海上石油平台电力系统的保护分析

2015-05-28余学清

中国科技纵横 2015年9期

关键词：电动机短路发电机

余学清

(中海石油(中国)有限公司上海分公司,上海 200030)

海上石油平台电力系统的保护分析

余学清

(中海石油(中国)有限公司上海分公司,上海 200030)

近几年,在经济迅速发展下,能源需求量大幅度上升,其中对石油能源的需求量逐年增加,海底石油开采具有越来越重要的作用。而为了保证海底石油开采的正常、有效运行,必须要确保海上石油平台电力系统的安全、稳定运行,海上石油平台电力系统保护的重点是继电器的保护,建立合理的继电保护配置,提高电网运行的稳定性、安全性,降低电网事故的发生。本文主要分析海上石油平台电力系统的保护措施。

海上石油平台电力系统保护

海上石油平台供电系统是一个独立的电力系统，电力系统的发电机容量通常较小，而且配电网络也不长，但是对电网的品质要求比较高。所以发电机、供电线路等具有较大的故障或者正常电流，电力系统的动态负载较多，大型负载的启动与卸载都会对系统动态性产生较大的影响，导致设备出现故障，影响电力系统的正常运行。为了防止类似问题出现，必须对海上石油平台电力系统实施有效的保护，保障电力设备的正常运行，提高电力系统的安全性。

1　海上石油平台电力系统概括

海上石油平台工程的顺利运行需要有一个完整、可靠的电力系统作支撑，为海底石油开采提供充足的电力。海上平台石油电力系统主要由配电设备、发电设备以及负载设备等装置系统组成，系统的连接按照平台具体情况选择合适的方式科学、合理的连接，以便为海上石油平台提供所必须的电力能源，完成系统的各项配置和传输。在实际生产运行中，海上石油平台生产活动中开采石油与工作船体之间一般通过海缆进行连接，平台的整体电力系统电源装置主要是通过发电机设备提供电能。与海上石油平台系统相关的用电设备和船体是其整体系统负载的电能提供者，所以，对平台电力系统的保护工作非常重要。

2　海上石油平台电力系统保护配置

海上石油电力系统的保护是保障平台各项工程顺利进行的重要系统，直接影响海底石油开采工作能否正常开工，所以，必须做好平台电力系统的保护，提高电力系统运行的稳定性与安全性。海上石油电力系统与地面电力系统的保护具有较大的不同，首先我们从电力系统各项设备中分别分析。

2.1发电机的保护

发电机是海上石油电力系统重要组成部分，相当于系统的电源，它与地面电网不同，它的接入电网呈辐射状，一旦发生故障，所有船体和整个平台都会陷入瘫痪。发电机异常运行的表现主要有:外部短路导致的定子绕组过电流、三相对称过负荷、定子绕组过电压、发电机负序过电流和过负荷以及发电机逆功率等。

在海上平台电力系统运行过程中如果发电机的调压器或者是外部出现短路，系统会因为强大的短路系统降低发电机的电压，如果发电机长期处于低压状态，系统中的过电流容易使发电机发热，加速发电机绕组的老化和绝缘损坏。进而影响发电机的正常运行，使发电机出现突然甩负荷，发电机内部转子速度加快，电压升高，电力系统中的照明设备就会被损坏。这种情况的解决一般可以采用两段保护，第一段是使发电机的电压控制在85%-110%范围内的额定电压时，使系统自动装置发出报警信号;第二段保护是发电机的电压在70%-120%范围内时，设置系统自动跳闸，并做好应急发电机的应用。

2.2变压器保护配置

变压器属于一种静止电器，是电力系统中重要的供电元件，它主要是通过电磁感应将一种电压、电流的交流电流转换成另一种电压、电流的电能。变压器一旦出现故障会对整个海上石油电力系统的正常运行带来较大的影响。而且大容量电费变压器购置时比较昂贵，所以在使用的过程中应该重点保护。

变压器故障一般分为内部和外部两种形式的故障类型，内部故障一般有接地短路、绕组相间短路以及匝间短路，这些故障比较危险，容易引起绝缘物质的激烈汽化，加速变压器的烧毁，甚至引起爆炸事件。变压器故障要及时处理。变压器的外部故障主要是套管和引线发生接地短路或者相间短路，进而导致变压器外壳破损、漏油等。变压器不正常运行状态主要表现为因为种种原因导致的过电流和中性点过电压;由于电压负荷超载引起的漏油和油面降低的症状。这类问题的解决可以在变压器主保护层采用纵联差动保护，然后根据从实际情况配置过电流保护，需要注意的是由于海上平台电力系统所有变压器容量较小，所以只能配置一种过电流保护。

2.3电动机保护分析

电动机是海上石油电力系统用于用于生产的主要负载，电动机的主要功能是把电能转化为机械能，以便驱动海上平台系统各种机械和装置的驱动，所以电动机如果出现故障会给电力系统带来较大的影响。电动机在运行过程中主要故障表现为单相接地、相间短路以及一相的闸间短路。其中相间短路会导致电动机严重破坏，降低供电网的电压，影响电动机正常工作;另外，高压电动机的供电网络的中性点一般是绝缘的，所以单相接地对发电机电流的影响比较小，一般情况下只有接地电流大于5A时，才会对钉子铁芯产生危害，这是需要安装专门的接地保护而且要动作与跳闸。电动机的匝间短路不仅会影响电动机正常运行，而且会增大电流，电流增大的程度与短路的匝数呈正比，甚至会导致电动机一相线圈全部短路。电动机的主要故障表现是电动机转速下降，电源电压难以恢复这类故障的解决方式是保障好重要电动机的自启动功能，装设低电压保护系统，另外，在电动机上安装段容器以及真空接触器组合开关，以便更好的保护电动机。此外，因为海上石油电力系统容量比较小，电压等级比较低，所以其发电机不能满载运行，供电网络一般成辐射状，没有自动中和闸装置，所以在做发动机保护设置时要根据其特点合理配置，以便提高平台电力系统安全运行环境。