王金龍 大慶油田工程有限公司

油氣田聯(lián)合站10（6）kV變電所合一設(shè)計(jì)

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為控制油氣田大、中型站場(chǎng)設(shè)計(jì)投資和運(yùn)行成本，達(dá)到集中監(jiān)控、無人或少人值守的自動(dòng)化水平要求，聯(lián)合站內(nèi)10（6）kV變電所應(yīng)考慮合一設(shè)計(jì)。10（6）kV變電所合一設(shè)計(jì)具有減少配電變壓器、配電裝置、高壓電源回路、值班人員、占地面積和建筑面積等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，需注意低壓配電系統(tǒng)短路電流大、低壓配電線路數(shù)量多、線路電壓損失大、線損率高、變電所運(yùn)行數(shù)據(jù)如何采集等問題。

油氣田；聯(lián)合站；變電所；監(jiān)控；設(shè)計(jì)

油氣田聯(lián)合站內(nèi)的10（6）kV變電所是為站內(nèi)低壓用電設(shè)備供電的場(chǎng)所，主要由高壓電源線路、配電變壓器、低壓配電室和低壓配電線路組成。目前很多聯(lián)合站內(nèi)的原油脫水站、原油外輸站、污水處理站、配制站、增壓站、注入站等站場(chǎng)單獨(dú)建10（6）kV變電所，并配備電力專業(yè)值班人員。為控制油氣田大、中型站場(chǎng)設(shè)計(jì)投資和運(yùn)行成本，達(dá)到集中監(jiān)控、無人或少人值守的自動(dòng)化水平要求，站內(nèi)10（6）kV變電所應(yīng)考慮合一設(shè)計(jì)。

1 合一設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）配電變壓器減少。聯(lián)合站內(nèi)每座10（6）kV變電所常裝設(shè)2臺(tái)配電變壓器，少建1座變電所就意味著少建2臺(tái)變壓器。另外變電所合建后變壓器的總?cè)萘客ǔ１群辖ㄇ白儔浩鞯目側(cè)萘啃　?/p>

（2）配電裝置減少。變電所合一設(shè)計(jì)時(shí)，變壓器高壓側(cè)開關(guān)、低壓側(cè)母線、進(jìn)線柜、母聯(lián)柜、電容器補(bǔ)償柜、饋電柜、電壓互感器柜等配電裝置都能相應(yīng)整合。

（3）高壓電源回路減少。聯(lián)合站內(nèi)10（6）kV變電所通常由35 kV變電所供電，每臺(tái)變壓器有一回電源引線，并占用35 kV變電所內(nèi)的一臺(tái)高壓開關(guān)柜。10（6）kV變電所數(shù)量越少，對(duì)35 kV變電所出線回路需求量就越少，這會(huì)降低35 kV變電所和10（6）kV電源線路的投資。

（4）值班人員減少。站內(nèi)變電所常規(guī)采用有人值守模式，每座變電所值班人員少則6人，多則10人。當(dāng)將多座變電所合一設(shè)計(jì)后，即使仍然采用有人值守模式，值班人員的數(shù)量也會(huì)成倍減少。如果變電所采用無人值守模式，由站內(nèi)監(jiān)控中心人員對(duì)變電所實(shí)行遠(yuǎn)程管理，將減少更多的員工數(shù)量。

（5）占地和建筑面積減少。站內(nèi)有人值守的變電所，有的設(shè)單獨(dú)的值班室，有的是將低壓配電室面積適當(dāng)增大，低壓配電室兼作值班室。當(dāng)若干個(gè)變電所整合設(shè)計(jì)后，由于值班人員總數(shù)減少，就不需要原來那么多的空間了。另外，變電所高、低壓配電裝置減少后，變電所的占地面積和建筑面積自然也會(huì)減少。

2 合一設(shè)計(jì)需要注意的問題

變電所合一設(shè)計(jì)也會(huì)帶來一些問題，設(shè)計(jì)時(shí)需要加以關(guān)注。

（1）低壓配電系統(tǒng)短路電流增大有可能給低壓電器選擇帶來困難。變電所合一設(shè)計(jì)時(shí)，單臺(tái)變壓器的容量會(huì)相應(yīng)增大，這會(huì)引起低壓網(wǎng)絡(luò)短路電流增大。而低壓電器選擇的一個(gè)條件是按短路工作條件選擇，即可能通過短路電流的電器（如刀開關(guān)）應(yīng)盡量滿足在短路條件下短時(shí)和峰值耐受電流的要求；斷開短路電流的保護(hù)電器（如低壓斷路器）應(yīng)盡量滿足在短路條件下分?jǐn)嗄芰Φ囊蟆Ｈ绻蛪壕W(wǎng)絡(luò)短路電流太大，有可能選擇不到合適的低壓電器或滿足要求的低壓電器價(jià)格太高。為避免變電所低壓側(cè)短路電流過大，在設(shè)計(jì)變電所時(shí)，應(yīng)注意變壓器容量的選擇，宜遵從《20 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定：變電所中低壓為0.4 kV的單臺(tái)變壓器的容量不宜大于1 250 kVA，當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，可選用較大容量的變壓器。目前，大慶油田10（6）kV變電所配電變壓器的最大設(shè)計(jì)容量為2 000 kVA。

（2）低壓配電線路數(shù)量會(huì)增加。聯(lián)合站內(nèi)重要負(fù)荷多，低壓配電方式是以放射式為主，樹干式為輔。放射式是以變電所為中心，從配電母線上引出一回線路直接向用電設(shè)備配電，沿線不接其他負(fù)荷。樹干式配電方式是從配電母線引出一路配電干線，若干個(gè)用電負(fù)荷從該干線上接出分支線供電。如果變電所合一設(shè)計(jì)，距離變電所較遠(yuǎn)的用電設(shè)備需用較長(zhǎng)的低壓配電線路送電，因此會(huì)增加全站低壓配電線路的長(zhǎng)度和投資。解決此項(xiàng)問題的最有效途徑是合理確定變電所的位置。變電所建址應(yīng)靠近負(fù)荷集中、單元設(shè)備容量大的工藝站點(diǎn)，必要時(shí)，通過優(yōu)化算法在一定范圍內(nèi)搜索最佳站址[1]。

（3）低壓配電線路的電壓損失和線損率會(huì)增大。當(dāng)?shù)蛪号潆娋€路有電流通過時(shí)，既會(huì)產(chǎn)生電壓損失又會(huì)引起電能損耗。對(duì)于輸送電流較大的配電線路，當(dāng)線路過長(zhǎng)時(shí)，容易使線路末端電壓過低從而達(dá)不到供電指標(biāo)要求，另外線損過大也不利于節(jié)能。解決此問題需要合理分配每條配電線路的輸送功率。對(duì)于長(zhǎng)距離、高負(fù)荷配電線路，宜適當(dāng)增加配電線路的導(dǎo)線截面，并采取就地補(bǔ)償無功功率來提高配電線路的運(yùn)行功率因數(shù)。

（4）變電所運(yùn)行數(shù)據(jù)采集量大。10（6）kV變電所運(yùn)行過程中，需要定期記錄電壓、電流、有功電量、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等參數(shù)。對(duì)于較小規(guī)模的變電所，人工記錄這些參數(shù)的數(shù)據(jù)量不大，也不容易出錯(cuò)。但當(dāng)變電所規(guī)模增大到一定程度時(shí)，值班員記錄運(yùn)行參數(shù)的工作強(qiáng)度會(huì)很大，又由于此類工作單調(diào)，容易讓人產(chǎn)生枯燥厭煩情緒，甚至發(fā)生記錄錯(cuò)誤現(xiàn)象。由于合一設(shè)計(jì)的變電所規(guī)模較大，依靠人工采集運(yùn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性難以保證。解決此問題的有效方式是按油氣田地面工程數(shù)字化建設(shè)規(guī)定，依托站內(nèi)監(jiān)控中心對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集監(jiān)控，以提高變電所運(yùn)行管理水平。

3 結(jié)語

目前很多聯(lián)合站內(nèi)的原油脫水站、原油外輸站、污水處理站、配制站、增壓站、注入站等站場(chǎng)單獨(dú)建10（6）kV變電所，并配備電力專業(yè)值班人員。油氣田聯(lián)合站內(nèi)的10（6）kV變電所合一設(shè)計(jì)有諸多好處，也有限制條件，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合具體工程認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)方案。

[1]程浩中，黃強(qiáng)．配電系統(tǒng)規(guī)劃中變電所選址方法研究[J]．供電用，2005，22（1）：4-7.

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.031

王金龍：高級(jí)工程師，1991年畢業(yè)于西安交通大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，從事規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。

2015-03-13

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