油气田联合站10（6）kV变电所合一设计

2015-02-10王金龙大庆油田工程有限公司

油气田地面工程 2015年9期

王金龙大庆油田工程有限公司

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为控制油气田大、中型站场设计投资和运行成本，达到集中监控、无人或少人值守的自动化水平要求，联合站内10（6）kV变电所应考虑合一设计。10（6）kV变电所合一设计具有减少配电变压器、配电装置、高压电源回路、值班人员、占地面积和建筑面积等优点，但设计人员在设计过程中，需注意低压配电系统短路电流大、低压配电线路数量多、线路电压损失大、线损率高、变电所运行数据如何采集等问题。

油气田；联合站；变电所；监控；设计

油气田联合站内的10（6）kV变电所是为站内低压用电设备供电的场所，主要由高压电源线路、配电变压器、低压配电室和低压配电线路组成。目前很多联合站内的原油脱水站、原油外输站、污水处理站、配制站、增压站、注入站等站场单独建10（6）kV变电所，并配备电力专业值班人员。为控制油气田大、中型站场设计投资和运行成本，达到集中监控、无人或少人值守的自动化水平要求，站内10（6）kV变电所应考虑合一设计。

1 合一设计的主要优点

（1）配电变压器减少。联合站内每座10（6）kV变电所常装设2台配电变压器，少建1座变电所就意味着少建2台变压器。另外变电所合建后变压器的总容量通常比合建前变压器的总容量小。

（2）配电装置减少。变电所合一设计时，变压器高压侧开关、低压侧母线、进线柜、母联柜、电容器补偿柜、馈电柜、电压互感器柜等配电装置都能相应整合。

（3）高压电源回路减少。联合站内10（6）kV变电所通常由35 kV变电所供电，每台变压器有一回电源引线，并占用35 kV变电所内的一台高压开关柜。10（6）kV变电所数量越少，对35 kV变电所出线回路需求量就越少，这会降低35 kV变电所和10（6）kV电源线路的投资。

（4）值班人员减少。站内变电所常规采用有人值守模式，每座变电所值班人员少则6人，多则10人。当将多座变电所合一设计后，即使仍然采用有人值守模式，值班人员的数量也会成倍减少。如果变电所采用无人值守模式，由站内监控中心人员对变电所实行远程管理，将减少更多的员工数量。

（5）占地和建筑面积减少。站内有人值守的变电所，有的设单独的值班室，有的是将低压配电室面积适当增大，低压配电室兼作值班室。当若干个变电所整合设计后，由于值班人员总数减少，就不需要原来那么多的空间了。另外，变电所高、低压配电装置减少后，变电所的占地面积和建筑面积自然也会减少。

2 合一设计需要注意的问题

变电所合一设计也会带来一些问题，设计时需要加以关注。

（1）低压配电系统短路电流增大有可能给低压电器选择带来困难。变电所合一设计时，单台变压器的容量会相应增大，这会引起低压网络短路电流增大。而低压电器选择的一个条件是按短路工作条件选择，即可能通过短路电流的电器（如刀开关）应尽量满足在短路条件下短时和峰值耐受电流的要求；断开短路电流的保护电器（如低压断路器）应尽量满足在短路条件下分断能力的要求。如果低压网络短路电流太大，有可能选择不到合适的低压电器或满足要求的低压电器价格太高。为避免变电所低压侧短路电流过大，在设计变电所时，应注意变压器容量的选择，宜遵从《20 kV及以下变电所设计规范》中的规定：变电所中低压为0.4 kV的单台变压器的容量不宜大于1 250 kVA，当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器。目前，大庆油田10（6）kV变电所配电变压器的最大设计容量为2 000 kVA。

（2）低压配电线路数量会增加。联合站内重要负荷多，低压配电方式是以放射式为主，树干式为辅。放射式是以变电所为中心，从配电母线上引出一回线路直接向用电设备配电，沿线不接其他负荷。树干式配电方式是从配电母线引出一路配电干线，若干个用电负荷从该干线上接出分支线供电。如果变电所合一设计，距离变电所较远的用电设备需用较长的低压配电线路送电，因此会增加全站低压配电线路的长度和投资。解决此项问题的最有效途径是合理确定变电所的位置。变电所建址应靠近负荷集中、单元设备容量大的工艺站点，必要时，通过优化算法在一定范围内搜索最佳站址[1]。

（3）低压配电线路的电压损失和线损率会增大。当低压配电线路有电流通过时，既会产生电压损失又会引起电能损耗。对于输送电流较大的配电线路，当线路过长时，容易使线路末端电压过低从而达不到供电指标要求，另外线损过大也不利于节能。解决此问题需要合理分配每条配电线路的输送功率。对于长距离、高负荷配电线路，宜适当增加配电线路的导线截面，并采取就地补偿无功功率来提高配电线路的运行功率因数。

（4）变电所运行数据采集量大。10（6）kV变电所运行过程中，需要定期记录电压、电流、有功电量、有功功率、无功功率、功率因数等参数。对于较小规模的变电所，人工记录这些参数的数据量不大，也不容易出错。但当变电所规模增大到一定程度时，值班员记录运行参数的工作强度会很大，又由于此类工作单调，容易让人产生枯燥厌烦情绪，甚至发生记录错误现象。由于合一设计的变电所规模较大，依靠人工采集运行数据的准确性难以保证。解决此问题的有效方式是按油气田地面工程数字化建设规定，依托站内监控中心对生产运行数据自动采集监控，以提高变电所运行管理水平。