刘波

（海洋石油工程（青岛）有限公司，青岛 山东 266520）

在对海洋石油设计开采的设计中，海洋平台是油气采集运输的关键场所。根据目前国内常用的接地系统的分类和海洋平台的特点，本文针对海洋平台的电力系统的接地系统进行分析。电力系统中性点以及怎么接地在电力系统的设计中占有非常重要的一环，是电力系统设计的一个核心问题，也是牵涉到整个平台电力系统安全设计的核心，接地方式的选择决定了整个平台供电的可靠性和安全性。

1 电力系统常用的接地方式

中性点接地方式与电压等级、单相接地故障电流、过电压水平以及保护配置等有密切关系。电网中性点接地方式直接影响电网的绝缘水平、电网供电的可靠性、连续性和运行的安全性，以及电网对通信线路及无线电的干扰，在选择中性点接地时必须进行具体分析、综合考虑。

根据中华人民共和国国家标准GB/T50064-2014中3.1节，对系统中性点节点方式的定义，中性点系统节点可以分为中性点有效接地和中性点非有效接地。在各种条件下，系统的零序与正序电抗之比应为正值并且不应大于3，而且零序电阻与正序电抗之比不应大于1。这两个条件需要同时成立，才能称之为有效接地。要求零序电阻与正序电抗之比不应大于1，是因为如果小于1的话，单相短路接地电流将超过三相接地电流，将会给后续的设备开关的选型带来困难，单相接地短路电流由于是非对称短路，含有的非周期分量的对开关的影响，要予以考虑。中性点非有效接地方式可以分为中性点不接地方式、中性点低电阻接地方式、中性点高电阻接地方式和中性点谐振接地方式。电网系统中各种接地方式的比较可以图1。

图1 各种接地方式的比较

在海洋平台的电力系统设计时，由于海洋平台的电网容量还是属于相对较小的，整个系统计算出来的电容电流还是较小的根据GB/T50064-2014中3.1.3条，关于发电机额定电压6.3kV及以上的系统，当发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时，采用中性点不接地方式。同时，海洋平台的电力系统特点是用电量较大，同时设备相对集中，有大量的高压和低压电动机，对供电要求性极高，而中性点不接地系统，由于单相接地时，不构成短路回路，单相接地短路电流很小，可以带“病”运行两个小时，这两个小时内，消除故障即可。

海洋平台电力系统从供电的连续性、安全性、可靠性以及后续继电保护的设计中，兼考虑平台具有大量的消防和逃生设备，以及大量设备暴露在海洋潮湿、盐雾等各种腐蚀下，对设备的绝缘会带来较大的冲击，综合以上考虑，在目前的海洋平台上，一般选择中性点不接地系统来为平台供电。

2 海洋平台中性点不接地系统的单相接地分析

中性点不接地方式中发生单相接地故障时电压、电流相量见图2。

图2 中性点不接地方式中发生单相接地故障时电压、电流相量图

中性点不接地方式的优点是发生单相接地故障时，不形成故障电流通路，通过接地点的电流仅为接地电容电流，正常情况下各相导线的对地电容C1=C2＝C3，则正常情况节中性点电位为零，即UN=0。当Ll发生单相接地故障时，故障电流很小时，只是故障相对地电位发生变化，故障相电压变为零，中性点位移电压升至UEN=Uu，另外两相电压升高为线电压。

可见当发生单相接地时仅非故障相对地电压升高，相间电压对称性并未破坏，故不影响用电设备的供电。当单相接地电容电流很小时，不会形成稳定的接地电弧，故障点电弧可以 迅速自熄。熄弧后绝缘可自行恢复，而无需使线路断开，可以带故障运行一段时间，以便查 找故障线路，从而大大提高了供电可靠性。同时对许多瞬时性的接地闪络，常能自动消弧，不至于转化为稳定性故障，因此能迅速恢复电网正常运行。

3 海洋平台电网接地系统特点分析

海洋平台由于远离陆地，设备对供电的要求高，同时因为海洋环境的复杂性，海洋平台的电力系统有其自身的一些特点，现根据已有的某些平台项目做一个简单的分析和总结：

（1）海洋平台电网采用中性点不接地系统，当发生单相接地故障时，由于没有构成金属性短路回路，因此短路电流很小，可能几十毫安的级别，同时系统的三相线电压仍然保持平衡，而且根据规范要求，可继续运行2个小时。系统继续保持正常运行，不影响整个平台的正常生产和生活，因此供电的可靠性高、联系性好。

（2）监控系统的缺失：当发生单相接地故障时，由于系统的绝缘监测属于总体监测，并不是分段式的精确监测，没法第一时间发现故障点。根据经验分析，往往要花费较大的时间去发现问题所在，如果不能在第一时间解决问题，进一步恶化，发展为两相接地短路，性质就会比较坏了，很可能对设备，甚至对人身造成伤害，就会对整个平台的正常运行带来一定的影响。

（3）海洋平台电网的电容电流应包括所有电气连接的架空线路、电缆线路、发电机、变压器以及母线和电器的电容电流，并应考虑电网5～10年的发展。海洋平台的供电线路都是以电缆为主，主机到控制中心，以及控制中心到现场的各种控制盘在海洋平台里面基本都是电缆，根据工业与民用供配电设计手册中电容电流I为线电压U和电缆长度L乘积的0.1倍进行估算，即用I=0.1UL就可简单估算出整个平台的电容电流，在现在的一些海洋平台中，平台容量较小，电容电流较小，一般不超过10安培，根据GB/T50064-2014中3.1.3条，当单相接地故障电容电流不超过10安培时，可采用中性点不接地系统。但是最近几年，随着海洋平台的发展，海洋平台的电力系统的整个容量也是在逐渐的增大，目前存在一些油田群项目的组网供电，使用的电缆长度也是对应增长，这就导致了海洋平台电网的单相接地故障电容电流不断增大，并有可能超过规范规定值，这就对以后海洋平台电网的设计提出了更高的要求。电容电流的增大，会带来较大的麻烦，一旦超过规范的允许值，接地的电弧就不易熄灭，会产生较高的弧光间隙接地过电压，可能波及整个电网的安全。

（4）中性点不接地系统，单相接地故障电流一般只有几十毫安，或者上百毫安，对目前常用的继电保护装置来说，电流属于偏小，灵敏度不够，没法实现快速安全的保护，就没法通过常规的继电保护来实现各个支路的保护，一般常常需要配备漏电保护来加以补充。海洋平台上各类电气设备的外壳都是需要接地连接。这样在发生单相接地故障时，能将故障电流通过外壳的接地引走，而不对接触带电外壳的人身造成伤害。由于漏电保护器不是通过规范要求的灵敏度来整点动作值，通过漏电电流大小来判断，即可做出动作，及时有效的切断电源，从而保障人身安全。

4 结语

海洋平台电网接地方式的选择是一个系统性的问题，需要全方位的通盘去考虑各个因素，并要考虑电网未来5～10年的发展。海洋平台常用的都是中性点不接地系统，但是随着电网的发展，技术的不断更新，需要结合具体的参数，进行技术和经济性的分析来决定最终的接地方式。