1 工程概況

該油田一期規(guī)模為年產(chǎn)百萬噸級，主要包括CPF(中心處理站)和FPF（轉油站）兩個工藝區(qū)塊， 兩個工藝系統(tǒng)地理位置較遠，F(xiàn)PF附近原油在FPF站內經(jīng)過初步處理后經(jīng)外輸泵輸送到CPF進一步處理，然后來自兩個系統(tǒng)的原油處理后經(jīng)由外輸首站輸送到煉廠及外輸。

結合現(xiàn)場實際情況，電氣系統(tǒng)也分為CPF和FPF兩部分，主要負荷均在CPF站內及其周邊，本文針對CPF供配電系統(tǒng)的設計進行介紹。

CPF電氣系統(tǒng)設計工作主要包括燃氣電站一座；CPF內主要油、氣、水處理系統(tǒng)等工藝裝置的配電； 外圍4個計量站及10口油氣井的輸配電。

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

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

2 電氣負荷

電氣負荷最重要部分的就是負荷計算，油田地面工程的負荷有其自身的特點，在進行負荷計算的時候必須考慮到這些特點。

首先油田負荷主要是泵與壓縮機，這些負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)在設計時會考慮波動系數(shù)，如設計產(chǎn)能100×104t/a的油田，波動系數(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，地層壓力可能較大，則站外系統(tǒng)的負荷會在一段時間后才會達到額定值，因此電氣專業(yè)必須結合以往的經(jīng)驗和相關規(guī)范手冊合理選擇需用系數(shù)，本項目CPF站內系統(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)電氣負荷，外輸首站負荷為1MW，主要為外輸泵及站內輔助設施供電.站外系統(tǒng)中每個計量站按295kW考慮， 主要為電加熱器等負荷供電，每口井按147.6kW考慮，主要負荷為電潛泵。

表1 中壓負荷及天然氣處理系統(tǒng)負荷表

表2 水處理系統(tǒng)負荷表

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

表3 原油處理系統(tǒng)負荷表

CPF站內負荷計算結果見表4。

表4 站內負荷計算結果

站內系統(tǒng)負荷加上站外的計量站與井口的負荷后，總負荷約為7.5MW。根據(jù)計算結果選擇的燃氣輪機 為11kV、現(xiàn)場（50℃）出力5.5MW、50Hz 的透平雙燃料發(fā)電機兩臺，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)對供電要求極高，選用三臺燃機，兩用一備。現(xiàn)場最終選用的燃機為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)拓撲結構與主變選擇

11kV系統(tǒng)采用單母分段結構，天然氣壓縮機及注水泵等重要的中壓工藝設備工藝專業(yè)均設置為一用一備，所以中壓系統(tǒng)采用單母分段結構，技術經(jīng)濟性較好。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，各計量站及井口設置箱變，內設環(huán)網(wǎng)柜，減少維護工作量提高供電可靠性。

站內低壓配電系統(tǒng)采用雙進線，根據(jù)低壓負荷計算結果同時結合本期之后的擴建及現(xiàn)場情況的特殊性，選擇11/0.4kV 1600kVA變壓器兩臺，分別連接兩段低壓母線，BusA與BusB，正常情況下母聯(lián)斷開，分列運行，一路進線故障時，母聯(lián)閉合。

同時為了確保消防與燃機輔機系統(tǒng)等重要負荷，設置了應急母線段，BusC，該段母線連接應急柴油發(fā)電機同時與BusB之間設置母聯(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，應急發(fā)電機負責此段母線上負荷的供電。電站供電恢復后，檢修期后該母聯(lián)閉合，隨后應急發(fā)電機退出運行。

4 基于EDSA的短路電流計算

該項目的電氣計算和系統(tǒng)模擬仿真均基于EDSA軟件，計算結果見表5。

EDSA電力系統(tǒng)分析軟件功能強大，主要有短路計算、潮流分析、繼保配合、諧波分析、接地網(wǎng)設計、電動機啟動分析等模塊，計算分析能力強大。

表5 系統(tǒng)短路電流計算結果

繼電保護整定按照表中最大運行方式進行整定值設定，按照最小運行方式進行靈敏度校驗，其中最大運行方式為兩臺燃機在線，最小運行方式為一臺燃機在線。電氣設備及母線的短路容量可根據(jù)表5計算結果選擇。

5 主要電氣設備的選擇

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

站外箱變型號為YBP-11/0.415-500。中壓軟起負責800kW的天然氣壓縮機與800kW的注水泵的啟動，型號為HRVS-DN140A/11kV，型式為固態(tài)晶閘管軟啟動器。

6 電站投產(chǎn)

電站是整個油田區(qū)塊供電系統(tǒng)的心臟，必須保證啟動迅速、運行可靠。投產(chǎn)時首先要啟動應急柴油發(fā)電機，使應急母線段上的燃機電站輔機系統(tǒng)運行起來，然后啟動燃氣輪機，低壓母線電壓建立起來之后應急母線段通過燃機供電，應急柴油發(fā)電機自動退出。

燃氣電站輔機系統(tǒng)允許斷電10s，現(xiàn)場實際調試運行情況是10s可以完全起動起來，并實現(xiàn)母聯(lián)的連鎖動作，滿足燃機輔機系統(tǒng)及應急負荷的供電要求，但是由于電站的重要性及現(xiàn)場惡劣的條件，建議重要輔機系統(tǒng)采用EPS電源備用，以保證10s內啟動的要求。

7 結論

該項目目前燃氣電站運行穩(wěn)定，配電系統(tǒng)可靠，經(jīng)受住了嚴酷的沙漠條件考驗，為整個油氣田的持續(xù)生產(chǎn)運行提供了穩(wěn)定的電力供應。

本文編自《電氣技術》，標題為“西非某油田CPF供配電系統(tǒng)設計”，作者為梅業(yè)偉、馬建宇 等。