泵站在海南联网500 k V海底充油电缆供油系统中的应用

黄小卫 臧源源 王剑英

(中国南方电网超高压输电公司广州局，广东广州 510405）

泵站在海南联网500 k V海底充油电缆供油系统中的应用

黄小卫 臧源源 王剑英

(中国南方电网超高压输电公司广州局，广东广州 510405）

海南联网系统500 k V交流海底充油电缆长度世界第一，容量世界第二，落差约高达100 m，故采用油泵站系统为海底电缆供油。现介绍了油泵站系统在海底充油电缆中的应用情况，分析了油泵站绝缘油部分、液压油部分两大模块的工作原理和作用，同时介绍了监控系统的构成和工作情况。

泵站；海底充油电缆；供油系统

0 引言

海南联网系统是国内首个长距离、超高压、大容量跨海联网输变电系统[1]，其中跨海段线路采用的是500 k V海底充油电缆，电缆结构如图1[2]所示。供油系统是充油电缆的重要组成部分之一，它能够利用供油系统的油压来消除温度变化引起电缆绝缘层胀缩形成的气隙，提高电缆工作电场强度[3-4]。海南联网500 k V海底充油电缆采取的是两段供油的方式，在海底电缆的两端——海南侧的500 k V林诗岛海缆终端站及广东侧的500 k V南岭终端站各有一套液压泵站，给三相海底电缆供油。

图1 海南联网系统500 kV海底充油电缆结构图

海南联网系统海底电缆单根长度约31 km，海底最深处约100 m，供油泵站在海底电缆正常运行时可以保持住海缆内部油道的正压力，提高海底电缆工作场强；当海底电缆遭受破坏时，油泵站系统启动紧急油流模式开始向外排油，在防止海水侵入海缆内部的同时，将排油量减少到最小。因此，油泵站是海底电缆运行及故障抢修时必不可少的重要设备。

1 海缆油泵站的工作原理及组成

海南联网系统500 k V海底充油电缆两端各有一套油泵站，分别位于海南省的林诗岛终端站和广东省的南岭终端站，两套泵站系统配置完全一样。海缆油泵站是海底电缆重要的附属设备之一，为海底电缆正常和异常情况下的供油提供保障，同时可以实时监控海缆油流、油压，侧面掌握海底电缆的运行状态，判断其是否发生故障。

海缆油泵站本体可分为绝缘油部分和液压油部分两大块，其中绝缘油部分直接与充油海底电缆的油道相连，确保海缆的供油和回油；液压油部分则为绝缘油泵的动作提供液压动力。图2所示为海缆油泵站的工作原理简图，其中液压泵、储压器、绝缘油泵等各有6台，分布在相互并联的油路中，6条油路互为冗余。

1.1 绝缘油部分

海缆油泵站绝缘油部分按其功能又可以分为绝缘油泵、油流控制模块、回油回路、绝缘油罐以及真空系统5大块。

绝缘油部分共有6个绝缘油泵，在其推动作用下，绝缘油获得了动力，流向油流控制模块；在油流控制模块，通过检测得到海缆油流油压，控制系统会自动计算出海缆需要的油流量，通过流量控制阀等，将海缆需要的油注入海缆油道。当海缆负荷增加或环境温度升高时，海缆内部油的温度也会升高而膨胀，使海缆油压增大，回油回路的压力释放阀动作，海缆油回流到海缆两侧绝缘油罐内部。

绝缘油罐中盛有大量绝缘油，不仅能够满足海缆正常运行的供油需求，当海缆故障需排油时，绝缘油罐中的油能够维持一定的时间，为海缆抢修准备时间。绝缘油罐还装有1个油位指示器和6个油位开关，当油位过高或过低时，均会发出相应告警信息，并通过启停回油回路电动阀来调节油位，使两侧绝缘油罐油位不至于相差过大。

当海缆遭受破坏时，油泵站系统判断出海缆油流油压异常，将会立即启动紧急油流模式，海缆中油流量按设定曲线(图3）由最大值逐渐减小，最后稳定在一较小值，以确保海水不进入海缆内部，避免海水对海缆造成损害，减少经济损失；同时将油流量减少到最小，使最少的绝缘油泄漏到周围环境中。

绝缘油罐上部与真空系统直接相连，真空系统有2台真空泵，轮流启动，抽取绝缘油分解产生的气体或者绝缘油挥发产生的蒸汽，从而保证绝缘油罐上部真空度在规定要求范围内，真空度通过真空传感器测出，显示在人机界面上。

图3 紧急油流模式供油示意图

1.2 液压油系统

液压油系统直接为绝缘油泵动作提供动力，是绝缘油泵的动力来源。液压油箱中的液压油在液压泵的作用下，具有一定的液压能，具有液压能的液压油可直接储存在储压器中，也可以通过一减压阀，将其压力降低到绝缘油泵需要的压力范围，推动绝缘油泵动作。每一绝缘油泵均对应一液压泵，同时又配一储压器，用来暂时储存能量，吸收系统脉动压力和液压冲击等，以保证海缆注油动力的持续平稳。液压泵的启停与储压器压力直接相关，当储压器压力低于设定值时，对应液压泵启动；当其压力高于一定值后，液压泵停止运行，以防止储压器过充压。

液压油循环作用后，其温度会逐渐增高，当其温度高于设定值时，冷却系统启动，液压油开始循环，并在空气冷却器的作用下，温度逐渐降低到要求值。另外，冷却系统每天会自动启动运行1 h，对系统液压油起到杂质过滤的作用。

2 海缆油泵站的监控及保护

海缆油泵站控制系统主要由PLC(可编程逻辑控制器）组成，用来实现泵站内部各元器件的自动控制。泵站系统各传感器、行程开关、油位开关、流量计、继电器以及HMI(人机界面）操作信号等，传入PLC的输入模块，然后在控制器CPU单元和高速计数模块作用下，按预先设定的程序进行运算处理，得出海缆需要的油流油压，发出相应信号，控制泵站系统电磁阀、流量控制阀、压力控制阀、方向控制阀、指示灯、液压泵等元器件动作，从而实现海缆的注油和回油，并在人机界面发出相应的告警指示、告警信息以及设备的运行状态及运行参数。油泵站的控制系统工作示意图如图4所示。

图4 海缆油泵站控制系统工作示意图

由于500 k V林诗岛海缆终端站与500 k V南岭终端站均为无人值守变电站，为了更好地监控海缆油泵站的运行状态，两侧油泵站系统相关信息均远传至500 k V福山变电站。福山变电站24 h有人值班，运行人员在福山站即可监控操作油泵站的运行状态。油泵站的监控系统通信网络简图如图5所示，图中，琼州海峡段光纤由海底电缆捆绑光缆提供。

图5 海缆油泵站监控系统通信网络示意图

3 结语

海南联网系统500 k V海底充油电缆由油泵站系统为其供油，无论海底电缆带电与否，油泵站系统都为海底电缆正常和异常情况下的供油提供保障。油泵站系统主要由绝缘油部分及液压油部分组成。绝缘油部分直接为海底电缆注油和回油提供保证，并为海底电缆故障情况下应急供油提供服务，一方面减少排油量并防止海水入侵，另一方面提供足量的排油储备，为抢修争取时间。液压油部分则为海底电缆注油的绝缘油泵提供稳定持续的液压动力。油泵站控制系统主要由PLC实现，使油泵站供油、回油等操作都能自动完成，使供油更加智能化。油泵站的相关信息均远传至有人值守的500 k V福山变电站，以便实现对其的24 h监控及远方操作。

[1]张富春，高峰.线缆混合输电线路行波故障定位系统的研发与应用[J].南方电网技术，2012(2）:112～115

[2]陈政，康义，马怡情.广东—海南500 k V交流跨海联网工程无功补偿及电磁暂态研究[J].电网技术，2009(19）:143～147

[3]黄叶.充油电缆介损值超标处理[J].电工技术，2002(2）:52～53

[4]陈凌云，朱熙樵，李泰军，等.海南联网工程海底电缆的选择[J].高电压技术，2006(7）:36～42

2014-10-22

黄小卫(1985—），男，湖北黄冈人，助理工程师，主要从事变电检修、海底电缆运行维护方面的工作。