虚拟接地在海洋平台伴热系统中的应用

仲跻峰+石作锋

摘 要：海洋石油平台的伴热系统对于工艺管线及设备正常运行有着重要意义。伴热带由于紧贴着管线敷设，具有很高的漏电风险，因此可靠的配电及保护电路设计显得尤为重要。文章对目前海洋石油平台的伴热系统设计做了简要介绍，并针对目前平台上常用的IT供电系统，采用虚拟接地的做法做了进一步的分析。

关键词：虚拟接地；海洋平台伴热系统；应用

中图分类号：U674.381 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）30-0054-02

海上环境恶劣，特别是冬季，对于渤海地区而言，最低气温可达-20 ℃。在温度极低的情况下，生产工艺流程可能会受到严重影响，还有可能发生石油冻凝，管线断裂等现象。目前对于渤海地区石油平台都设计了伴热系统，对相关设备、管线进行伴热保护。

伴热方式有热水、蒸汽、电伴热等型式，鉴于电伴热有诸多优点，目前电伴热已成为海洋石油平台伴热的主流型式，其它伴热方式都逐渐淘汰了。

1 电伴热系统的优点

①电伴热装置简单，发热均匀，温度准确，可远程控制，实现自动化管理。

②可靠性高，具有防爆及全天候工作性能，使用寿命长，传输无泄漏，有利于环保，不像蒸汽热水伴热会产生“跑、冒、滴、漏”，污染环境的现象。

③电伴热节省材料。

④电伴热伴热效率高，能大大节约能源。

⑤降低设计、施工和维修费用。电伴热设计工作量小，施工简单、周期短、维护方便、日常维护保养工作量小。

电伴热与蒸汽热水伴热周期费用的一个简单比较，见表1。

2 设计方案

由于供电系统、成本控制等各方面因素的限制，以往项目有多种伴热系统设计方案，有TN-S系统供电，有IT系统供电无专用变压器、不配漏电保护开关等等，具体见表2，这些方案中有些不满足相关规范要求，多少存在一些不合理的地方。通过一些项目的实际运行经验，以及进一步的设计优化，目前的系统设计显得更加合理实用。

考虑到IT系统具有较可靠的供电稳定性，目前海洋石油平台低压配电主要采用IT系统。根据《浅海固定平台建造与检验规范》及《海上固定平台安全规则》的要求，目前海上石油平台的伴热、照明都有专用变压器、配电盘供电。同时该规范还要求，用于电力、电热和照明的绝缘配电系统，不论是一次系统还是二次系统，均应设有连续监测对地绝缘电阻的装置，此装置能在绝缘电阻异常低时发出声或光的报警信号。为此目前海洋石油平台的配电盘内均布置有绝缘监测系统，用于系统内接地故障监测，同时每个伴热回路由漏电保护开关控制（整定剩余电流值为30mA），具体设计方案，如图1所示。

对于IT系统而言，由于变压器中性点不接地，在出现单相接地故障的情况时，无有效的电气连接，每个回路仅存在微小的等效分布电容的泄放电流，《工业与民用配单设计手册》中低压电缆的泄漏电流值，见表2，可以提供参考。

目前海洋平台的伴热系统设计，伴热电缆主要为3C*6 mm2电缆，每个回路电缆长度在100 m以内，即使考虑伴热带及盘柜部分泄露电流，泄漏电流值也还都是毫安级别的，这给漏电保护开关动作的可靠性增加了很大难度。漏电保护开关的零序CT所监测到的漏电磁通达不到设定整定值（30 mA）时，伴热回路的漏电开关就不会动作。

为了能可靠的对伴热回路进行保护，目前的设计方案针对IT系统的特点，对其进行了优化设计，在电伴热配电盘内加装电容，以三相电容（0.5μF）接地的方式设计，以获取一定数值的单相故障接地电流如图2所示。

根据计算，约为60 mA，使其达到>30 mA的剩余电流保护器（漏电保护器）动作值，进行电伴热系统的单相接地保护。

因此，在伴热回路发生单相接地故障时，通过接地电容的形式，可以增加一定的接地电流，提高了漏电保护开关动作的灵敏度和可靠性，为IT系统的漏电保护提供了一个较为可靠的设计思路。

3 结 语

目前海洋平台采用IT系统，配备专用变压器给伴热系统供电，同时安装有绝缘监测系统，并为每个伴热回路配备了漏电保护功能，具备了可靠的保护性能。

同时，针对IT系统的特点，对伴热盘做虚拟接地的做法，能较方便的解决了单相接地电容电流过小，漏电保护开关不动作的情况，具有较好的使用效果。

参考文献：

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