德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

油田生產(chǎn)基地用電設(shè)備的配電設(shè)計(jì)

許洪龍

德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

在油田生產(chǎn)基地的建筑中，供電可靠性是配電網(wǎng)需要研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。用電設(shè)備的配電設(shè)計(jì)包括電源設(shè)計(jì)、照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、吊車系統(tǒng)配電設(shè)計(jì)、配電網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)以及安全防火配電設(shè)計(jì)等。配電網(wǎng)系統(tǒng)包括配電主站、配電終端以及配電子站三部分，其中配電主站的任務(wù)主要是負(fù)責(zé)管理和控制，完成整個(gè)配電系統(tǒng)的匯總工作；同時(shí)整理分析接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電量信息共享等功能。配電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)過油田生產(chǎn)基地的試運(yùn)行，收到了很好的應(yīng)用效果，能夠解決電能輸送不穩(wěn)定的問題，實(shí)現(xiàn)三遙功能以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和處理功能，節(jié)省建設(shè)費(fèi)用。

油田生產(chǎn)；配電設(shè)計(jì)；消防；配電網(wǎng)；饋線自動(dòng)化

在油田生產(chǎn)基地建設(shè)中，為保證用電設(shè)備配電回路的不間斷供電，各建筑物的用電設(shè)備都需要采用雙電源供電，所有二級(jí)負(fù)荷兩斷電源在配電箱末端自動(dòng)切換，用電設(shè)備的配電設(shè)計(jì)中必須符合國(guó)家電氣設(shè)計(jì)的規(guī)范和要求，供電可靠性是配電網(wǎng)需要研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

1 供電電源和照明設(shè)備的配電

對(duì)于油田生產(chǎn)基地而言，可以選擇與公共電源的高壓電網(wǎng)和低壓電網(wǎng)相聯(lián)，但是在實(shí)際用電設(shè)備的配電過程中，由于用電功率很大，所以通常選取高壓電源。

在生產(chǎn)基地照明系統(tǒng)的配電設(shè)計(jì)中需要綜合考慮多方面的因素，生產(chǎn)廠房跨度一般是6、9、12m等，長(zhǎng)度在幾十米到數(shù)百米不等，廠房高度也存在很大差異，因此懸掛的燈具需要依照實(shí)際情況進(jìn)行選取。通常情況下，金屬鹵化燈使用在廠房顯色性要求比較高的地方，若是廠房沒有顯色性要求，可以選取高壓鈉燈，燈具依照生產(chǎn)條件以及環(huán)境進(jìn)行選取，做到經(jīng)濟(jì)合理。照明系統(tǒng)的線路通常用銅芯絕緣導(dǎo)線鋪設(shè)，考慮到防火、防爆以及化學(xué)性腐蝕等因素還需要對(duì)這些照明線路采取保護(hù)措施，如增加水煤氣光管、線槽等。在應(yīng)急照明設(shè)備中，通常包括安全照明以及疏散照明等，照明度應(yīng)大于正常照明度，應(yīng)急照明時(shí)間大于180min。

2 吊車系統(tǒng)和消防系統(tǒng)的配電

在油田生產(chǎn)廠房中，存在很多車床、鉆床、施壓裝置以及油氣管線等，為了滿足生產(chǎn)連續(xù)性以及設(shè)備管具的運(yùn)輸檢修需要，在廠房?jī)?nèi)多設(shè)置了吊車系統(tǒng)，吊車重量大，數(shù)量多。所需導(dǎo)線選取絕緣式安全滑觸線，小型電動(dòng)葫蘆設(shè)備可以選取軟導(dǎo)線供電。依照設(shè)計(jì)規(guī)定，變壓器的低壓母線值起重器的電壓損失不得超過額定電壓的15%，一般起重機(jī)內(nèi)部電壓損失為2%～3%，但是在實(shí)際工作中內(nèi)部電壓損失通常為5%，因此在配電設(shè)計(jì)中需要與起重機(jī)廠家及時(shí)溝通，明確內(nèi)部損失的實(shí)際情況。

在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的配電設(shè)計(jì)中，需要采用電纜穿管，保護(hù)層的厚度應(yīng)大于30mm。在空氣中敷設(shè)通信絕緣導(dǎo)線時(shí)，在其外包裝正上方需要涂抹防火材料，總線系統(tǒng)的干線應(yīng)敷設(shè)于耐火電纜橋架內(nèi)。

在消防水泵的配電設(shè)計(jì)中，供電電源一般由配電干線、配電支線等組成，電源應(yīng)采用自投方式。在生產(chǎn)基地中防排煙裝置主要包括防火閥、排煙機(jī)以及送風(fēng)機(jī)等，送風(fēng)機(jī)需要采用耐火電纜埋地敷設(shè)，排煙機(jī)通常設(shè)置在電氣豎井內(nèi)[1]。

3 配電網(wǎng)設(shè)計(jì)

結(jié)合油田基地未來的擴(kuò)展計(jì)劃，依靠電力線路鋪設(shè)通信電纜，同時(shí)形成輔助功能，配電網(wǎng)線路的系統(tǒng)連接如圖1所示。配電網(wǎng)系統(tǒng)包括配電主站、配電終端以及配電子站三部分，配電主站的任務(wù)主要是負(fù)責(zé)管理和控制，完成整個(gè)配電系統(tǒng)的匯總工作；同時(shí)整理分析接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電量信息共享等功能。配電子站處在中心環(huán)節(jié)，主要任務(wù)是接受并放送信息，實(shí)現(xiàn)采集出線開關(guān)動(dòng)作，為饋電自動(dòng)化奠定基礎(chǔ)[2]。配電終端主要的功能是數(shù)據(jù)的采集和控制執(zhí)行，同時(shí)還具備了數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，能夠?qū)ο到y(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)信息反饋。

圖1 配電網(wǎng)系統(tǒng)接線

通信設(shè)備的配電設(shè)計(jì)依照整個(gè)通信系統(tǒng)的功能需求分為三個(gè)層次，考慮到電力調(diào)度中心和中心變電站的系統(tǒng)通信在生產(chǎn)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，因此配電網(wǎng)主站和配網(wǎng)子站的配合需要在原來的線路上進(jìn)行，以節(jié)省建設(shè)費(fèi)用。依照設(shè)計(jì)需要，現(xiàn)場(chǎng)終端和配網(wǎng)子站應(yīng)具有自愈功能，為了實(shí)現(xiàn)后期配電網(wǎng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和功能擴(kuò)展，采用光纖通信方案。具體而言，先在每個(gè)分段開關(guān)FTU單元處加裝光modem，使公網(wǎng)和調(diào)度中心具有相同IP的主機(jī)服務(wù)器，在配電變壓器TTU單元增加GPRS通信模塊。目前開發(fā)的配電網(wǎng)通訊方式均是采用總線型連接，數(shù)據(jù)包傳輸功能由專用的通信芯片完成，采用屏蔽雙絞線來作為通信媒介。目前我國(guó)變電站使用的產(chǎn)品以及通信規(guī)則還沒有統(tǒng)一，單元層裝置和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換采用援助系統(tǒng)通信規(guī)則，應(yīng)用數(shù)據(jù)式傳感器分別測(cè)量電壓。

環(huán)路通信的配置在物理層次結(jié)構(gòu)上與管線通信方式類似，但是從環(huán)路角度來看，其他各聯(lián)絡(luò)站只有通過軟件層才能成為聯(lián)絡(luò)主站。為防止光纖終端設(shè)備出現(xiàn)故障而出現(xiàn)通信中斷，采用雙光纖自愈網(wǎng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

主站系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、監(jiān)控業(yè)務(wù)臺(tái)以及前置機(jī)等設(shè)備，系統(tǒng)將服務(wù)器、前置機(jī)等網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備同時(shí)裝設(shè)雙網(wǎng)連接結(jié)構(gòu)，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?；并采用太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，支持雙控制器以及熱插撥硬盤，以提高系統(tǒng)的可靠性和硬件擴(kuò)展能力。配電網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)計(jì)采用低頻載波技術(shù)，包括電量綜合知識(shí)分析儀、GPRS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)通信網(wǎng)、管理主站系統(tǒng)以及用戶抄表系統(tǒng)，基本段元是遠(yuǎn)程終端，依照監(jiān)控對(duì)象的不同分為終端RTU、線路配電開關(guān)監(jiān)控終端等。線路監(jiān)控終端由于監(jiān)控對(duì)象的不同，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中還需要根據(jù)具體情況進(jìn)行取舍，故障檢測(cè)能夠配合DAS主站完成設(shè)備的自動(dòng)化故障管理。FTU采集的故障信息主要包括故障歷時(shí)、電壓值以及故障電流等，簡(jiǎn)化了保護(hù)設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在中性點(diǎn)非有效接地網(wǎng)中，能夠通過檢測(cè)單相接地故障確定接地點(diǎn)的位置。

饋線自動(dòng)化（簡(jiǎn)稱FA）能夠快速地判斷故障所在，把故障區(qū)段隔離出來，減少停電范圍，是配電設(shè)計(jì)網(wǎng)主站一個(gè)子系統(tǒng)。FA系統(tǒng)可以分為遠(yuǎn)方遙控式和當(dāng)?shù)乜刂剖蕉悾疚乃撌龅臑樯a(chǎn)基地的本地控制方式，由兩部分組成，控制器主要是控制荷載電流的開斷，變壓器檢測(cè)電壓信號(hào)的變化。繼電保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備和二次保護(hù)線路的統(tǒng)一建模，最大限度地提供有效的信息，主要功能包括遠(yuǎn)程監(jiān)視、專業(yè)管理，通信以及系統(tǒng)維護(hù)等功能。本文設(shè)計(jì)的配電網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)過油田生產(chǎn)基地的試運(yùn)行，收到了很好的應(yīng)用效果，能夠解決電能輸送不穩(wěn)定的問題，實(shí)現(xiàn)了三遙功能以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和處理功能。在電力安全方面，對(duì)于故障類型和故障分析能夠做出充分的論證，對(duì)電網(wǎng)出現(xiàn)的故障采用了SCADA技術(shù)進(jìn)行處理，提高了工作效率，可保證油田的正常生產(chǎn)。

[1]張小寧．勝利油田配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集終端裝置的研制與應(yīng)用[J]．電氣應(yīng)用，2009，28（10）：24-27.

[2]徐燕君．油田礦區(qū)生產(chǎn)基地消防用電設(shè)備的配電設(shè)計(jì)[J]．油氣田地面工程，2013，32（6）：94-95.

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.040