油田生产现场机电设备意外启动的原因与防范

辛立旺

（山西离柳焦煤集团有限公司， 山西 孝义 032302）

引言

油田机电设备可以大大提高油气生产效率，在油田开发中起着非常重要的作用。机电设备能够将电能转化为机械能，从而取代一部分人工劳力，具有使用分散、种类复杂、数量多、启动方法多样的特点。在油田日常开发生产中，受到机械故障、运行异常、人为损坏、第三方破坏等影响，时常会产生机电设备意外启动的情况，严重时会造成施工人员的生命财产安全。

1 油田生产现场机电设备意外启动的原因

1.1 机电自身因素造成设备意外启动

机电设备控制电缆由于自身的质量不达标，在使用一段时间之后控制电缆芯线出现了短路问题，机械启动不受“启动按钮”的控制，从而出现自动启动情况；设备控制电缆由于没有按照相关规定进行敷设，包括深埋度不够、电缆缺乏保护砖块、中间接头没有处理好、没有配置保护套管、与其他电缆设施缠绕、距离高温距离过近等，这些都会造成电缆线芯之间的绝缘，使电阻下降造成短路，从而引发自动启动；部分机电设备的启动按钮采用了复位弹簧回力激励，在按下停止按钮时，出现弹簧复位不到位的情况，再加上受外界因素的影响，比如温度变化、振动等，严重影响下弹簧突然复位从而导致启动按钮触头状态出现变化，致使机械设备意外启动；在智能化时代下，很多的机电设备都设有自动启动、暂停的功能，例如双容积分离器配套的齿轮泵等，由于自动控制系统造成设备意外启动[1]。

1.2 人为因素造成设备意外启动

现场工作人员在日常操作中误动启动按钮，从而造成意外启动问题；施工现场的机械设备在没有清楚的标注或掌握不清的情况下，凭借个人主观判断错误，误按启动按钮，从而出现非预期的设备启动；在机电设备日常养护当中没有切断总电源，没有在总电源控制开关位置悬挂警示标牌，缺少工作人员监护，导致一些不知情的工作人员出现误操作；在一些隐性位置启动机电设备时，没有清楚地看到是否有人操控设备、设备工况是否良好，武断按下启动按钮造成设备启动；外界因素对机电设备电缆造成损害，比如重机械运行损伤电缆造成短路等，从而出现误启动；在配电室进行设备检修过程中，误触控制机电设备的主电路。

2 油田生产现场机电设备意外启动的防范

通过分析A油田生产现场机电设备意外启动的原因可知，要想降低误启动几率，需要从技术层面和人为因素层面出发。

2.1 更换启动形式

A油田地设6 kV配电室，选用12台KYN28A型高压开关柜向通风机配电，其中所用变压器柜两台（变压器选用6/0.4 kV 80 kVA干式变压器）用于向380/220 V低压负荷供电；两回6 kV电源引自油井工业场地35 kV变电所6 kV母线不同母线段，一回工作，一回备用。该系统主要采用了变频启动方法，风机内部装设了防爆型电机，主通风机平台和配电室也配备了防雷、防静电、防火的措施。局扇供电设置了两台局扇专用移动变电站，型号是KBSGZY-T-315/6 6/1.2 kV，主要作用于局扇电源，实现了“三专”供电形式。掘进工作面主要采用风电油气闭锁开关，用作风电闭锁和油气电闭锁[2]。在局扇控制面采用了隔爆型双风机组合的真空启动器，这样即可实现双风机、双电源的供电系统。但是该方法在实际应用中由于缺乏灵活性，会偶尔出现误启动的情况，严重影响施工安全，通过多方的调节和分析，最终将现有方案进行更改。

现行几点设备运行主要是在掘进工作面局扇上设置两台专用移动变电站，其型号为KBSGZY-T-500/6 6/1.2 kV，用作局扇电源，通常可以实现“三专”供电。在油井工作面采用了风电油气闭锁开关，主要是用于风电闭锁和油气闭锁[3]。更换设备启动器，采用隔爆型双风机组的真空电磁启动器，从而实现双风机、双电源的形态。通过调整可以将变电站的变压器容量从315 kVA变为500 kVA。不仅可以降低机电设备的误启动几率，同时还能够提供更高的电能。

2.2 通过引入不同母线段选择井筒电缆

不同油田井下的电缆回数不同，以常见的四回为例，通过引入地面35 kV变电所6 kV不同母线段，引至井下主变电所。这样即可保证井下两回电缆正常运行，剩余两回主要是备用，如果电缆出现故障或短路，即可迅速将另外两回电缆投入使用，这样可保证线缆正常运行，避免在短路故障时出现误启动情况。变电所母线是单母线三段接线形式，并设置两台联络用的高爆开关，电缆主要选择交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，并沿着井筒敷设[4]。

为了能够降低误动几率、提高施工安全，可以对上述线缆系统进行进一步完善。将线缆增设到5回，并引起地面上35 kV变电所6 kV不同母线段，延伸到回电缆中，这样就会同时下入三回电缆，其中的两回正常运行，一回备用。如果运行两回中的一回出现故障即可让备用线缆运行，保证机电设备运行负载正常。变电所垫木采用单母线三段连接法，并在两台联络中安装高爆开关，其余井下电缆都采用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，长度为2.5 km，两回电缆都沿着行人斜井井筒敷设，一回沿着住斜井井筒敷设。剩余两回采用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，长度为2.0 km，将电缆沿着行人斜井井筒延伸到主变电所的高爆开关中，这样即可形成专用移动供电形式，除了可以提高供电的灵活性外，还可以避免电缆、井筒损坏而出现启动问题。

2.3 提高电压质量

中央变电所最初是采用了1.2 kV配电装置、KBZ型隔爆型真空馈电开关，其中配置一台型号为KBSG-800/6 6±5%/1.2 kV的变压器，并在KBZ采用了防爆真空馈电开关，无极绳绞车等及照明用电采用了1.2 kV电源供电，中央变电所向主水泵房变电所供应两回6 kV电源。虽然理论上此配电形式较为理想，但是压力不稳定，在用电高峰期容易造成机电设备意外关闭和启动的情况。

通过将1.2 kV配电装置采用KJZ型隔爆型真空馈电开关的形式即可提高电压质量。采用二代变压器，型号为KBSG2-T-800/6 6±5%/1.2 kV，同样设置隔爆型真空馈电开关，主排水泵房主要是采用6kV电源供电，同时也负责730胶带机头、4号煤胶带机头移变用电。这样可以进一步稳定1.2 kV电源电压，除了可以实现照明用电外，还可以用作其他方面，比如应急用电等。避免因为电压不稳的问题造成意外启动[5]。

2.4 选用合理的真空断路器

按照最为常见的机电系统为例，主要采用110 kV变电站35 kV母线侧短路容量按无穷大进行计算，短路电流取最大运行方式，基准容量为100 MVA。重点短路点为35 kV变电站6 kV母线、油田生产现场地变电所6 kV母线、井下变电所为6 kV母线工业场地变电所，所应用的短路参数为X、短路电流Id、Isc（三相短路暂态电流冲击值=2.55Id）、Isy（三相短路暂态电流有效值=1.52 Id）。

本油田工程线路单相接地容量是IC=10.9 A，结合相关电力设计规范要求，6 kV系统单相接地故障电流限制在10 A以内。这就需要在油井35 kV变电所6 kV母线段设置消弧线圈补偿装置，从而限制了单相接地电容电力。通过实践表明，MHK-180型消弧线圈补偿装置的标准调整范围是3～50 A；结合短路电流计算和开关柜电气配置，断路器可以选用ZN23-40.5/1600,31.5 kA型真空断路器；6 kV选用ZN65-12/630,20kA型真空断路器即可满足控制短路的要求。

2.5 加强对人为因素的控制

除了上述技术性的意外启动因素外，还需要加强工作人员管理工作，加强岗位人员的安全培训工作，充分掌握各类机电设备的安全风险，并落实相应的安全防范措施。定期对电缆绝缘电阻展开检测，如果通过技术手段无法调整电阻值，则需要将其更换。新电缆必须要做好质量把关工作，在敷设当中做好保护，保证电缆绝缘性能良好，敷设线缆过程中需要避开容易受到机械操作的区域，并按照电缆敷设标准执行。定期检查对机电设备启停按钮的弹簧复位工作。对于已经停运的设备来说，需要及时将变电站的电闸切断，并设立警示牌，派专人进行监护，在机电设备拆除过程中，要在完全断电的条件下进行，将设备两端的电缆拆除。同时采用防误动措施，采用封闭按钮或拆除启动电路的方法，避免出现误启动。

3 结语

机电设备是油田生产中不可或缺的机械设备，为了能够减少机电设备误启动问题，必须要做好完善的防护措施，加强技术层面的改进工作，包括平稳电压、合理选择电缆、控制电流、调整启动形式等，并最大程度上降低人为因素的影响，保证油田开采安全。