重合器在乍得 BAOB油田中压配电网的应用探讨

刘 威，王春丽

1.中国石油工程建设公司，北京 100120

2.华北石油水电厂，河北任丘 062552

重合器在乍得 BAOB油田中压配电网的应用探讨

刘 威1，王春丽2

1.中国石油工程建设公司，北京 100120

2.华北石油水电厂，河北任丘 062552

文章分析了油田中压配电网的特点，提出在乍得 BAOB 油田中压配电网中应用重合器的位置和相应的电网结构，探讨了电网实现自动隔离故障和恢复供电对重合器功能要求，详细描述了重合器在电网故障时的动作行为，为促进重合器在油田中压配电网的应用提供参考。

油田；中压配电网；重合器

0 引言

在乍得 BAOB 油田开发项目设计中，配电网拟采取35 kV 等级架空线路；网络结构拟采用放射形树状式，在主要分支节点处设置重合器。这种结构对主干线路上的故障缺少保障措施，一旦干线发生永久性故障，将全线停运；当分支点到主干线路配出断路器距离较小时，分支重合器和变电所出口断路器之间保护定值配合困难。

重合器是上世纪三十年代由英美等国家首先生产出来的，它与自动分段器配合，无需通信信号辅助，依靠短路时出现的短路电流，靠多次重合找出短路故障区段并进行故障隔离。重合器最初为液压控制，六十年代为电子控制，目前为微处理器控制。重合器目前已发展成为集成综合保护装置、测量和计量仪器、自动控制器和断路器的户外智能配电控制设备。现有方案利用重合器、分段器配合实现中压配电网自动化，其优点是：自动化水平较高，无需通信信号辅助就可实现控制功能，成本较低。缺点是：开关设备需要增加合、分动作的次数才能完成故障的隔离和恢复供电，对电网冲击较大。

重合器目前在国内油田中压配电网已有尝试性应用，并取得一定成果。如何结合油田电网特点定制重合器功能，进而形成适应油田开发的中压配电网结构，是需要进一步研究的课题。

1 油田中压配电网的特点和改进需求

1.1 结构特点

随着油田开发建设的发展，油田中压配电网也相应地变化，一旦有新油井形成产能，供电线路就要配套架设。目前国内油田供电线路结构以辐射式树状架空线为主，多为单电源供电模式，部分具备备用电源或者联络线采用了“手拉手”供电模式；由于继电保护定值配合困难，油田供电线路分断点仍多采用隔离开关；故障查找和隔离以人工方式为主。

1.2 环境特点

油田中压配电网处于野外环境，自然条件比较差，易发生故障。而且很多油井供电线路分布在人烟稀少区域，交通条件差，故障查找和处理费时费力。中压配电网故障对油田生产影响大。

1.3 负荷特点

油田生产负荷以抽油机为主，如果发生短时停电但能自动恢复供电，不会造成设备和人员损失；由于电机启动时会出现较大的启动电流，恢复供电宜分批次进行。

2 重合器构建中压配电网的方案

构建能自动隔离故障并恢复供电的中压配电网是油田生产需求。本文介绍应用重合器构建中压配电网的方案。

2.1 系统结构方案

油田电网已有的重合器是分别单独应用在环路中或分支点处的。改进的方案通过定制重合器的功能，可按照线路长度和负荷较“均匀”地配置重合器。电网构建以双电源供电为目标，最终较大幅度提升供电可靠性。运用重合器的油田电网设计规则如下：

（1）油田电网起步阶段为辐射式树状网路，宜根据线路长度和负荷数量设置重合器。重合器既要设置在大的分支引出点处，也要设置在干线上。

（2）对于将来有可能形成“手拉手”联络的分支线，重合器规格宜与干线相同。

（3）油田电网发展到一定阶段，应建成有分段的环形干线或形成“手拉手”供电模式网。分段点和“手拉手”点也采用重合器，正常运行方式下，分段点重合器断开；故障情况下，根据需要能够自动合闸。

（4） 尽量不改变目前变电所开关设备的配置。

根据上述规则，构建的运用重合器的典型油田电网如图1所示。M1、M2 是不同的变电所母线段，DL1、DL2 是变电所出线断路器，CH1、CH2、CH3 是线路上的重合器。CH4 是“手拉手”重合器。有条件时C段线路可根据周围电网条件，通过重合器引入其他电源。

图1 应用重合器的油田电网典型结构示意

2.2 重合器的继电保护功能定制和整定

重合器具有如下保护功能，这里对重合器的整组复归不做讨论，对后备保护功能不做特殊要求。

2.2.1 具备前加速保护功能

首次发生线路故障时能快速切除故障。整定原则为：

（1）躲过本段线路冲击电流和电机启动电流；不用考虑上下级重合器（及与变电所配出断路器）之间的配合。

（2）按照最小运行方式对本段线路末端两相短路校验灵敏性。有双向供电可能的，对两方向都要校验。

（3）前加速在首次跳闸后退出，退出时间为本级与下游各级重合器依次重合闸时间之和，再加上最末级重合器重合后加速跳闸时间。

2.2.2 具备失电自动延时分闸功能

动作时间与变电所出线断路器失电自动跳闸时间一致。

2.2.3 具备一次重合闸功能

（1）重合闸为一侧有电压，另一侧无电压，并且无闭锁信号。

（2）动作延时要长于重合器（或上级断路器）重合闸后加速时间跳闸时间。

（3）动作延时要长于重合器失电自动分闸时间。保证下级重合器失电自动分闸。

2.2.4 具备重合于故障线路后快速跳闸并重合闸后加速闭锁再次重合功能

其跳闸电流整定原则同前加速保护。重合闸后加速保护开放时间小于重合闸动作延时，保证下级重合器重合于故障线路时，由下级重合器切除故障。

2.2.5 具备作为故障线路尾端重合器自动闭锁合闸功能

即当某台重合器失电后，原电源侧瞬时恢复电压，又短时消失，该重合器自动合闸需闭锁。

2.2.6 具备分段点（或“手拉手”点）重合器具备单侧失电、自动延时合闸功能

（1）启动时：故障前两侧电压正常，故障后仅单侧失电。

（2）故障侧收到闭锁信号时，闭锁合闸。即故障侧短时恢复电压又消失，将不能合闸。

（3）合闸延迟时间长于瞬时故障时，为故障侧逐级自动恢复送电时间和，再加上一级重合闸后加速时间。

（4）方便进行人工投退。

2.3 变电所出线断路器功能调整

为防止反供电，变电所断路器应设置母线失电自动延时跳闸功能。跳闸时间避开上级断路器重合闸时间。

2.4 重合器在电网故障时的动作行为

以下以 CH4 为“手拉手”分断点讨论配电网不同点故障时，重合器及断路器的动作行为，按照保护配合最恶劣的情况，即故障时流过重合器的电流即可能引发速断保护跳闸。在保护有选择性时，上游断路器或重合器不跳闸，不会影响其他重合器的功能。CH1、CH3 也都可以设置成开环点，此处不予讨论。

2.4.1 假设故障点在线路 a 段，为瞬时故障

（1）断路器 DL1 速断跳闸，故障消失。

（2）重合器 CH1、CH2、CH3 失电自动跳闸。

（3）断路器 DL1 重合闸成功，恢复线路 a 段供电。

（4）重合器 CH1 得电自动恢复线路 b 段供电。

（5）重合器 CH2、CH3 得电自动恢复送电，恢复线路 c、d 段供电，电网恢复原运行方式。

2.4.2 假设故障点在线路 a 段，为永久性故障

（1）断路器 DL1 速断跳闸。

（2）重合器 CH1、CH2、CH3 失电自动跳闸。

（3）断路器 DL1 重合于故障线路，加速跳闸。

（4）重合器 CH1 感受到短时恢复电压消失，闭锁合闸，故障被隔离。

（5）重合器 CH4 合闸带路，恢复线路 d 段供电。

（6）CH3 得电自动送电，恢复线路 b 段供电。

（7）CH2 得电恢复送电，恢复线路 c 段供电，正常段线路恢复送电。

2.4.3 假设故障点在线路 b 段，为瞬时故障

（1）断路器 DL1、 CH1 速断跳闸，故障消失。

（2）重合器 CH2、CH3 失电自动跳闸。

（3）断路器 DL1 重合闸成功，恢复线路 a 段供电。

（4）重合器 CH1 得电自动恢复线路 b 段供电。

（5）重合器 CH2、CH3 得电自动恢复送电，恢复线路c、d 段供电，电网恢复原运行方式。

2.4.4 假设故障点在线路 b 段，为永久性故障

（1）断路器 DL1、 CH1 速断跳闸。

（2）重合器 CH2、CH3 失电自动跳闸。

（3）断路器 DL1 重合闸成功，恢复线路 a 段供电。

（4）重合器 CH1 得电自动合闸于故障线路 b，速动跳闸并闭锁；DL1 前加速速保护退出，不跳闸。

（5）重合器 CH2、CH3 感受到短时恢复电压消失，闭锁合闸，故障被隔离。

（6）重合器 CH4 合闸带路，恢复线路 d 段供电；正常段线路 c 没有后备电源，无法恢复送电。

2.5 本新型配电网的优点

（1）全线以快速保护切除故障，降低了故障对设备的破坏。

（2）所有永久性故障都可通过最多两次跳闸被隔离。

（3）正常线路自动恢复送电需要的时间短，对图1结构的电网，在 1 min 内即可完成供电恢复。

（4）线路逐级送电，减少了冲击电流。

（5） 电网结构灵活，便于扩展，特别适用于油田配中压配电网。

3 结束语

本文讨论了采用重合器构建油田中压配电网的方案及继电保护功能配置的需求，目的是更好地促进重合器在油田电网的应用，为提升油田生产可靠性和自动化水平提供一条思路。重合器应用于国内油田配电网还只是开始，其功能需要进一步开发完善。

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Discussion on Application of Reclosers in Medium Voltage Distribution Network of Chad BAOB Oilfield

Liu Wei1,Wang Chunli2
1.China Petroleum Engineering &Construction Co.,Beijing 100120,China
2.North China Petroleum Water &Power Plant,Renqiu 062552,China

This paper analyzes the features of oilfield medium voltage distribution network,gives the proposal on recloser locations and corresponding network structure in Chad BAOB Oilfield medium voltage distribution network,discusses key recloser functions required to implement the automatic fault isolation and power restoration，and illustrates the recloser actions as network failure occurring.It provides reference for promoting application of reclosers in oilfield medium voltage distribution networks.

oilfield;medium voltage distribution network；recloser

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.01.022

刘 威（1968-），男，湖北武汉人，高级工程师，1996年毕业于河北机电学院一体化专业，从事石化工程建设项目电气技术管理工作。

2013-03-26