 48015 0.25/1.1KW 1.3/2.65A 380 415V
ABUS TYP FDB23/GM5000 3H6/S14302 2.9/18.8KW 380/415 12.2/34A
Kvaser 2XHS/00714-7 ? USB / CAN接口
JOUCOMATIC 34303015
fischer panda 36.01.02.008H 過濾
fischer panda 31.07.01.008H 過濾
SIMACO TYP CM34
L+B ZFN0265.0-9 測量齒輪
YXLON 20066102 filament0.2mm
AIT 040096 相機
AZBIL ECM3000F2110 電機
Butzbach PAIR OF FALL ARRESTERS BUTZBACH AS1000F 電磁制動器
VIKING L4724 Nr:11310107 齒輪泵
Bonfiglioli BN63B6;NO 71956540006 電機
burkert fluid 6213A13.0NBRM5 G1/2 PN0-10.0bar 24VDC10W 油壓傳動閥
Cashco 8B5-1S17-18000000C
A Celli 411262854 壓力變送器
Broyce control M3PPI 1
SIEMENS 6ES7100-6BA00-0CA0 接口模塊
SIEMENS 6EP4297-8HB10-0XP0 接口模塊
crompton SC1-200/5A
Becker SV7.330/2-01
Karcher S500
EWO 280.395 減壓閥
SIEMENS 3RT10 46-1 A.4
BEKO BDL04+übertragungskabel
bielomatik 30011629 計量泵
CROVISA Transformer 913H162 621VA Input AC440V Output AC115V (4.5A) / 230 (0.45A)
ebmpapst 414 F
SIEMENS 6EP1 333-3BA00 工業電源
kaercher 4.763-250 噴嘴
cleco COOPER:541489,48ES2503ZB
SIEMENS 6ES7590-1AE80-0AA0 接口模塊
CORTEM Terminal Box ４P x4.0mm2
CORTEM FLF-218
APT L82240445 比例閥
ALLEN coding systems 5030L1010272
AIT 040096 相機
Moxa PCI CP-168U+CBL-M62F2-150+OPT8-M9
"BTR 150 U129 PU3optical fiber 12 FO Singlemode purple OS2 muti 3KN "
"BTR 130 B21-Eshielded connector E-DAT-K Cat6A 500Mhz "
WENGLOR Y1TA100QXT3 激光測距傳感器
SIEMENS 6SL3120-2TE15-0AA4,pls see the pic 電源
Z-LASER Z15M18B-640-lg90 感應傳感器
Schaevitz P981-0184-15MO-350BSG
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統受海洋環境和服務行業的影響，其電力系統構成、電壓等級、電站的總裝機容量以及電氣設備和負載的種類與性質都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統主要有以下特點：（1）為集發電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網；（2）單機容量和總裝機容量都比較小，遠遠小于陸地電網；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發電機出線與母線直接連接，多臺發電機共母線運行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發電機，電動機、變壓器容量較大，電動機啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發的步伐不斷加快，海上平臺電力系統也得到了長足發展，逐步由過去單個平臺的小型電站發展為目前集發電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網，逐步由過去單個平臺的孤立電站發展為目前多個平臺間互聯以整個油田群組網的較為復雜的電力網絡。當前，海洋油氣田電力系統單機容量、電站總容量不斷提高，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠，系統拓撲結構越來越復雜。因此，出現了一些影響平臺供電安全、穩定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分斷困難；大容量變壓器空載合閘時產生巨大的勵磁涌流，會對系統造成嚴重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統的供電安全和穩定運行造成了嚴重影響，一旦系統中某個節點出現故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網運行的整個區域的電力網供電中斷，造成油田群大面積的停電停產，甚還可能引發嚴重的安全事故，造成重大財產和經濟損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統單機容量和總裝機容量的不斷提高，中壓系統從短路點計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統的安全穩定運行造成嚴重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分斷能力的影響，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導致過零點漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點漂移，更嚴重的情況是滅弧時間變長，甚導致電弧不易熄滅。研究表明，當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進行具體的電力系統設計選型時，目前，適用于發電機出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發電機出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優缺點對比如表1所示。實際選型時，應根據電網拓撲結構和實際短路計算值，統籌考慮技術可行性和經濟性，判斷采用何種短路分斷設備。某海上項目電站設置三臺大容量發電機組，發電機出口三相短路時，直流分量高達60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設計*采用了“3+2”系統拓撲結構，即發電機出口母線分成三段，各由一臺發電機供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發生時，快速限流器能在10ms內動作，將電力系統快速分割成三個子網（解列運行），從而降低短路電流。快速限流器動作后的短路電流交流分量和直流分量大幅下降，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統為孤立系統，在平臺主發電機黑啟動時，先開啟應急發電機為主發電機的輔機盤供電；主機輔機得電后，啟動主發電機；主發電機運行后，投入配電變壓器，將輔機盤電源由應急發電機切換為主發電機。此時，系統僅有單臺發電機運行，容量較小，變壓器空載投入時，會產生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統造成很大的沖擊，甚直接造成主發電機出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補償功能，可根據影響斷路器分合閘角度精度的因素動態判定分合閘點以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統的暫態穩定性。近期某項目使用了基于三相聯動合閘技術的涌流抑制裝置，據該作業方反饋，應用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術主要利用固態晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設備使用壽命縮短的不良影響，延長了設備的正常工作時間。
3.3主發電機進相運行問題
海洋平臺電力系統主要采取集中供電方式，主電站通常設置幾臺容量相同的發電機組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導致主發電機進相運行。這會產生靜態穩定性降低，定子端部溫度上升，機端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴重影響發電機的安全和整個電力系統的穩定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發電機進相運行問題，經廣泛的技術分析、比較，海洋平臺電力系統引入了動態無功補償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設于電力系統中，可動態地對電網無功功率進行快速調節和補償，SVG的功能相當于一個無功電源，它可以自動調節，隨著無功負荷的盈虧，自動補償調節系統中所需的無功功率，使系統功率因數達到理想狀態，從根本上解決了發電機進相運行的問題。SVG具有快速響應、運行范圍寬、抑制電壓閃變能力強、補償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點。該裝置的使用，很好地解決了系統容性無功過大的難題，提高了整個海上電網的穩定性。
4結語
本文總結了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發電機進相運行，并對這些問題進行分析，結合實際工程項目案例提出了相關問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發項目中電力系統的方案設計提供了可參考和借鑒的經驗。
ALBANY BNS33-02Z-ST-2646
L+B GEL 292-TN10400L013 S/N:1248000963
BENE INOX 210203-8X14
BENE INOX 357142-25
BENE INOX 263418-6576
LUTZE 716410 繼電器
ALTEK 20.67.4810/4
ALSTOM 8163-4002
R+W D-63911KLINGENBERG 188-AIZ FF SW618.6740.644 TEC/EN60947-5-1 DC13/Ue 24V/Le 2.5A/IP65 Ui250V/0660
ALBANY D4905R0228 安全開關
ALBANY D4907R0024 電纜
L+B GEL 2444KM1G5K150-E
ACS S2300872
ebmpapst P/N 2122HST 220-240V 50/60HZ 0.10A 120
BOSCH 0 830 100 437
ILMADUR 80*15 DIN7080-25
Almatec E40UTT 隔膜泵
ALBANY )RP300 rolling door(door，motor，gearbox)
BENNING 1NSC0003；Nr：770067
BENNING 1NQA0548；Concactor 230VAV┇757659
Almatec A15, 21500184
AEG 1A 400-30HRL1
AEG 1A 400-45HRL1
ITT Cannon 030-8719-049
ITT Cannon CCT-CGF-E
Emerson SPMD1422 Ser No.8539015012
Emotron VFX48-210-54CEB
SIEMENS 1LG6312-6MA60-Z;1309/126938901 電機
KTR 19/st/92shA/1a-18/1b-19
Microprecision MP321-1MS27/375/100300019926 微動開關
Memolub HPS-240CC
Mayr 8193409 電磁制動器
trafox 3PC4600-380/380
HEUER 106 140
HEUER 100 140
Beckhoff CX1030-0111 CPU模塊
ASUTEC 03088220-02
celduc SCB865600 1
SIEMENS 3RV1421-1DA10 自動控制器
SIEMENS 6GK5216-0BA00-2AA3 以太網絡交換機
Cooper 207316
Cooper F900185
Stieber GFRN-70 滾珠軸承
APEX E11APEX.TX1411
Crane DL25-CA-ZTT 隔膜泵
Brosa 2T；TYPE:1026601az00
Balance Systems 9PAVM2511CR100 可編程控制器
boll 6.64.1.7 DN200
ESKA 6.3x32 Tr?ge 4A ESKAUSA-TR?GE 4A REICHELT
BOSCH 3842523282
KTR BoWex M-42 DIA42 L=60/DIA19 聯軸器
BOSCH BOSCH BIM S922EF 150*19*0.9
BOSCH 2107881
BOSCH 30-40 STO
INDRAMAT TVD1.3-15-03 電源
Belimo GM24A-MP 40NM 24VAC/DC,pls see the pic
AMER MRT/250 PN.6962103X , 56390817, Mat.00678394,pls see the pic
NTN 6802
NTN 7911UCG/GNP4
NTN 6906ZZ
Beckhoff KL1501 接口模塊
Beckhoff Automation GmbH KL2408 接口模塊
Becker & Hickl spc-130
BARKSDALE 0434-190 UPA5-400b/4-20/G1/4 壓力傳感器
Mayr 8/897.000.0 S Nr.8207629 電磁制動器
Bailey & Mackey No.09A3720003 DRW:797060141
milwaukee M12 12V M12 Lithium-Ion Starter Kit
milwaukee 48-11-2420 12V 2AH
SMC MDNBB50-100-D 氣壓缸
cleco COOPER:927226
baumer sn 700001427335
baumer 10136730
KTR R90 98SHA
KTR ROTEX4898SHA
Basler ace640-120 GigE C-Mount v01
COLLINS 6800-5330-4 過濾器
BORDIGNON 3S38090
BORDIGNON CSX63-38
BORDIGNON CSX63-38
ATB ABF 63/4B-7R 233430001X 008 電機
SICK SRS50-HSA0-S21 7-12V 1037354 編碼器
Bonfiglioli W8F5202066D0005 電機
WENGLOR S23-2M 4*0.34 電纜
Rexroth 0821300901 截止閥
Bonfiglioli W8F5202055601 電機
Buerklin 470 UF/35V 11D5026
baumer MHRM 12G2501 接近開關
ADDA ANTRIEBSTECHNIK FCP100L-4
Mink STL 2004 K2-MD
Ac-motoren FCA 112MD-4 NO.09043042 電機
BEI-IDEACOD SNM510-1316-003
WABCO 894 110 0914
SEEGER J75
SEEGER A42
Bafa 908Z36 法蘭
Bafa 908Z20 法蘭
BADGER 1001GCN36SVOSP05S6
SIEMENS 6EP1931-2EC01
Aris N1RD-S/DN100D 230V FNr:0224-52335-01002
LOWARA SM90RB14S2/322 Code 107230223
PowerGrip 420L100 同步帶
Land SN:221638 63
ebmpast Thyristor Fan 8550N 風扇
L+B GEL 2443KN1G3A050E 編碼器
Buhlerr AGF-PV-30-F25 PVDF /Glass with filter element F25 4150299
BARKSDALE XT~R12 0211-360-1700
baumer PBSN.2.2.B16.A.A1.44.03.2.1
HIWIN 2MGN12C2R945Z0C
ASO ASO SAFETY GE F115 SK 2 M 715
Bonfiglioli C303 P 215,6 P63V5PV
Jaeger 630138006 聯軸器
ASO GE F115 SK 2 M 1440
ABB OT400E03P
kaltleiter FC100L-4 B5 3KW Nr.B2202588
BOSCH 3842516833 滑輪
BOSCH 3842196857
EWO tube HM 5/14 031780 5x4.5
Control Techniques SKB3400055 自動控制器
Anamet 817.550.0
Anamet 812.063.1
WERUCON 5T20 Nr：90916
ISA MPN.VMK-R500-1.0-U
BIRAL Blueline W314 ,60-110W,0.19A,2450 l/min,IP44
Atlas 4220 2636 05
Rexroth R900316232 HAS 06 A001-30/MOO
Atlas Copco TC-4000-S
Rexroth R911289905 IKS0374/005.0（5 m）
AMT DA-200 7005808
Prema Kielce 80.0050.01.1806;G1/8 D6
Prema Kielce 22.0703.5214B;ZM G5/2 G1/4
Prema Kielce 60.0051.0604N;D6/4 175M
Prema Kielce 80.0003.1208.08
Prema Kielce 50.1211.1212.05;G1/2
CPP Prema Kielce 10.007A.02 U型夾
METRIX MX2030-73-000-070-05
Brevetti SR660.R100 ,30×50,R100, 3m
ACE MC225EUM+PP225+KM20+AH20 減震器
E+H PMP55-AA21RA1PGCM2JA4A+AK
E+H FMB70-ABR1H1200CAA
Alexander Binzel 145.0078 安裝支架
Alexander Binzel 140.0382 Φ1.2
Alexander Binzel 980.1052
Boge 575000103 油分離器
Aavid 501603B00000G RADIAT-TO3-7.8DEG/W-48X36XH32mm
canford 27-220
L.bernard 176SF2B102W05615
Black Box-zky FOBC55-IOM3-BK-06F
Black Box-zky LMC70001A-R4 100-240V AC
Black Box JPM456C 接口模塊
charles WO7004-0021
BARKSDALE D1X-A150SS-UL 壓力開關
Bode 9348/D9
Bode TS-236-11Z-2538-5
Freudenberg Nipsl 30-40-7/9.5
wera 6405 0010 管接頭
Mayr RSM 8 891.100.2 S R4112450 8198638 24V 29W 16Nm 電磁制動器
Buehler NT 61-VA-M3/370-2-K 液位傳感器
EWO 280.385 G3/4，0.5-25bar
CEJN 101156452
SIEMENS 6ES7138-4CF02-0AB0
ALRE JTF-1/12 溫控器
SIEMENS 6EP1331-2BA00 電源
CAILLAU R96 150
CAILLAU SM068_00
BELLODI SSKKAB ; G 31263; 50 PT 1
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統受海洋環境和服務行業的影響，其電力系統構成、電壓等級、電站的總裝機容量以及電氣設備和負載的種類與性質都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統主要有以下特點：（1）為集發電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網；（2）單機容量和總裝機容量都比較小，遠遠小于陸地電網；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發電機出線與母線直接連接，多臺發電機共母線運行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發電機，電動機、變壓器容量較大，電動機啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發的步伐不斷加快，海上平臺電力系統也得到了長足發展，逐步由過去單個平臺的小型電站發展為目前集發電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網，逐步由過去單個平臺的孤立電站發展為目前多個平臺間互聯以整個油田群組網的較為復雜的電力網絡。當前，海洋油氣田電力系統單機容量、電站總容量不斷提高，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠，系統拓撲結構越來越復雜。因此，出現了一些影響平臺供電安全、穩定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分斷困難；大容量變壓器空載合閘時產生巨大的勵磁涌流，會對系統造成嚴重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統的供電安全和穩定運行造成了嚴重影響，一旦系統中某個節點出現故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網運行的整個區域的電力網供電中斷，造成油田群大面積的停電停產，甚還可能引發嚴重的安全事故，造成重大財產和經濟損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統單機容量和總裝機容量的不斷提高，中壓系統從短路點計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統的安全穩定運行造成嚴重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分斷能力的影響，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導致過零點漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點漂移，更嚴重的情況是滅弧時間變長，甚導致電弧不易熄滅。研究表明，當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進行具體的電力系統設計選型時，目前，適用于發電機出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發電機出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優缺點對比如表1所示。實際選型時，應根據電網拓撲結構和實際短路計算值，統籌考慮技術可行性和經濟性，判斷采用何種短路分斷設備。某海上項目電站設置三臺大容量發電機組，發電機出口三相短路時，直流分量高達60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設計*采用了“3+2”系統拓撲結構，即發電機出口母線分成三段，各由一臺發電機供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發生時，快速限流器能在10ms內動作，將電力系統快速分割成三個子網（解列運行），從而降低短路電流。快速限流器動作后的短路電流交流分量和直流分量大幅下降，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統為孤立系統，在平臺主發電機黑啟動時，先開啟應急發電機為主發電機的輔機盤供電；主機輔機得電后，啟動主發電機；主發電機運行后，投入配電變壓器，將輔機盤電源由應急發電機切換為主發電機。此時，系統僅有單臺發電機運行，容量較小，變壓器空載投入時，會產生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統造成很大的沖擊，甚直接造成主發電機出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補償功能，可根據影響斷路器分合閘角度精度的因素動態判定分合閘點以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統的暫態穩定性。近期某項目使用了基于三相聯動合閘技術的涌流抑制裝置，據該作業方反饋，應用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術主要利用固態晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設備使用壽命縮短的不良影響，延長了設備的正常工作時間。
3.3主發電機進相運行問題
海洋平臺電力系統主要采取集中供電方式，主電站通常設置幾臺容量相同的發電機組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導致主發電機進相運行。這會產生靜態穩定性降低，定子端部溫度上升，機端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴重影響發電機的安全和整個電力系統的穩定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發電機進相運行問題，經廣泛的技術分析、比較，海洋平臺電力系統引入了動態無功補償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設于電力系統中，可動態地對電網無功功率進行快速調節和補償，SVG的功能相當于一個無功電源，它可以自動調節，隨著無功負荷的盈虧，自動補償調節系統中所需的無功功率，使系統功率因數達到理想狀態，從根本上解決了發電機進相運行的問題。SVG具有快速響應、運行范圍寬、抑制電壓閃變能力強、補償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點。該裝置的使用，很好地解決了系統容性無功過大的難題，提高了整個海上電網的穩定性。
4結語
本文總結了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發電機進相運行，并對這些問題進行分析，結合實際工程項目案例提出了相關問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發項目中電力系統的方案設計提供了可參考和借鑒的經驗。
Buehler 1122399 EK2-G1/2-VA-M3/300 L=300MM 溫度傳感器
Almatec CX50 ETT
Rexroth R074153000
"Johnson Controls V48AF-9300 6-14bar "
Rexroth R911171363 自動控制器
EMS HMS150HT
Alfa laval M10-BFM;30118-88-264
LEICA 042-813.002-035 H6*6.0*0.7
AVL GG0736
BARKSDALE 0427-180 壓力傳感器
SIEMENS 3EX1012-ORH21-1AA1
baumer 11084376 傳感器檢測儀
KTR KTR400-70X110 液壓鎖緊螺母
BRILEX RSK-DN355(Built-in sensor 2. Suitable for the characteristics of Kst: 0-30Mpa gxm / s (st1, st2), horizontal installation; for pipe diameter φ200, wind speed 15-30m / s.) 止回閥
Cryotherm 0346591 安全閥
SIEMENS 6FC5850-3YG23-4YA0 內存卡
BST EMS18/50/2.4/16-5/C ,52448
Hydraulika ZBM 250-AX 25/70 D, 205234/5, 94.20625.24-NR.L-009ZZ349
Aris 1424-89591-01005
COMITRONIC （safety switch） 5SSR24BX
KTR ROTLX 24/28 KTR Kupplungste chnik Gmbhd-48407 Rheine
FasTest F14
LOWARA CA120/55/A
Bauser Typ: 631.2 code:SB1022.032 計時器
AMOT ser：E0088649-001
Weidmuller DRH173220LT 1219880000 220DC 16A / 500VAC 10A / 220DC with relay seat 繼電器
E+H DB101-G1TE205M/0-5.0M
E+H FMU231E-AB32/0-1.2M
SIEMENS A5E01231722
SEEGER A095
SEEGER J215
SEEGER J180
SEEGER J080
SEEGER A130
SEEGER J135
SEEGER J130
SEEGER A110
SEEGER A220
dungs type DUNGS 0.4-3MBAR PRESS SW+ LGW 03 A4
Rexroth R911328706 軟件
Rexroth R911306106 附件
Rexroth R911298371 信號轉換器
Phoenix 1513347 插頭
phoniex 1411904 插座
Phoenix 1411905
Phoenix 404428
smartsyn TS2650N11E78
Boll & Kirch O RING GASKET – 3332814
BKW B3000179 油壓傳動閥
BKW B420000802 溫度控制器
BKW B70003278832 離心泵
ACE GS-19-225-BB-120N-K37473
creatique 300 14974 1842 1
L+B GEL2010Y009 編碼器
Brosa EBM6059-0220 0-20BAR 4-20MA
Aerzen GMA13.F7HV
ransohoff C0222.0.5.129 扭矩離合器
August Mink KG RUB30-K262 圓刷
August Mink KG RUB30-K262 圓刷
Ac-motoren ACM 250M-4/HE, 12121545 電機
KTR KTR206-80X120
KTR KTR400-50X80
Prema Kielce 80.0132.3/8
AXIOMATIC AX130200 no
APEX 15MM03
APEX 13MM25
APEX 855
APEX 15mm25
APEX TX-1112
APEX 15mm13
camille 08-115E 1/E/L
bielomatik 30062965 自動控制器
ASS IES8-PNP 接近開關
E+H PH Transmitter CPM223-PR0005 CPM223-PR0005
E+H PH electrode CPM223-PR0005 CPF81-NN11C3
E+H Phosphate Analyzer Drugs CAY242-V10C25AAE CAY242-V10C25AAE
E+H PH meter board 51501081 51501081
E+H Ammonia Nitrogen Analyzer Drugs CAY141-V10AAE
Ebm R2E133-BH66-07 離心通風機
Alfa laval PRESSURE MEMBRANE PUMP, DOT4 RESISTANT DL-15-PG-EET
ASUTEC （stooper）ASME-150-100 角度阻尼器
SIEMENS 6FC5357-0BB25-0AA0 工業計算機用主板
Rexroth R-IB IL 24 DO 16-PAC;R911170757 模塊
APLISENS APC-2000ALW/L/SGE-25 /Exia/0…2,5 m H2/500÷1700mmH2O /ETFE + PFTE/L=2.5 m/F
APLISENS APC-2000ALW/L/SGE-25 /Exia/0…2,5 m H2/500÷1900mmH2O /ETFE + PFTE/L=2.5 m/F
Mayr ROBA-DS S9119676 10/950 40 7031523
burkert fluid 276005
APEX Z041617101(SF14MM17)
Bonfiglioli A503 UR 40.9 P112VA COD:2E70A015640001 B7，09150007667446001
NEM Cod.093002131 V=24Vdc P=18W
OLEODINAMICA SABATINI SEALS KIT 密封件
OLEODINAMICA SABATINI SCI 63/36 D 150 2.2 液壓缸
JOUCOMATIC 833-354023003438 油壓傳動閥
SIEMENS 3UA5000-0G
SIEMENS 6ES7412-2XJ05-0AB0
SIEMENS 6FX2003-0CE17
PIMATIC P2020R-50/20-200
SIMRIT USIT I 48.7x59x370NBR
Bott 126 26 026
ZEISS 600341-8502-000 三坐標測量儀用測量頭
ZEISS 000000-1203-586
Buerkert 00507325 油壓傳動閥
APEX EX-508-4 銅制管接頭
APEX EX-376-5 銅制管接頭
ATV ESE6850F0
BANSBACH A1A1--5-2-220-540-016-260N 氣彈簧
ACS GmbH X1.255.40.000
SIEMENS 6ES7901-0BF00-0AA0 電纜
SIEMENS 5SH5410 自動控制器
SIEMENS 6ES7193-6BP00-0BA0 基座
SIEMENS 3VL9300-3HG05
Buehler MK2-G1/2-MS-M3/700 100109938 087773 019 溫度傳感器
APLISENS PC-2000ALW／EEXia／0~2.5MPa／0~1MPa
BERTHOLD LB6551ID:34868PA:183381
WENGLOR WPS30KU
WENGLOR WNS12AL
Rexroth R-IB IL SSI-PAC MNR:R911308594-102
SIEMENS 6SN1123-1AB00-0CA3 電源模塊
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統受海洋環境和服務行業的影響，其電力系統構成、電壓等級、電站的總裝機容量以及電氣設備和負載的種類與性質都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統主要有以下特點：（1）為集發電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網；（2）單機容量和總裝機容量都比較小，遠遠小于陸地電網；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發電機出線與母線直接連接，多臺發電機共母線運行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發電機，電動機、變壓器容量較大，電動機啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發的步伐不斷加快，海上平臺電力系統也得到了長足發展，逐步由過去單個平臺的小型電站發展為目前集發電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網，逐步由過去單個平臺的孤立電站發展為目前多個平臺間互聯以整個油田群組網的較為復雜的電力網絡。當前，海洋油氣田電力系統單機容量、電站總容量不斷提高，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠，系統拓撲結構越來越復雜。因此，出現了一些影響平臺供電安全、穩定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分斷困難；大容量變壓器空載合閘時產生巨大的勵磁涌流，會對系統造成嚴重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統的供電安全和穩定運行造成了嚴重影響，一旦系統中某個節點出現故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網運行的整個區域的電力網供電中斷，造成油田群大面積的停電停產，甚還可能引發嚴重的安全事故，造成重大財產和經濟損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統單機容量和總裝機容量的不斷提高，中壓系統從短路點計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統的安全穩定運行造成嚴重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分斷能力的影響，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導致過零點漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點漂移，更嚴重的情況是滅弧時間變長，甚導致電弧不易熄滅。研究表明，當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進行具體的電力系統設計選型時，目前，適用于發電機出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發電機出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優缺點對比如表1所示。實際選型時，應根據電網拓撲結構和實際短路計算值，統籌考慮技術可行性和經濟性，判斷采用何種短路分斷設備。某海上項目電站設置三臺大容量發電機組，發電機出口三相短路時，直流分量高達60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設計*采用了“3+2”系統拓撲結構，即發電機出口母線分成三段，各由一臺發電機供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發生時，快速限流器能在10ms內動作，將電力系統快速分割成三個子網（解列運行），從而降低短路電流。快速限流器動作后的短路電流交流分量和直流分量大幅下降，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統為孤立系統，在平臺主發電機黑啟動時，先開啟應急發電機為主發電機的輔機盤供電；主機輔機得電后，啟動主發電機；主發電機運行后，投入配電變壓器，將輔機盤電源由應急發電機切換為主發電機。此時，系統僅有單臺發電機運行，容量較小，變壓器空載投入時，會產生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統造成很大的沖擊，甚直接造成主發電機出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補償功能，可根據影響斷路器分合閘角度精度的因素動態判定分合閘點以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統的暫態穩定性。近期某項目使用了基于三相聯動合閘技術的涌流抑制裝置，據該作業方反饋，應用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術主要利用固態晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設備使用壽命縮短的不良影響，延長了設備的正常工作時間。
3.3主發電機進相運行問題
海洋平臺電力系統主要采取集中供電方式，主電站通常設置幾臺容量相同的發電機組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導致主發電機進相運行。這會產生靜態穩定性降低，定子端部溫度上升，機端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴重影響發電機的安全和整個電力系統的穩定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發電機進相運行問題，經廣泛的技術分析、比較，海洋平臺電力系統引入了動態無功補償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設于電力系統中，可動態地對電網無功功率進行快速調節和補償，SVG的功能相當于一個無功電源，它可以自動調節，隨著無功負荷的盈虧，自動補償調節系統中所需的無功功率，使系統功率因數達到理想狀態，從根本上解決了發電機進相運行的問題。SVG具有快速響應、運行范圍寬、抑制電壓閃變能力強、補償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點。該裝置的使用，很好地解決了系統容性無功過大的難題，提高了整個海上電網的穩定性。
4結語
本文總結了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發電機進相運行，并對這些問題進行分析，結合實際工程項目案例提出了相關問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發項目中電力系統的方案設計提供了可參考和借鑒的經驗。
weidmueller WDU 70N/35 BL
JOUCOMATIC 5/2 1/8in. 230VAC 52000004
WABCO 363007 001 油壓傳動閥
BMI-AXELENT DOOR CX1-CX3;Devis DE17042533
BOSCH VMA 20KB 001-D
BRAILLON BHP 500 起重器
Rexroth 3842532009 (motor with gearbox)
baumer MIX7-A-50-V25 壓力表
E+H PMC51-AA21JA1CGAGMJA+AK
AUTOMATION DIRECT GCX1420 選擇開關
APEX 835-SC
CONRAD 857161-62
APEM 5246MIWR
Buehler UXE -36175-011 信號放大器
Buehler UNN-46026-613 導軌
Buehler UXN-24029-021 工件夾具
Buhler UXM -18641-001 伺服電機
Buehler GND -50525-010 接頭
Mayr disk pack for 8207352
Mayr EAS-compact GR.0 Type 496.520.8 S mit ROBA-DS Gr.16
wago 750-602 接口模塊
wago 750-400 接口模塊
SIEMENS 6SL3350-6TK00-0CA0 接口模塊
robopac 0001351551F
SIEMENS 6EP1935-6MC01 電源
SIEMENS 3RT1016-1BB41 接觸器
SNR RASEY 70
FAG KM11
KTR KTR400-45*75
KTR KTR250-30*41
B&C CL7685
SIEMENS 6ES7193-4CB30-0AA0 接口模塊
SIEMENS 6ES7138-4FA05-0AB0 接口模塊
SIEMENS 3SB2902-0AA20
SIEMENS 3SB3420-0B 接口模塊
Schefer Getriebe GearP=22kW, N2=1,3/min; Mn=150kNm
SKF BSB040072-T 角接觸球軸承
INDRAMAT HCS02.1E-W0054-A-03-NNN MNR:R911298373 自動控制器
WENGLOR RE8222BA 反射傳感器
WENGLOR SD983
WENGLOR RR84BA 反射傳感器
WENGLOR RR26DM
WENGLOR RQ100BA
WENGLOR RE3220BM 101-7973
WENGLOR ZSP-NN-02
WENGLOR CP70QXVT80 感應傳感器
KTR R.GS-24-98SHA 6.0-19/22 聯軸器
HBM 1-U93/10KN；#102910502 負荷傳感器
Bauser 666.6/008, 12-24VDC
KTR Rader-VOGEL130PU/070/025/5/20
AIR TEK DIR97/23/CE ON0100 NS085PT.10.4bar PN25D.10mmQ4619.min
AirCom QB1TFIC073 IN/OUT 4-20 mA, 24 V DC Proportionaldruckregler, 0...73 psi
Simel TIPO ZD 77/2076-32
AKO M065 03X
KTR ROTEX GS2898 Sh APUR 聯軸器
BADGER 1002GBN39MVXECEP36 流量控制閥
HAMMA Art.-Nr.: 0700106 凈化裝置
HAMMA Art.-Nr.:0701008 600 x 60 mm 185 mm 輸送帶
MORO RM561T5R.Z Serial Number：09/11-05719-001； 50Hz 2900rpm
Binzel 831.0581
Camozzi EN531-16-P13 24VDC
Burster 8712-50 電位器
APEM PHAP3301A 按鈕開關
HBM 185010309
Bartec 17-8811-46342300
BAUER BS04-63U/D04LA4/SP No: Z26504664-4 A/188G2070
CASH FR-6 1" 2.05MPa(G) 1.38～2.76MPa(G)
ORION 2426092 泵用維修包
Bechtle Monitor/ACER V173DOBDM
Ac-motoren FCPY 71 B-4;1108050437 電機
Autorotor indexing disc&cam followers:S/N:40863
WILDEN P2/PKPPP/TEU/TF/PTV/0404 隔膜泵
BOPP REUTHER OC5/ALL 1'' M/M 24533
baumer ITD27A4Y36 32HBXKR1S12 編碼器
ganter GN 612-8-M12x1,5-AK 帶孔分度銷
Binar BIDISP3-64*16PX, PROFINET 54430
POSITEK P811-200 接近開關
AVS EGV-111-A78-3/4BN-00 Romer/123098 流量控制閥
AVS EGV-151-Y58-5/4BO-00 Romer/176949 流量控制閥
WENGLOR YT87PB-NDV3
Bar 60002184 AS-018/090-08-V17-E 氣動執行器
OLEODINAMICA SABATINI SCI 50/36 D 1000 YP 1.1
OLEODINAMICA SABATINI seals of SCI 50/36 D 1000 YP 1.1
BOSCH 3842515351
Rexroth 3842518043
AIRTORQUE 10238613 8Bar -40℃-80℃ G1/8＂ AT101U S12 DA
E+H CLM223-ID8110 電導率變送器
Rexroth 608740102
Rexroth 608740241
HAMMOND 1457N1201BK
SIEMENS 6ES7142-1BD22-0XB0 接口模塊
METRIX 5550-121-210 機械振動開關
nxp DEVKIT-MPC5748
nxp SPC5748 CBK0AVKU2
nxp SPC5747 CBK1AVKU6
AZ pneumatica 08.156.4 閥門
brevini CAD3E030 LE3 M82101020A
Camfil Hi-flo 3P-85 (592*592-10*534)
Camfil Hi-flo 3R-85 (287*592-34)
Boge 242018402P 控制缸
ASTRO Art-Nr.13333 1222
Veith V 16-038
ALTHEN P981-0107-10M0-350BG/SN109,0-350bar,supply 10-36V,len 10m,dia 5
wago 750-477 接口模塊
AFAG MB01-05 RMZ32
WILDEN P0.25/KKPPP/WFS/TF /KWF
AirCom R120-04AKV
eroelectronic LFS937115000 數字顯示表
AMO LMB-100.1-00300-02 光柵尺
AMO LMK-101.0-0-3.0-6 光柵尺
Rexroth 3842545367
Rexroth 3842532015 1
Voltcraft K102 DIGITAL
SIEMENS 6AG1321-1BL00-2AA0 自動控制器
ENERPAC MVP420
ACE GS-22-250-DD1150N 氣彈簧
BOSCH 3842328996 滑輪
SIEMENS 1FK7063-5AH71-1FB0 伺服電機
ganter GN 615.7-M6-S
Rexroth R030421160
"Black Box ETHERNET CABLE, CAT6 (UTP)EVNSL642-0015 "
KTR BowexM-48 聯軸器
Aqua Computer PN:33507 接口模塊
Aqua Computer PN:33508 接口模塊
Aqua Computer PN:33527 接口模塊
Stuebbe MV310-NC 22823
Bently 177230 02-01-CN
Braun D124.1120U1 速度計
Invensys powerware pic 溫度傳感器
Burster 8661-5010-V0000 扭矩傳感器
SIEMENS 6SN1161-1CA00-0BA0 伺服控制器
SIEMENS 6FC5357-0BB25-0AA0 工業計算機用主板
PFAFF SHE5.1-1-A-M1A-IV-190-6:1-Tr40X7
Consort SP20B SP20T(see the pic)
ALSTOM P141211A2A0100B SER No.614827.01.03
ALSTOM p6314400040MU00E00 SER No.02439227/12/06
baumer MY-COM-M75P-S35L；10119393 接近開關
Delimon SDU04A00H00 噴嘴
Black Box EVNSL81-0050 電纜
ebmpapst W2S130-AB03-21 230V 45W 風機
BEI IDEACOD EM-DR1-IC-24-TB-28V/5 隔離放大器
Buschjost 8242200 9101 1807 V 24Hz =/8W
bardiani Typ BBZS1
wera 05022721001
wera 05022720001
wera 05073640001
Ashcroft K13M0242M1 250#-XCL 壓力變送器
Bonfiglioli BN100LA4FD COD:W8F51020722,mit brake
SIEMENS 8MR2170-4E 自動控制器
SIEMENS 3-Motor 1FT7105-5SC71-1BA0-Z Z:X05 NO.YF H8629 2626 04 001 伺服電機
SIEMENS 1PH7 184-7MD000AC0 No N-U41173118010001
BENEDIKT&JAGER LS16 SMAH1 A2 隔離開關
Freudenberg 45,00 X 3,00 72 NBR 872 密封圈
ctek MXS 5.0 充電器
SIEMENS 6EP3437-8MB00-2CY0 電源
R+W BKL/500 55 57.15 聯軸器
BONOMI 10000106
ganter SCHRAUBE GN552-31-G1/2-A-3-GANTER
KTR NABE KTR 203 65x95-KTR
burocco 09V1211BDE1V0
Buehler NS10/25-AM-K-SK166/1000-2×MKS1/W 液位傳感器
Buehler NS10/25-AM-K-SK166/1300-2×MKS1/W 液位傳感器
SNR UC218G2 滾珠軸承
SNR US205G2 軸承
SNR UCT210 滾珠軸承
SNR USFD206G2
L+B GEL207-VN00100A631;D160024.10-35VDC
Albright SW180-695T/24V
BUESTER 9310-V0001 力位移曲線監控儀
SIEMENS 6AG1340-1CH02-2AE0 接口模塊
SIEMENS 6AG1322-1BH01-2AA0 自動控制器
KUGELHAHN 10209396
BFN 57250 Netphen Dvuckschalter 6.1/320/1/1/1 Vmax 250V Jmax 5A bei 250V Jmax 1A bei 30V
SIEMENS 6ES7 132-4BD02-0AA0
SIEMENS 6ES7 132-4BF00-0AA0
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統受海洋環境和服務行業的影響，其電力系統構成、電壓等級、電站的總裝機容量以及電氣設備和負載的種類與性質都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統主要有以下特點：（1）為集發電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網；（2）單機容量和總裝機容量都比較小，遠遠小于陸地電網；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發電機出線與母線直接連接，多臺發電機共母線運行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發電機，電動機、變壓器容量較大，電動機啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發的步伐不斷加快，海上平臺電力系統也得到了長足發展，逐步由過去單個平臺的小型電站發展為目前集發電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網，逐步由過去單個平臺的孤立電站發展為目前多個平臺間互聯以整個油田群組網的較為復雜的電力網絡。當前，海洋油氣田電力系統單機容量、電站總容量不斷提高，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠，系統拓撲結構越來越復雜。因此，出現了一些影響平臺供電安全、穩定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分斷困難；大容量變壓器空載合閘時產生巨大的勵磁涌流，會對系統造成嚴重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統的供電安全和穩定運行造成了嚴重影響，一旦系統中某個節點出現故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網運行的整個區域的電力網供電中斷，造成油田群大面積的停電停產，甚還可能引發嚴重的安全事故，造成重大財產和經濟損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統單機容量和總裝機容量的不斷提高，中壓系統從短路點計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統的安全穩定運行造成嚴重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分斷能力的影響，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導致過零點漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點漂移，更嚴重的情況是滅弧時間變長，甚導致電弧不易熄滅。研究表明，當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進行具體的電力系統設計選型時，目前，適用于發電機出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發電機出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優缺點對比如表1所示。實際選型時，應根據電網拓撲結構和實際短路計算值，統籌考慮技術可行性和經濟性，判斷采用何種短路分斷設備。某海上項目電站設置三臺大容量發電機組，發電機出口三相短路時，直流分量高達60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設計*采用了“3+2”系統拓撲結構，即發電機出口母線分成三段，各由一臺發電機供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發生時，快速限流器能在10ms內動作，將電力系統快速分割成三個子網（解列運行），從而降低短路電流。快速限流器動作后的短路電流交流分量和直流分量大幅下降，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統為孤立系統，在平臺主發電機黑啟動時，先開啟應急發電機為主發電機的輔機盤供電；主機輔機得電后，啟動主發電機；主發電機運行后，投入配電變壓器，將輔機盤電源由應急發電機切換為主發電機。此時，系統僅有單臺發電機運行，容量較小，變壓器空載投入時，會產生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統造成很大的沖擊，甚直接造成主發電機出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補償功能，可根據影響斷路器分合閘角度精度的因素動態判定分合閘點以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統的暫態穩定性。近期某項目使用了基于三相聯動合閘技術的涌流抑制裝置，據該作業方反饋，應用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術主要利用固態晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設備使用壽命縮短的不良影響，延長了設備的正常工作時間。
3.3主發電機進相運行問題
海洋平臺電力系統主要采取集中供電方式，主電站通常設置幾臺容量相同的發電機組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導致主發電機進相運行。這會產生靜態穩定性降低，定子端部溫度上升，機端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴重影響發電機的安全和整個電力系統的穩定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發電機進相運行問題，經廣泛的技術分析、比較，海洋平臺電力系統引入了動態無功補償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設于電力系統中，可動態地對電網無功功率進行快速調節和補償，SVG的功能相當于一個無功電源，它可以自動調節，隨著無功負荷的盈虧，自動補償調節系統中所需的無功功率，使系統功率因數達到理想狀態，從根本上解決了發電機進相運行的問題。SVG具有快速響應、運行范圍寬、抑制電壓閃變能力強、補償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點。該裝置的使用，很好地解決了系統容性無功過大的難題，提高了整個海上電網的穩定性。
4結語
本文總結了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發電機進相運行，并對這些問題進行分析，結合實際工程項目案例提出了相關問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發項目中電力系統的方案設計提供了可參考和借鑒的經驗。
SIEMENS 6ES7 134-4JB00-0AB0
Artifex SC 150 MP 150 x 20 x 35 mm
SNR BGCS25BN1SSL00200NZ1
Ac-motoren ACM 200L-4 0121978 電機
WENGLOR IN 060 NM60 VB8
CONEC SAL-12S-RK8-RS8-3/G2
Mayr RSM 8/891.101.1 S9116283
BARKSDALE SW2000 -0428-021 壓力傳感器
ebmpapst TYP 614 NGHH 24VDC 150mA 3.6W sew
Weidmuller EW15 安裝支架
AMF 305375-K101 工件夾具
Block STE160/4/4
Block BUST4000/4/23
Block BUST5000/4/23
ACE TS51-27 阻尼器
Burster 9307-V0002 自動控制器
ASM AWS1-345-420A-D8 角度傳感器
BELLODI SSKIGK40DIN (38.174) 夾爪
Arobotech AD20196Z 滾輪
MERKEL EK 190*220*50
Comitronic-bti OPTOPUS-DEC 安全開關
HBM 1-S2M/200N-1 負荷傳感器
aep CC2S822T5C15
baumer RP2NR346-0201
TYROLIT CS25A602JJ4VK1/50
BARKSDALE 0434-001 26.600 G-4003-R-1-5-100-300-1-000
Rexroth R18243122X R.RUNNER BLOCK CS RWD-035-SLH-C1-P-2 滑塊
sola 63-23-612-8, pls see the pic
Buhlerr 426112114
CEJN 1/8 10 320 5151 13
BOPP REUTHER MFE2 Ex
wago 2004-1201 接線端子 小起訂量50個
Bonfiglioli BN44B4 Cod:830220500 No:73705660031
ALFRED HEYD AH32-2H-50*45-01 鋼制把手
Rexroth 1510-4-0808CL=550MM R150344085
Mecman 563-201 000-1
CPP Prema Kielce止回閥80.5081.14.0806
安全、可靠的電能是海洋油氣田開發的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統受海洋環境和服務行業的影響，其電力系統構成、電壓等級、電站的總裝機容量以及電氣設備和負載的種類與性質都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統主要有以下特點：（1）為集發電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網；（2）單機容量和總裝機容量都比較小，遠遠小于陸地電網；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發電機出線與母線直接連接，多臺發電機共母線運行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發電機，電動機、變壓器容量較大，電動機啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。
2海洋平臺供電安全存在的問題
隨著海洋石油“深水戰略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發的步伐不斷加快，海上平臺電力系統也得到了長足發展，逐步由過去單個平臺的小型電站發展為目前集發電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網，逐步由過去單個平臺的孤立電站發展為目前多個平臺間互聯以整個油田群組網的較為復雜的電力網絡。當前，海洋油氣田電力系統單機容量、電站總容量不斷提高，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠，系統拓撲結構越來越復雜。因此，出現了一些影響平臺供電安全、穩定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分斷困難；大容量變壓器空載合閘時產生巨大的勵磁涌流，會對系統造成嚴重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統的供電安全和穩定運行造成了嚴重影響，一旦系統中某個節點出現故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚可能使組網運行的整個區域的電力網供電中斷，造成油田群大面積的停電停產，甚還可能引發嚴重的安全事故，造成重大財產和經濟損失。
3供電安全分析與解決方案
3.1短路電流直流分量高
隨著海洋平臺電力系統單機容量和總裝機容量的不斷提高，中壓系統從短路點計及的等效電感與電阻之比增大，直流分量衰減時間加長，造成中壓系統斷路器開斷時短路電流的直流分量較高，開斷困難，這將對電力系統的安全穩定運行造成嚴重影響。短路電流直流分量對斷路器正常分斷能力的影響，主要由以下兩個方面決定：（1）直流分量持續時間越長，一個短路半周波全電流峰值越大，斷路器滅弧過程中拉弧釋放的能量也越大，導致斷路器開斷困難；（2）直流分量過大會導致過零點漂移。通過計算，在某些支路上，短路電流較小，但直流分量的存在可能造成短路電流過零點漂移，更嚴重的情況是滅弧時間變長，甚導致電弧不易熄滅。研究表明，當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例小于1/5時，斷路器設計選型時，可只按短路電流交流分量有效值校驗；當直流分量占短路電流交流分量幅值的比例大于20%時，斷路器的設計選型不僅要校驗交流分量有效值，還要同時考慮直流分量百分比的影響。在進行具體的電力系統設計選型時，目前，適用于發電機出口的斷路器主要有普通真空斷路器、發電機出口斷路器和快速限流器三種類型，三種斷路器優缺點對比如表1所示。實際選型時，應根據電網拓撲結構和實際短路計算值，統籌考慮技術可行性和經濟性，判斷采用何種短路分斷設備。某海上項目電站設置三臺大容量發電機組，發電機出口三相短路時，直流分量高達60%，普通斷路器根本無法開斷。為解決該問題，設計*采用了“3+2”系統拓撲結構，即發電機出口母線分成三段，各由一臺發電機供電，三段母線之間由兩臺快速限流器相連。采用快速限流器后，短路故障發生時，快速限流器能在10ms內動作，將電力系統快速分割成三個子網（解列運行），從而降低短路電流。快速限流器動作后的短路電流交流分量和直流分量大幅下降，直流分量降19.6%，斷路器能可靠動作。
3.2變壓器空載合閘勵磁涌流大
海洋平臺電力系統為孤立系統，在平臺主發電機黑啟動時，先開啟應急發電機為主發電機的輔機盤供電；主機輔機得電后，啟動主發電機；主發電機運行后，投入配電變壓器，將輔機盤電源由應急發電機切換為主發電機。此時，系統僅有單臺發電機運行，容量較小，變壓器空載投入時，會產生很大的勵磁涌流，為變壓器額定電流的6～10倍。過大的勵磁涌流會對系統造成很大的沖擊，甚直接造成主發電機出口斷路器跳閘，因此，必須對變壓器勵磁涌流加以限制。海上工程項目中普遍采用的涌流抑制方法主要有以下兩種：（1）采用涌流抑制器限制變壓器的勵磁涌流。通過對變壓器磁通的監測，控制斷路器分合閘角度，從而抑制變壓器勵磁涌流，避免因勵磁涌流造成斷路器跳閘。此外，涌流抑制器還具備控制補償功能，可根據影響斷路器分合閘角度精度的因素動態判定分合閘點以保證涌流抑制效果。通過使用涌流抑制器，大大提高了變壓器空投的成功率，同時也提高了電力系統的暫態穩定性。近期某項目使用了基于三相聯動合閘技術的涌流抑制裝置，據該作業方反饋，應用效果較好，可將涌流抑制到較低水平。（2）采用固態晶閘管軟啟動器啟動大容量變壓器。該技術主要利用固態晶閘管軟啟動器可以控制電壓輸出的原理，使用軟啟動器的電壓斜坡功能為變壓器的原邊緩慢提升電壓，通過原邊電壓的線性升高來為變壓器充磁，建立工作磁場，在啟動過程中可基于零壓啟動，所以幾乎沒有沖擊電流出現。該方法具有原理簡單、計算快捷、實用性好等特點，解決了變壓器空載合閘時因勵磁涌流過大合閘失敗的問題，并且減少了大電流沖擊造成設備使用壽命縮短的不良影響，延長了設備的正常工作時間。
3.3主發電機進相運行問題
海洋平臺電力系統主要采取集中供電方式，主電站通常設置幾臺容量相同的發電機組，并通過海纜或棧橋電纜向附近的其他井口平臺供電。當海洋油氣田平臺主電站通過海纜長距離為其他井口平臺輸送電力時，由于海纜線路長，電壓等級高，線路容性無功功率將會非常大，導致主發電機進相運行。這會產生靜態穩定性降低，定子端部溫度上升，機端電壓下降，定子電流增加等一些列問題，嚴重影響發電機的安全和整個電力系統的穩定性。為解決長距離海纜輸電線路電容性無功功率增大造成的發電機進相運行問題，經廣泛的技術分析、比較，海洋平臺電力系統引入了動態無功補償裝置SVG（StaticVarGenerator）。SVG就地裝設于電力系統中，可動態地對電網無功功率進行快速調節和補償，SVG的功能相當于一個無功電源，它可以自動調節，隨著無功負荷的盈虧，自動補償調節系統中所需的無功功率，使系統功率因數達到理想狀態，從根本上解決了發電機進相運行的問題。SVG具有快速響應、運行范圍寬、抑制電壓閃變能力強、補償功能多樣化、諧波分量低、占地面積較小等特點。該裝置的使用，很好地解決了系統容性無功過大的難題，提高了整個海上電網的穩定性。
4結語
本文總結了海洋平臺各種供電安全問題：短路電流直流分量高、變壓器空載投入勵磁涌流大、主發電機進相運行，并對這些問題進行分析，結合實際工程項目案例提出了相關問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發項目中電力系統的方案設計提供了可參考和借鑒的經驗。
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