浅谈海洋平台电气设计的继电保护配置

赵锦涛

摘 要：为了开采出海底油藏的原油和天然气，可借助海洋平台的工艺处理技术，将原油和天然气在处理后，输送到海面上。但由于开采环境的复杂性，以及油气本身具有易燃易爆性，因此平台电力系统的正常运转状态，直接关系到开采的质量和安全。由此可见，海洋平台电气设计继电保护配置具有一定的必要性，文章也将深入研讨海洋平台电气设计继电保护配置的具体方法。

关键词：海洋平台；电气设计；继电保护

1 海洋平台电气设计继电保护配置的必要性

海洋平台的电力系统，由于自然界、人为、设备本身等因素，可能会引起系统短路故障，譬如海水侵蚀后，系统绝缘表面受损，再如设备绝缘部分老化引起设备缺陷等。而在出现短路故障后，对电气设备的运行和系统安全产生极大危害，因此我们有必要进行海洋平台电气设计继电保护配置。

1.1 设备的危害性。短路故障后，局部产生的电弧火花，可能烧坏电气设备，甚至产生爆炸。经分析，主要是短路故障发生热效应，而热量上升的幅度，与流经短路位置的电流成正比关系，因此短路时的电流量增加，设备的热量也会升高，即便设备一时间不会被烧坏，也可能因为热效应而造成导体绝缘保护材料的老化，另外短路时快速增加的电流，也会产生具有冲击作用的机械应力，使得导体变形破坏。

1.2 系统电压的影响。海洋平台的电气设备，需要在正常电压的状态下才能够发挥运行效果，而系统的短路故障，系统的阻抗能力降低，电压也会随着降到标准值以下，此时电气设备的运行将遭到破坏。譬如海洋平台所使用的负荷电动机，电磁转矩维持电动机的运转，但电压降低后，电磁转矩的转动速度会逐渐下降，因此系统故障导致电压快速下降，电磁转矩将无法继续维持电动机运转，甚至造成电动机的损坏。

1.3 其他的影响。一方面是系统的稳定性，如果短路故障长时间未能得以有效排除，距离故障点较近的并列运行发电机，会处于非正常的运行状态，另一方面是通讯系统的影响，主要原因是故障时电流不平衡，周围通信线路会受到不平衡磁通的干扰，而出现局部失灵现象。

从海洋平台短路故障造成的危害性可以看出，在平台电气设计中配置继电保护装置具有一定的必要性，通过继电保护的配置，能够降低对设备的危害性，并减少对系统电压、系统稳定性、通信系统等的影响。

2 海洋平台电气设计继电保护配置的方法

为减少海洋平台故障道路造成的危害性和负面影响，我们可以通过继电保护的配置，为平台电气系统正常运行，提供较高水平的保障。而海洋平台电气设计继电保护配置，要求在明确继电保护配置基本要求的基础上，分别从电力变压器、电动机、海缆、中压电动机几个方面，研讨继电保护配置的方法。

2.1 继电保护配置的基本要求

海洋平台电气设计，其系统安全运行，与继电保护装置的配置合理性与否息息相关，同时也是根除故障隐患的关键，因此继电保护的合理配置，必须满足以下几方面的基本要求：

2.1.1 可靠性要求。继电保护装置的作用发挥，体现在回路保护时的连接状态等方面，在质量保障方面，一方面需要提高装置元器件的质量水平，确保每个元器件都能够在高强度运转状态下保持较长的使用寿命，另一方面是便于装置的维护管理，即回路接线尽可能简单，这样在发现故障点时，就能够在短时间内找出故障隐患并予以快速排除。

2.1.2 选择性要求。继电保护装置发出执行保护命令后，可从电气系统中选择性切断故障元器件，并保证尚未出现故障元器件的正常工作，以便将故障范围尽可能控制在较小范围内，同时在切断故障元器件后，可临时装设保护装置，以后备保护故障元器件。继电保护装置选择性要求的实现，还需要正确配合每个相邻元件后备保护，尤其是在动作时间设置方面，上级元件必须比下级元件长。

2.1.3 灵敏性要求。继电保护装置的灵敏性，与灵敏系数、被保护范围内流过最小短路电流、装置启动电流等参数均有关系，这些参数在继电保护装置合理设置后，就能够以最快的速度为短路故障切除提供可靠依据，并做出断路器跳闸等保护动作。

2.2 继电保护配置整定

根据继电保护装置的基本要求，海洋平台电气设计的继电保护配置，应该分别对主发动机、变压器、海缆、中压电动机几个方面进行整定计算：

2.2.1 主发动机。首先是差动保護带比率制动，以便在启动电流后，保护装置不会出现误动作，同时通过整定最大的不平衡电流和最小的起动电流，根据斜率、动作时限、灵敏系数等，设置拐点对应的制动电流。其次是负序过流保护，按照躲开发电机长期允许的负序电流，设置负序过负荷警段和跳闸段，其依据为起动电流和灵敏系数校验。再次是过流保护，一方面是限时电流速断保护，另一方面是定时限过流保护，由动作时限、可靠系数、返回系数等参数进行整定。

2.2.2 变压器。变压器保护整定，是保证电气系统运行正常和持续供电的关键，一方面是变压器进线，主要包括差动保护、差动速断保护、定时限过流保护、负序过流保护几个方面，相关参数取自于拐点制动电流、可靠系数、返回系数、灵敏度校验等；另一方面是变压器出线，重点提供电流保护、负序过流保护、过电压保护、低压保护、零序过压保护，其中电流保护为重点，以母线流入为变压器正向，以基波分量的有效值为基础值，这样就能够减少故障对负荷的影响。

2.2.3 海缆。海缆的保护相对简单，是在确定差动起动电流、拐点制动电流之后，在动作区范围内，规避故障最大不平衡电流，同时根据非周期性分量影响系数和电流互感器同型系数等，设置启动电流，以便躲过二次回路断线，以此起到分相电流差动保护的效果。至于过流保护，目的是在海缆发生故障后能够准确快速地切断故障点，具体的做法是启动电流的整定，其中包括短路故障时最小短路电流、动作时限等计算参数。

2.2.4 中压电动机。首先是熔断器，具有电流速断和反时限过负荷，在确定反时限过流保护装置的起动电流和电动机的额定电流之后，整定计算负序电流气动执行器，以此提供电流速断保护的低定值。其次是综合保护，包括定时限过流保护、负序过流保护、热过负荷保护，在设置报警整定值、报警保护指令和跳闸保护指令之后，实现被保护对象的热时间常数。

2.2.5 其他装置。除了主发动机、变压器、海缆、中压电动机几个方面的继电保护配置，另外发电机过电压保护、发电机逆功率保护、发电机失磁保护、低频保护、过频保护、热过负荷保护、低阻抗保护、PT断线监测等，均为海洋平台电气设计继电保护配置的重点，要求根据海洋平台电气设计本身的具体需求，针对性配置继电保护，以此充分发挥继电保护的功能。

3 结束语

综上所述，海洋平台的电力系统，由于自然界、人为、设备本身等因素，可能会引起系统短路故障，在出现短路故障后，对电气设备的运行和系统安全产生极大危害，因此我们有必要进行海洋平台电气设计继电保护配置，因此我们需要通过继电保护的配置，为平台电气系统正常运行，提供较高水平的保障。文章的研究，基本明确了海洋平台电气设计继电保护配置的具体方法，但详细的配置细节，要求根据海洋平台电气设计的实际需求，以全方位满足继电保护装置可靠性、选择性、灵敏性等功能要求。

参考文献

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