海油平台电力系统短路电流问题分析

高宁州(北京沃利帕森工程技术有限公司，北京 100012)

海油平台电力系统短路电流问题分析

高宁州(北京沃利帕森工程技术有限公司，北京 100012)

本文阐述了海油平台电力系统的特点，分析了其短路容量升高的原因，探究适合海油平台电力系统应对短路电流超高的措施及限制短路电流的措施，给以后的项目提供了一定的参考价值。

海油平台；短路电流；应对措施

随着天然气、海洋石油开发的迅速发展，逐渐增大了电力需求与油、气田的规模，新建海油平台的电站容量和发电机组单机容量也都越来越大，断路器在开断短路电流时，加大了分断的困难，将给电网带来安全隐患。

1 海油平台电力系统具有的特点

海油平台电力系统的主要特点有以下两点：（1）具有较多的直配线路，发电机出口母排利用降压变压器供电给低压负荷的同时，还通过电缆给其它的模块和平台供电或者直接给中压电动机配电；（2）多机共母，与陆地发电机变压器组单元接线方式不同，海油平台电力系统的接线方式都是扩大单元接线，即中压系统直接接入多台发电机。

以上特点导致了海油平台电力系统中发电机的出口母排上容量比较集中，短路电流的水平比较高，其中短路直流的分量百分比也很高。

2 短路电流高的危害

由于上述提到的种种原因，使许多电站都开始联网运行，海油平台电力系统的短路电流水平也愈来愈高。短路电流水平在不断上升，需要提高设备的短路容量，这样就会加大新建平台设备的投资金额，并且还会影响原有的运行设备，特别是发电机的出口母排，短路电流对电气设备和电网稳定安全运行具有重大的危害性，所以海油平台电力系统在设计中需要迫切解决的问题是对电力系统的短路电流进行限制，提高电网运行的可靠性，提高其使用寿命与工作的可靠性，降低各种电气设备负担。

3 应对短路电流水平高的措施

3.1 提升断路器开断容量

当系统的容量较小时，可以采用提高开断容量、对设备进行更换等方法来解决，这种情况通常是因为设备具有足够的裕度，从经济角度和技术角度来看都是可行。若系统的容量较大，而短路电流的水平颇高的时候，不能选用更换设备的方法来解决，因为需要加强或者更换系统中原有的设备，并且开关柜与断路器会受到它们最大短路容量值的限制，不能无限增加。当下设备的短路容量已经没法满足部分新建平台的需要。固然短路电流的直流百分比需求是普通真空断路器没法满足的，这是可以选择发电机出口的专用断路器来解决。对于较高短路电流的直流分量可以使用发电机出口的专用断路器来进行分断，但若有很多的中压进出回路时，会增加发电机出口的专用断路器使用次数，工程造价也随之增加，

3.2 电压等级提高

若电源容量相同，提高电压等级会导致短路电流降低，随着海油平台规模在逐渐扩大，增大了电站容量和电负荷，发电机的电压等级从原来的400V提升到3kV～6kV，现在其电压等级已经达到10kV。

随着发展需求，发电机电压等级可以考虑选择20kV、18kV、15.75kV、13.8kV等，电缆、配套配电设备及变压器都可以选择项对应的电压等级。中压电机可与相对应的电压等级进行直配，若电机没有与其相对应的电压等级，那么可以采取降压变压器配电的方式。

3.3 安装串联电抗器

把电抗器串联到发电机进线回路中、中压母联处，可以串联电抗器或在中压母联处串联电抗器，可以降低短路电流。串联电抗器本质是增加系统联系的阻抗，减少电网紧密度，以达到减小短路电流的目的。此技术已成熟，大量的应用在陆地电力系统中，但是运用此技术可能会影响电力系统运行的稳定性。在串联电抗器时，需要对电磁环境、电压跌落和暂态恢复电压等问题进行全面考虑，也可选择电抗器与固态开关串联，能在一定程度上解决系统损耗、电压跌落等问题。

3.4 应用发电机变压器组

海油平台均为直配线形式，发电机出线直接连接到压配电盘，中压配电盘将直接供电给中压设备或者利用降压变压器对低压负荷进行供电。发电机变压器组的形式被许多陆地发电站所采用，海油平台也可以考虑选用这种形式。

3.5 安装固态开关或快速限流器

若大故障电流出现，则需要对系统运行方式进行改变，分列运行发电机，提高系统阻抗，减少故障电流水平。固态开关或快速限流器安装在发电机进线回路中、发电机出口母排母联处。快速限流器是由一个反应极快、开断能力低、可通较高额定电流的开关和一个高遮断容量且并联的熔断器构成。若大故障电流出现，可以进行提前预判，触发感应填料，开关断开，电流转移到熔断器上，熔断器熔断，限制电流继续增长，并且当下一次电压过零的时候，会切断电流。快速限流器的优点是额定电流大、限流能力强及断开速度快等。其填料具有特殊性，需要定期的更换与维修，并且在跳闸触发之后，填料就会失效。

固态开关也被称作电力电子开关，主要是由晶闸管阀体串并联组成。在正常运行时可以切断电路和导通电路，在出现故障时，可以对短路电流进行限制和切断短路故障。20ms内就可分断处于20～200kA的短路电流。其优点是开断时间短、无电弧分断、快速导通、免维护及使用寿命长等。

4 结语

在海油平台电力系统中短路电流已成必须解决的问题，在项目前期需要充足评估短路电流水平，将各项目的特点相结合，再进行经济、技术的综合比对，选择出应对短路电流最经济有效的措施，确保项目能后安全生产及稳定运行。

[1]安晓龙.浅谈海油平台电力系统短路电流问题[J].企业技术开发月刊,2015,34(12)∶112-113.

[2]安晓龙.海油平台电力系统短路电流直流分量分析[J].电气开关,2016,54(2)∶13-15.

高宁州（1983-），河北省宁晋县，男，汉，电气工程师，本科，主要从事研究能源类工程项目电力系统设计，包括海洋石油平台，陆地石化，联合循环发电等项目的电力系统方案研究，系统稳定性分析等。