海洋平台调试用临时电力系统的设计、组建与分析

■ 海洋石油工程（青岛）有限公司 廖强 叶娣 吴红磊 王志梅

一、印尼BWA平台电力系统介绍

印尼BWA平台的电力系统由电源、变电装置、配电装置、电缆和用电设备组成。电源装置主要包括位于下层甲板的两台800kW的主发电机和一台600kW的应急发电机。变电装置主要是3台低压变压器480V/208V。配电装置主要包括位于应急间的两台容量为30kVA的不间断电源装置(UPS)、低压配电盘和马达控制中心、照明小功率配电盘。

二、调试方案的设计

2.1 平台临时电源的确定

首先对平台的电制作一下说明，BWA平台采用的是480V、60Hz、三相三线制、中性点通过高电阻接地系统，即我们经常说的IT(“I”表示所有带电零件与地绝缘或某一点经阻抗接地，“T”表示在某一点上牢固接地)系统。国内平台一般采用380V、50Hz、三相三线制、中性点不接地的IT系统，而陆地上采用TN-S系统既三相五线制，线电压380V，相电压220V。所以在380V、50Hz电制的平台调试时可以直接取岸电，经简单处理后供电，V线=380V ，V相=220V。但BWA平台设备调试时，平台电制与陆地电制不符，必须另取电源。

BWA平台上带有3台480V，60Hz发电机，可以考虑其中一台作为调试电源，但考虑到以后及海上机械、仪表、工艺等专业调试时的长期供电，以及两个平台建造初期，柴油系统不可能完善，正式电缆未完全铺设到位，所以正式系统不能供电。而且如果在平台上架设临时油箱会带来很多不安全因素，因为建造初期平台施工比较紊乱，交叉作业很普遍，在甲板上架设油箱并启动平台上的发电机都是非常危险的。从成本上考虑，平台发电机容量大，资源浪费严重，根据平台调试用电量租用容量合适的发电机可以节约成本。同时，如果开启平台发电机，不但要派专人看守维护，还可能一定程度上影响现场施工，降低现场工作效率，从而影响工作进度。所以考虑租用一台480V、60Hz的临时发电机为两平台供电。

2.2 陆地临时电力系统的方案设计

电力系统自身需要设备资源支持，BWA平台的临时电力系统的组建需要发电机、电缆、空气开关等设备资源。这些设备的选择需经过严格计算审核，如果选择的容量过小则会影响调试；如果选择过大，则会形成资源浪费造成材料费、人工费的增加，甚至还可能对工程进度产生影响。

* 临时发电机的选择

考虑到平台海上调试的可移植性和印尼BWA平台的调试用电，根据平台电制（额定电压480V、频率60Hz、三相三线、中性点不接地）并充分考虑功率储备后选用480V、60Hz、600kW三相三线、中性点不接地的发电机。不仅电制匹配而且满足平台用电量，这样此临时发电机就基本满足了调试用电需求。

发电机的输出功率选择要恰当。负荷率太小，说明在选型时没有选好，容量太大，不仅造成资源的浪费、运行成本的增加并且对机组的正常运行也没有好处；但如果把容量定小了造成负荷率太大也不行，例如发电机在近100%负荷率运行时，一台较大功率的电动机的启动（电机启动时功率为额定容量的6倍左右）或电站负荷的增大都会使电站过载，引起过载保护，造成跳闸停电事故，降低了临时系统的可靠性。根据IEC规范，发电机的负荷率不得高于85%。负荷中的电动机越大，则发电机的负荷率就要相应的选的低一些。经计算，调试期间BWA的最大负载总量为580kW，但陆地调试时两个平台的设备不可能全部同时调试，动态载荷率选取80%，平台负载之和为464KW左右，发电机负载率为77.33%，满足要求。

* BWA临时电缆的选择

由调试方案可知需要一根从临时机到应急盘的临时电缆，平台为480V电源，最大功率300kW，故选用规格为600/1000V的电缆（3C×95）2根，每根的额定载流量193A共386A。如果额定载流量计算过小，过大电流通过电缆时，则会出现事故；如果额定电流计算过大，则会造成电缆直径增大，材料和人工成本都会相应增加，因为电径越大，拉放电缆时所用的人力就越多。考虑到送电的经济性、方便性和安全性，我们把其放置在两平台中间靠东一侧，和平台各有5米的安全距离。BWA的临时电缆每根长度约为55米。* BWA临时电气控制盘的选择

考虑到应急配电盘最先具备调试条件，其上的断路器ACB302具有短路保护、欠压保护、过流保护和逆功保护等继电保护功能，开关容量又能达到送电要求，我们考虑把发电机的出线直接接到应急盘ACB302上，由它作为BWA平台临时电力系统进线总开关。如果系统建立前，我们没有仔细分析研究BWA平台原先的电力配置，则会盲目的购置一台空气断路器，现在利用ACB302则为公司节省了空气断路器的购置费。

三、临时系统分析

3.1 临时系统的技术安全性分析

临时系统的框架已基本建立，但由于海上平台设备调试对供电的可靠性要求较高，为了保证可靠供电，在发电机、变压器、主要用电设备上都要设置一些相应的保护继电装置，它们的作用是当电站系统发生故障或不正常时，发出信号使相应设备或线路上的断路器动作，把故障部分从系统中断开，以保证正常和非故障部分继续工作，或发出相应报警，以便工作人员相应采取措施。下面将从平台系统、发电机、设备三个方面分析整个系统的继电保护。

BWA平台采用的是三相三线制中性点通过阻抗接地的系统，是一种IT系统，通过检测接地电阻上的零序电流实现接地保护的。而在临时电力系统中，只是将原来中性点通过阻抗接地的发电机更换为中性点不接地的发电机，新的电力系统充分利用了正常系统中设备导电部分接地的特点，组成了中性点不接地的新的IT系统。

在此临时系统中，当接触到带电部分时由于不能形成导电通路，在人体中不会产生电流。当系统绝缘非常低，或单相对地短路时，此相对地电压为0V、其它两相对接地相为280V、剩余两相间为480V，此时系统仍然能够运行，这时如果人触及到带电部分时，能够形成导电通道，发生触电危险。因此系统的绝缘检测仪应在工作状态，开启报警功能，监视系统绝缘情况，当发生系统绝缘不好时，应立即查找解决，防止危险发生。另外系统所有导电部分设置了保护接地，当系统漏电而导致其外壳带电时，电流会经过阻值很小的接地线流入大地形成大电流，从而使保护开关动作，切断电源，防止操作人、施工人员、调试人员触电事故的发生。

临时系统之所以不采用中性点接地的TT系统是因为在中性点接地系统中站在甲板上的人和电源中性点是连在一起的，其电阻值很低，如果人不小心碰到电源时，电源、中性点和人体就组成了一个回路，增加数十倍的风险性，容易造成触电事故。

3.2 临时系统的经济性分析

从短期角度考虑，临时机的租借减少了项目成本，但随着海外项目的增多，国内外项目电制不一的供电矛盾日益突出，长期依赖租用的发电机必然会造成成本的提高，如果能自己拥有一台多制式的发电机组从长远角度来看必会降低成本。由临时机而产生的临时电缆一定程度上增加了成本，但此电缆可采用其他项目的剩料，BWA、ZPC的临时电缆就是用的其他项目的利库电缆。同时我们通过计算论证，合理利用了两个平台现有的2台ACB空气断路器，避免了三十多万元的购置成本。在设计此临时供电方案时，我们充分考虑到了成本的控制，所以说此方案在经济上是可行的。

3.3 临时系统移植到海上调试的可行性分析

对于这一点，在系统的设计时应给予充分考虑，因为海上调试初期，平台的柴油系统和电力系统并不完善，必须依靠临时发电机机的供电，如果临时发电机出现问题则一定会影响工程进度，相应的项目成本也会大大增加，所以海上调试的可行性显得尤为重要。首先从安全上考虑，临时机的安放位置必须安全可靠，甲板上层有足够的放置空间可放置，并且发电机是内置于集装箱内的，只要固定牢靠，天气状况是不会影响发电机的正常运行的；其次发电机的油源补给问题，无论是柴油还是机油都可以从补给船上获得，如果遇到天气恶劣，补给船无法靠近的情况，可在恶劣天气来临之前把柴油打到平台的柴油罐内，架设临时管线则可保证发电机用油；最为关键的是要充分计算平台调试期间的负载情况，此600kW临时发电机租用时考虑到了海上调试需求；至于接地保护，则可直接把接地线焊到甲板上就可实现。由此可以基本确定此临时系统移植到海上是可行的。

四、总结

对于海洋固定平台，无论是前期陆地建造的单机调试还是后期出海的系统联合调试，其调试配电方案的制定需要方案编制者综合考虑各方面的因素：技术安全性、可行性和经济性，权衡利弊后制定出合理的设备调试用配电方案。印尼BWA平台为公司重点海外项目，平台电制和施工环境和国内以往项目有所不同，所以更要求我们进行细致的分析。希望对大家有所借鉴。