羅一宇，牛亞雷，劉富華，周曉法

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000）

海洋油氣生產(chǎn)平臺有兩種供電模式，一種為平臺自備電站，一種依靠外部電源。無電站平臺正常生產(chǎn)、生活用電完全依賴附近的平臺或油輪電站，距離陸地較近的則接入終端電站或者市電。電站平臺由于發(fā)電機(jī)組有冗余配置，完全失去動力的概率非常小。而無電站平臺一般只配備容量有限的應(yīng)急發(fā)電機(jī)，只能滿足基本的生活用電。當(dāng)供電的任何一環(huán)，電滑環(huán)、海底電纜等失效時(shí)，無電站平臺將失去主電，生產(chǎn)被迫停止。因此，本文主要討論在無電站平臺失去外部電源時(shí)，如何配置臨時(shí)供電，以恢復(fù)油氣生產(chǎn)。

1 臨時(shí)電源的確定

海洋油氣平臺臨時(shí)供電有箱式發(fā)電機(jī)組、供電船臨時(shí)接入、陸岸終端電源臨時(shí)接入等三種方式。第一種箱式發(fā)電機(jī)組在建材、冶金和碼頭項(xiàng)目應(yīng)用十分廣泛，具有豐富的使用經(jīng)驗(yàn)；第二種臨時(shí)供電船國內(nèi)資源較少；第三種陸岸終端電源接入取決于平臺與陸地距離的遠(yuǎn)近，當(dāng)距離過遠(yuǎn)時(shí)，敷設(shè)臨時(shí)電纜的成本將難以接受。因此，箱式發(fā)電機(jī)組是配置海洋油氣平臺臨時(shí)電源最便捷的選擇。

箱式發(fā)電機(jī)組又分重油箱式發(fā)電機(jī)組與柴油箱式發(fā)電機(jī)組。重油箱式電站由發(fā)電機(jī)組及其相關(guān)輔機(jī)組成，輔機(jī)負(fù)責(zé)電站運(yùn)行過程中重油、滑油、循環(huán)水、壓縮空氣等處理和供給。除此之外，還需要有重油儲罐、日用罐和沉淀罐等組成油罐區(qū)設(shè)備。柴油箱式電站沒有處理和供給滑油和燃油的設(shè)備，系統(tǒng)比較簡單；由柴油發(fā)電機(jī)組、日用油箱、電氣箱和油罐等設(shè)備組成；日用油箱和電氣箱可與發(fā)電機(jī)集成到定制集裝箱里，油罐則配置臥式儲罐或方形油箱等。

電站電滑環(huán)、海底電纜故障的情況下，主電修復(fù)時(shí)間在2～6個(gè)月，最長不會超過一年，因此，多采用租賃方式使用箱式發(fā)電機(jī)組。雖然輕柴油價(jià)格通常是重油的1.5倍以上，但是重油發(fā)電機(jī)組租賃成本更高；而且由于輔機(jī)眾多，維護(hù)比較復(fù)雜，占地也較大。另外，柴油發(fā)電機(jī)組具有啟動迅速、操作簡單、維護(hù)方便，應(yīng)對突加突卸負(fù)載和短時(shí)間過載能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，在一年以內(nèi)的短租賃使用中，選擇箱式柴油發(fā)電機(jī)組作為臨時(shí)電源更為經(jīng)濟(jì)。

2 方案設(shè)計(jì)

臨時(shí)供電方案設(shè)計(jì)主要遵循以下原則：（1）可靠性，包括維護(hù)保養(yǎng)和運(yùn)行保障能力等方面；（2）經(jīng)濟(jì)性，包括租賃成本和材料消耗兩方面；（3）可實(shí)施性，綜合考慮使用時(shí)間、施工難度、環(huán)保要求、人員配置和安全形勢等因素；（4）永久供電和臨時(shí)供電相結(jié)合，充分利用平臺已有的發(fā)電機(jī)資源，降低總體項(xiàng)目成本。

2.1 負(fù)荷計(jì)算

海洋油氣平臺的負(fù)荷特點(diǎn)為主備切換，24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，且工況比較穩(wěn)定?？傮w負(fù)荷波動不大，通常在50～100kW。臨時(shí)供電期間并不需要供給100%的正常用電負(fù)荷。為使效益最大化，可根據(jù)油氣井產(chǎn)量，結(jié)合平臺電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有選擇地進(jìn)行供電。對于采用電潛泵生產(chǎn)的采油平臺來說，可以優(yōu)先啟動產(chǎn)量高、含水量低的油井進(jìn)行生產(chǎn)。通過不同的單井功率組合，得出一個(gè)效益最高的臨時(shí)用電負(fù)荷需求。

2.2 接入點(diǎn)選擇

在確定負(fù)荷需求后，就要根據(jù)平臺電網(wǎng)結(jié)構(gòu)選擇接入點(diǎn)。國內(nèi)平臺通常采用50Hz、三相三線制、中性點(diǎn)不接地的IT系統(tǒng)。配電系統(tǒng)有10.5kV、6kV、690V、600V、480V、380V等多種電壓標(biāo)準(zhǔn)。盡可能選擇低壓接入點(diǎn)以降低臨時(shí)電纜、接線箱的絕緣難度。在選擇配電盤時(shí)，首要考慮母排容量是否能夠承載全部臨時(shí)負(fù)荷；如果無法依靠單一接入點(diǎn)滿足要求，則需要考慮增加接入點(diǎn)；接入點(diǎn)不宜過多，以免造成臨時(shí)電網(wǎng)過于復(fù)雜和對原電網(wǎng)造成太大的改動。其次，不建議從配電盤母排直接接入，可選擇備用斷路器的未接線側(cè)作為接入點(diǎn)，以減少施工量，同時(shí)，增加臨時(shí)配電的安全性。要考慮斷路器的容量，長時(shí)間運(yùn)行電流不宜超過斷路器額定電流的80%；或者選擇給該配電盤供電的變壓器二次側(cè)，將電纜脫開，通過一個(gè)臨時(shí)接線箱與臨時(shí)電纜連接，只需要滿足防塵防水及臨時(shí)母排容量要求即可。這樣臨時(shí)電纜無須穿越配電盤柜，可降低施工難度。最后，考慮接入點(diǎn)的相關(guān)保護(hù)。要根據(jù)臨時(shí)負(fù)荷的大小重新整定速斷、過流保護(hù)，以及平臺主電源系統(tǒng)和應(yīng)急電源系統(tǒng)之間的電流方向保護(hù)，做好更改前與更改后的記錄，以便后期正常供電時(shí)恢復(fù)原始整定值。

圖1 將變壓器二次側(cè)脫開接入臨時(shí)接線箱

2.3 發(fā)電機(jī)選擇

海洋油氣平臺臨時(shí)電站宜選用容量適合的無刷勵(lì)磁50Hz高速增壓柴油發(fā)電機(jī)組，根據(jù)接入點(diǎn)選擇電壓等級。柴油機(jī)的最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行輸出功率是在額定功率的75%～90%，再綜合考慮平臺負(fù)載功率因數(shù)在0.85～0.9，選用的發(fā)電機(jī)組容量應(yīng)該為接入點(diǎn)處所需臨時(shí)負(fù)荷的1.5倍左右。一般箱式機(jī)組整機(jī)功率在400KW～2MW之間，1200kW與1600kW機(jī)組應(yīng)用較多。選擇發(fā)電機(jī)容量時(shí)，在能夠滿足負(fù)荷要求的前提下，容量富余盡量少，以減少租賃費(fèi)用。當(dāng)該接入點(diǎn)只給平臺部分生產(chǎn)設(shè)備提供電能時(shí)，可只采用1臺發(fā)電機(jī)接入供電。當(dāng)該接入點(diǎn)需要給平臺公用負(fù)荷供電，或者為整個(gè)平臺供電時(shí)，應(yīng)當(dāng)按二級負(fù)荷供電標(biāo)準(zhǔn)，選擇2臺或2臺以上發(fā)電機(jī)并網(wǎng)供電，保障供電連續(xù)性。同時(shí)，也應(yīng)充分考慮和利用平臺已有的發(fā)電機(jī)組，如有些平臺配備的鉆井發(fā)電機(jī)，分配部分負(fù)荷。但應(yīng)急發(fā)電機(jī)作為安全設(shè)備，不建議為了供給生產(chǎn)用電長時(shí)間投入運(yùn)行。

另外，由于發(fā)電機(jī)組容量越大，體積、重量越大，選擇容量時(shí)應(yīng)結(jié)合平臺吊機(jī)載荷半徑和甲板的承重能力進(jìn)行考慮。箱式發(fā)電機(jī)組通常為40尺（12米）通用集裝箱或特制緊湊型9米集裝箱。在擺放時(shí)選擇盡量接近接入點(diǎn)的位置，縮短敷設(shè)電纜長度。多臺發(fā)電機(jī)盡可能擺放在同一層甲板，便于人員巡檢和監(jiān)控。為了易于吊運(yùn)，一般放置在管甲板，并偏向常年風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。

臨時(shí)電網(wǎng)需要兩臺及以上發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，就要設(shè)置并網(wǎng)模塊，以調(diào)節(jié)和分配發(fā)電機(jī)輸出功率。當(dāng)與平臺自有發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，并網(wǎng)模塊應(yīng)設(shè)置在平臺發(fā)電機(jī)控制盤附近，以便于同時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行有Droop和Isoch模式，不同廠家、不同型號的發(fā)電機(jī)在Droop模式并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，需要調(diào)節(jié)其穩(wěn)態(tài)調(diào)速率和穩(wěn)態(tài)調(diào)壓率在一致的狀態(tài)，差別不應(yīng)超過0.3%，保證負(fù)載分配的均衡。

圖2 安裝在管甲板的箱式發(fā)電機(jī)組，右側(cè)藍(lán)色集裝箱為并網(wǎng)箱

2.4 電纜選擇

在確定發(fā)電機(jī)位置后，就可以確定臨時(shí)電纜的路由和長度。臨時(shí)電纜可以依托平臺現(xiàn)有電纜橋架進(jìn)行敷設(shè)。當(dāng)發(fā)電機(jī)與接入點(diǎn)沿線電纜橋架空間受限難以布線時(shí)，可以利用平臺結(jié)構(gòu)如欄桿、工字梁等進(jìn)行布線和固定，以節(jié)省電纜長度。依據(jù)發(fā)電機(jī)額定工作電流確定電纜的截面積，載流量按照2A/mm2計(jì)算，選擇300mm2或400mm2的單芯交聯(lián)聚乙烯鎧裝電纜進(jìn)行組合。在臨時(shí)電站安裝過程中，電纜的敷設(shè)和連接往往占整個(gè)安裝工作量的70%以上。因此，選擇正確的電纜敷設(shè)方案，能夠顯著節(jié)約臨時(shí)電站的安裝時(shí)間。

3 安裝調(diào)試

臨時(shí)發(fā)電機(jī)組在廠家場地準(zhǔn)備就位后應(yīng)組織相關(guān)專業(yè)工程師進(jìn)行檢查，內(nèi)容包括：設(shè)備外形尺寸是否符合要求、安全保護(hù)系統(tǒng)是否有效、吊索具是否檢驗(yàn)合格等。此外，應(yīng)對發(fā)電機(jī)組做負(fù)載測試，滿載測試不少于30分鐘，以冷卻水溫度達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間為準(zhǔn)；租用多臺機(jī)組的還應(yīng)測試并網(wǎng)功能，確保設(shè)備到達(dá)海上設(shè)施后可滿足使用要求。在送碼頭裝船前，還應(yīng)通過吊車或地磅稱重，如有必要，應(yīng)將油箱、水箱、排煙管等附件拆除，機(jī)油、冷卻液、柴油放空，保證發(fā)電機(jī)撬塊重量在吊車的起重能力以內(nèi)。

發(fā)電機(jī)組擺放位置可依據(jù)前期調(diào)研的位置略作調(diào)整，主要考慮甲板載荷、發(fā)電機(jī)冷卻器的進(jìn)出風(fēng)方向等。如果發(fā)電機(jī)組放置在管甲板，則排煙管應(yīng)背向生活區(qū)，以減少尾氣和噪音對人員生活的影響。另外，箱式發(fā)電機(jī)組自帶配電箱一般在發(fā)電機(jī)尾部或側(cè)面，可采用腳手架和帆布搭建臨時(shí)擋風(fēng)墻進(jìn)行遮擋，防止吸入雨水。臨時(shí)柴油罐的擺放應(yīng)該遠(yuǎn)離柴油機(jī)側(cè)，同時(shí)，靠近柴油閥門方便加油作業(yè)。將柴油罐適當(dāng)抬高以提高發(fā)電機(jī)柴油入口壓力，并與甲板做好等電位連接。

電纜鋪設(shè)應(yīng)按照海上電氣規(guī)范，保證彎曲度的前提下選擇最短的路徑，盡量避開平臺的固定設(shè)備和逃生路線。一定要跨越安全通道的，可以采用腳手架搭建臨時(shí)電纜橋架架空敷設(shè)，或敷設(shè)在地面上再以木板覆蓋保護(hù)。電纜應(yīng)并排平鋪并固定以避免發(fā)熱，不允許疊放和交叉。除了動力電纜，還應(yīng)考慮敷設(shè)信號電纜，將配電盤、變壓器的跳閘信號引入發(fā)電機(jī)的停機(jī)回路上，把臨時(shí)電站納入整個(gè)平臺的安全保護(hù)系統(tǒng)中。

4 后勤保障：值守/備件/油料供應(yīng)/安全/人員培訓(xùn)

無電站平臺沒有配備動力班組，因此，需要提前制定《臨時(shí)發(fā)電機(jī)運(yùn)行管理規(guī)定》來指導(dǎo)平臺人員對臨時(shí)發(fā)電機(jī)的管理，并在運(yùn)行過程中不斷完善。

首先，應(yīng)對發(fā)電機(jī)出租方派駐的值守人員進(jìn)行培訓(xùn)，內(nèi)容包括日常巡檢項(xiàng)目、交接班的要求、正確使用對講機(jī)、如何與中控溝通、應(yīng)急情況的處理等。其次，是平臺生產(chǎn)、維修人員應(yīng)深入介入臨時(shí)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)工作，包括熟悉發(fā)電機(jī)組的計(jì)劃性保養(yǎng)內(nèi)容、參與故障排除與分析等。對每口油井的配產(chǎn)、能耗，每臺設(shè)備的功率等信息要搜集完整，并安排好啟停優(yōu)先級，有利于提高發(fā)電機(jī)組正常啟停或故障應(yīng)急期間的工作效率。再者，是做好柴油補(bǔ)充計(jì)劃。在南海海域，進(jìn)入冬季季風(fēng)季節(jié)時(shí)，應(yīng)抓住天氣窗口盡可能多地從供應(yīng)船上補(bǔ)充柴油，以留夠余量等待下次天氣窗口。補(bǔ)充柴油之前，應(yīng)先將發(fā)電機(jī)臨時(shí)油罐加滿，使平臺柴油儲罐里的雜質(zhì)有較長時(shí)間的沉淀。發(fā)電機(jī)的燃油濾器最好選用可在線切換的雙聯(lián)濾器，從而減少不必要的停機(jī)時(shí)間。最后，是應(yīng)做好運(yùn)行過程中的資料收集，包括運(yùn)行參數(shù)、故障記錄、備件清單、人員考勤等，并指定專人或者專崗負(fù)責(zé)。平臺相關(guān)管理人員要定期檢查，一方面，確保落實(shí)臨時(shí)電站運(yùn)維工作；另一方面，可為發(fā)電機(jī)組租賃費(fèi)用結(jié)算提供依據(jù)。

5 結(jié)語

南海東部某油田由于其單點(diǎn)電滑環(huán)故障導(dǎo)致兩個(gè)采油平臺失去主電供給達(dá)8個(gè)月之久。兩個(gè)平臺依靠自有的鉆井發(fā)電機(jī)提供電力，勉強(qiáng)能維持4000桶左右的日產(chǎn)量。通過在兩個(gè)平臺配置7臺發(fā)電機(jī)組成臨時(shí)電站，將兩個(gè)平臺的日產(chǎn)量提升到14000桶左右。直到次年3月單點(diǎn)電滑環(huán)修復(fù)完成，油田提升原油產(chǎn)量100萬桶以上，折合人民幣約2.4億元。而整個(gè)作業(yè)支出的設(shè)備租賃、安裝運(yùn)維、柴油消耗等費(fèi)用總計(jì)只有不到4000萬元。作者借鑒了前人的做法和經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)踐中進(jìn)行總結(jié)，希望能在未來對其他海上設(shè)施遇到類似問題提供參考。