1 工程概況

該油田一期規(guī)模為年產(chǎn)百萬噸級(jí)，主要包括CPF(中心處理站)和FPF（轉(zhuǎn)油站）兩個(gè)工藝區(qū)塊， 兩個(gè)工藝系統(tǒng)地理位置較遠(yuǎn)，F(xiàn)PF附近原油在FPF站內(nèi)經(jīng)過初步處理后經(jīng)外輸泵輸送到CPF進(jìn)一步處理，然后來自兩個(gè)系統(tǒng)的原油處理后經(jīng)由外輸首站輸送到煉廠及外輸。

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，電氣系統(tǒng)也分為CPF和FPF兩部分，主要負(fù)荷均在CPF站內(nèi)及其周邊，本文針對(duì)CPF供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

CPF電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作主要包括燃?xì)怆娬疽蛔?；CPF內(nèi)主要油、氣、水處理系統(tǒng)等工藝裝置的配電； 外圍4個(gè)計(jì)量站及10口油氣井的輸配電。

根據(jù)配電系統(tǒng)靠近負(fù)荷中心的原則及現(xiàn)場惡劣的自然條件，電站及中、低壓配電室均建在CPF站內(nèi)，低壓配電室負(fù)責(zé)站內(nèi)低壓負(fù)荷的配電；中壓室負(fù)責(zé)外輸首站、站外系統(tǒng)、生活營地及CPF站內(nèi)重要負(fù)荷的供電。

站外系統(tǒng)及生活營地通過11kV架空輸電線路由CPF內(nèi)中壓室配電。

2 電氣負(fù)荷

電氣負(fù)荷最重要部分的就是負(fù)荷計(jì)算，油田地面工程的負(fù)荷有其自身的特點(diǎn)，在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算的時(shí)候必須考慮到這些特點(diǎn)。

首先油田負(fù)荷主要是泵與壓縮機(jī)，這些負(fù)荷的功率均為工藝專業(yè)根據(jù)工藝需要選型。由于工藝專業(yè)在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮波動(dòng)系數(shù)，如設(shè)計(jì)產(chǎn)能100×104t/a的油田，波動(dòng)系數(shù)為1.2，則其提給電氣專業(yè)的功率本身就有20%的裕量。

另外，在油田初期投產(chǎn)時(shí)，地層壓力可能較大，則站外系統(tǒng)的負(fù)荷會(huì)在一段時(shí)間后才會(huì)達(dá)到額定值，因此電氣專業(yè)必須結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)規(guī)范手冊(cè)合理選擇需用系數(shù)，本項(xiàng)目CPF站內(nèi)系統(tǒng)需用系數(shù)取0.9，站外系統(tǒng)0.7。

表1~3 給出了主要的工藝系統(tǒng)電氣負(fù)荷，外輸首站負(fù)荷為1MW，主要為外輸泵及站內(nèi)輔助設(shè)施供電.站外系統(tǒng)中每個(gè)計(jì)量站按295kW考慮， 主要為電加熱器等負(fù)荷供電，每口井按147.6kW考慮，主要負(fù)荷為電潛泵。

表1 中壓負(fù)荷及天然氣處理系統(tǒng)負(fù)荷表

表2 水處理系統(tǒng)負(fù)荷表

CPF負(fù)荷主要有油、氣、水處理系統(tǒng)的負(fù)荷。原油處理系統(tǒng)，含原油分離、加熱、脫水、儲(chǔ)存以及配套設(shè)施。采出水處理站1座、注水站1座。主要電氣負(fù)荷見表1~3。

表3 原油處理系統(tǒng)負(fù)荷表

CPF站內(nèi)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 站內(nèi)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果

站內(nèi)系統(tǒng)負(fù)荷加上站外的計(jì)量站與井口的負(fù)荷后，總負(fù)荷約為7.5MW。根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇的燃?xì)廨啓C(jī) 為11kV、現(xiàn)場（50℃）出力5.5MW、50Hz 的透平雙燃料發(fā)電機(jī)兩臺(tái)，初期 采用柴油作為燃料，隨著油田開發(fā)的深入采用伴生氣和氣井來氣作為燃料，柴油備用。

考慮到油田所處的沙漠環(huán)境及周邊無任何城鎮(zhèn)，且油田生產(chǎn)對(duì)供電要求極高，選用三臺(tái)燃機(jī)，兩用一備?，F(xiàn)場最終選用的燃機(jī)為TAURUS 70，ISO 工況為7.5MW。

圖1 CPF 11kV系統(tǒng)單線圖（Bus-A）

圖2 CPF 11kV系統(tǒng)單線圖（Bus-B）

3 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與主變選擇

11kV系統(tǒng)采用單母分段結(jié)構(gòu)，天然氣壓縮機(jī)及注水泵等重要的中壓工藝設(shè)備工藝專業(yè)均設(shè)置為一用一備，所以中壓系統(tǒng)采用單母分段結(jié)構(gòu)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較好。11kV系統(tǒng)單線圖見圖1-2所示。

站外系統(tǒng)的架空線路合理分布在兩段母線上，各計(jì)量站及井口設(shè)置箱變，內(nèi)設(shè)環(huán)網(wǎng)柜，減少維護(hù)工作量提高供電可靠性。

站內(nèi)低壓配電系統(tǒng)采用雙進(jìn)線，根據(jù)低壓負(fù)荷計(jì)算結(jié)果同時(shí)結(jié)合本期之后的擴(kuò)建及現(xiàn)場情況的特殊性，選擇11/0.4kV 1600kVA變壓器兩臺(tái)，分別連接兩段低壓母線，BusA與BusB，正常情況下母聯(lián)斷開，分列運(yùn)行，一路進(jìn)線故障時(shí)，母聯(lián)閉合。

同時(shí)為了確保消防與燃機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)等重要負(fù)荷，設(shè)置了應(yīng)急母線段，BusC，該段母線連接應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)同時(shí)與BusB之間設(shè)置母聯(lián)，正常情況該母聯(lián)閉合，由電站供電，電站失電情況下，母聯(lián)斷開，應(yīng)急發(fā)電機(jī)負(fù)責(zé)此段母線上負(fù)荷的供電。電站供電恢復(fù)后，檢修期后該母聯(lián)閉合，隨后應(yīng)急發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行。

4 基于EDSA的短路電流計(jì)算

該項(xiàng)目的電氣計(jì)算和系統(tǒng)模擬仿真均基于EDSA軟件，計(jì)算結(jié)果見表5。

EDSA電力系統(tǒng)分析軟件功能強(qiáng)大，主要有短路計(jì)算、潮流分析、繼保配合、諧波分析、接地網(wǎng)設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)分析等模塊，計(jì)算分析能力強(qiáng)大。

表5 系統(tǒng)短路電流計(jì)算結(jié)果

繼電保護(hù)整定按照表中最大運(yùn)行方式進(jìn)行整定值設(shè)定，按照最小運(yùn)行方式進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)，其中最大運(yùn)行方式為兩臺(tái)燃機(jī)在線，最小運(yùn)行方式為一臺(tái)燃機(jī)在線。電氣設(shè)備及母線的短路容量可根據(jù)表5計(jì)算結(jié)果選擇。

5 主要電氣設(shè)備的選擇

主要設(shè)備包括11kV 與0.4 kV配電柜，站外箱變、中壓軟起等。電氣設(shè)備選型主要根據(jù)額定值選型，根據(jù)短路電流進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。11kV開關(guān)柜型號(hào)為KYN28-12，母線額定電流為2000A，發(fā)電機(jī)進(jìn)線及母聯(lián)斷路器型號(hào)為VN3-12E/1250A-31.5KA。

站外箱變型號(hào)為YBP-11/0.415-500。中壓軟起負(fù)責(zé)800kW的天然氣壓縮機(jī)與800kW的注水泵的啟動(dòng)，型號(hào)為HRVS-DN140A/11kV，型式為固態(tài)晶閘管軟啟動(dòng)器。

6 電站投產(chǎn)

電站是整個(gè)油田區(qū)塊供電系統(tǒng)的心臟，必須保證啟動(dòng)迅速、運(yùn)行可靠。投產(chǎn)時(shí)首先要啟動(dòng)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)，使應(yīng)急母線段上的燃機(jī)電站輔機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行起來，然后啟動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)，低壓母線電壓建立起來之后應(yīng)急母線段通過燃機(jī)供電，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)退出。

燃?xì)怆娬据o機(jī)系統(tǒng)允許斷電10s，現(xiàn)場實(shí)際調(diào)試運(yùn)行情況是10s可以完全起動(dòng)起來，并實(shí)現(xiàn)母聯(lián)的連鎖動(dòng)作，滿足燃機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)急負(fù)荷的供電要求，但是由于電站的重要性及現(xiàn)場惡劣的條件，建議重要輔機(jī)系統(tǒng)采用EPS電源備用，以保證10s內(nèi)啟動(dòng)的要求。

7 結(jié)論

該項(xiàng)目目前燃?xì)怆娬具\(yùn)行穩(wěn)定，配電系統(tǒng)可靠，經(jīng)受住了嚴(yán)酷的沙漠條件考驗(yàn)，為整個(gè)油氣田的持續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行提供了穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

本文編自《電氣技術(shù)》，標(biāo)題為“西非某油田CPF供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，作者為梅業(yè)偉、馬建宇 等。