摘 要：針對(duì)海洋平臺(tái)在調(diào)動(dòng)多臺(tái)大功率設(shè)備同時(shí)工作，電路故障時(shí)會(huì)出現(xiàn)的用電緊缺的問(wèn)題。提出采用無(wú)功功率補(bǔ)償與諧波濾波的方法，去除海底電纜中的無(wú)功電流與諧波電流，提高海底電纜的效率，解決平臺(tái)出現(xiàn)的用電緊缺現(xiàn)象。文章以SZ36-1油田C平臺(tái)為例，分析海纜的基本情況、C平臺(tái)的無(wú)功功率，計(jì)算無(wú)功功率補(bǔ)償值，提出了三種無(wú)功功率補(bǔ)償方案。對(duì)三種無(wú)功功率補(bǔ)償方案進(jìn)行了對(duì)比，為解決未來(lái)平臺(tái)用電緊缺的問(wèn)題提供了參照。

關(guān)鍵詞：海洋平臺(tái)；無(wú)功功率；補(bǔ)償方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.072

1 前言

海洋平臺(tái)在調(diào)動(dòng)多臺(tái)大功率設(shè)備同時(shí)工作，或者在出現(xiàn)電路故障時(shí)，會(huì)出現(xiàn)用電緊缺的問(wèn)題，導(dǎo)致一些生產(chǎn)設(shè)備不能投入使用。經(jīng)過(guò)對(duì)平臺(tái)現(xiàn)有用電情況的調(diào)研，可以采用無(wú)功功率補(bǔ)償與諧波濾波的方法，去除海底電纜中的無(wú)功電流與諧波電流，提高海底電纜效率，解決平臺(tái)出現(xiàn)的用電緊缺問(wèn)題。本篇文章以曾出現(xiàn)用電緊缺現(xiàn)象的SZ36-1油田C平臺(tái)為例，介紹海洋平臺(tái)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)方法。

2 平臺(tái)用電現(xiàn)狀

2.1 海纜的基本情況

海纜的實(shí)際負(fù)載能力是與電纜的結(jié)構(gòu)、截面及埋設(shè)方式有關(guān)，根據(jù)DNV及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在水中相對(duì)溫度較低的環(huán)境中的電纜，其載流能力要高于正常的載流能力。但由于這方面缺少?lài)?yán)格的依據(jù)和技術(shù)資料，只能根據(jù)廠(chǎng)家提供的額定電流進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于C平臺(tái)的海纜，其額定電流為220A，則總的電纜上所能帶動(dòng)的額定容量為：

3 補(bǔ)償方案

根據(jù)平臺(tái)電網(wǎng)單線(xiàn)圖，平臺(tái)電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償有以下幾個(gè)可選的方案：

3.1 高壓側(cè)補(bǔ)償

應(yīng)用高壓無(wú)功功率補(bǔ)償組件，直接在高壓測(cè)對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，確保海纜上的功率因素達(dá)到要求。

由于是高壓側(cè)補(bǔ)償，無(wú)功功率組件的電壓需耐壓10.5kV，直接帶來(lái)無(wú)功功率補(bǔ)償柜的成本與體積增大，不利于平臺(tái)使用。因此不推薦使用這種方案。

3.2 雙側(cè)補(bǔ)償

對(duì)在注水主變壓器與電潛泵主變壓器輸出側(cè)分別進(jìn)行補(bǔ)償，確保每組負(fù)荷的總功率因素均達(dá)到0.95，這樣總的功率因素也就達(dá)到0.95。滿(mǎn)足海纜對(duì)無(wú)功功率的要求。但這個(gè)方案存在兩個(gè)問(wèn)題：

（1）由于注水變壓器與潛油電泵的變壓器電壓等級(jí)不同，因此需要分別進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)各自的無(wú)功功率補(bǔ)償方案，形成兩組不同電壓等級(jí)的無(wú)功功率補(bǔ)償組件。而且注水變壓器的電壓輸出為3.3kV，因此也需要高壓的無(wú)功功率補(bǔ)償組件，因此其體積相對(duì)于低壓補(bǔ)償組件大，并且成本也比較高；

（2）兩種方案所采用組件規(guī)格不同，相互不能替換，也會(huì)形成施工中的困難。

3.3 低壓側(cè)補(bǔ)償

針對(duì)前面兩種方案，都存在一定的問(wèn)題，因此提出第三種方案，只是在潛油電泵主變壓器的輸出側(cè)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，而檢測(cè)高壓側(cè)的功率因素，以確保海纜上的功率因素達(dá)到0.95以上。

應(yīng)用高壓電流互感器檢測(cè)海纜輸出端的三相電流，通過(guò)電流與電壓的相位角的檢測(cè)就可以獲得高壓海纜上的功率因素。無(wú)功補(bǔ)償柜中的控制器將根據(jù)所檢測(cè)的功率因素自動(dòng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，確保海纜上的無(wú)功功率達(dá)到所設(shè)計(jì)的要求。

該方案為低壓側(cè)補(bǔ)償，此時(shí)的海纜額定電流及額定電壓分別為3000A和400V，由公式（1）得出，電纜上所能帶動(dòng)的額定容量為2078kVA，根據(jù)2.2章節(jié)中采用的公式，無(wú)功功率最大許用值為1246.8kVar。

根據(jù)前面的計(jì)算，在兩臺(tái)注水電機(jī)同時(shí)工作時(shí)，產(chǎn)生的無(wú)功總功率為738kVar，小于海纜功率因素為0.95時(shí)的許用總無(wú)功功率1246.8kVar，因此當(dāng)潛油電泵主變低壓側(cè)的無(wú)功功率補(bǔ)償達(dá)到所要求的指標(biāo)時(shí)，不對(duì)高壓注水主變壓器進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償不會(huì)影響海纜上總的功率因素。

實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)功補(bǔ)償是分多步進(jìn)行的，可以精確到25kVar，而且設(shè)定中可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，以海纜總負(fù)荷為3000kVA作為無(wú)功補(bǔ)償?shù)钠鸩剑O(shè)定每一步所對(duì)應(yīng)的功率因素，這樣可以保證海纜上的總的負(fù)荷小于其額定參數(shù)，又能最大限度地提高海纜上的有功功率。此方案成本較低，施工方便，具有較強(qiáng)的操作性。

4 總結(jié)

針對(duì)海洋平臺(tái)在調(diào)動(dòng)多臺(tái)大功率設(shè)備同時(shí)工作，出現(xiàn)電路故障時(shí)會(huì)出現(xiàn)的用電緊缺的問(wèn)題。提出了采用無(wú)功功率補(bǔ)償與諧波濾波的方法，去除海底電纜中的無(wú)功電流與諧波電流，提高海底電纜的效率，解決平臺(tái)出現(xiàn)的用電緊缺現(xiàn)象。本文以曾出現(xiàn)用電緊缺現(xiàn)象的SZ36-1油田C平臺(tái)為例，分析海纜的基本情況、平臺(tái)的負(fù)荷情況和計(jì)算注水電機(jī)的無(wú)功功率，計(jì)算無(wú)功功率補(bǔ)償值，提出三種無(wú)功功率補(bǔ)償方案。對(duì)三種無(wú)功功率補(bǔ)償方案進(jìn)行了對(duì)比，為解決未來(lái)平臺(tái)用電緊缺的問(wèn)題提供了參照。

參考文獻(xiàn)：

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[3]海洋石油平臺(tái)設(shè)計(jì)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2012.

項(xiàng)目編號(hào)：CNOOC-KJ 135KJXM NFGJ2017-05

ESP地面緊湊式矢量變頻控制系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)

作者簡(jiǎn)介：李占彪（1983-），男，河北滄州人，電氣工程師，從事電氣設(shè)備質(zhì)量控制、電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)等工作。