CN101917005A

CN101917005A - 海上石油平台电力组网系统

Info

Publication number: CN101917005A
Application number: CN 201010257896
Authority: CN
Inventors: 胡鹏; 谢玉洪; 柯吕雄; 俞进; 唐广荣; 王建丰; 魏澈; 周武章; 卜华荣; 叶冠群; 温伟明; 李卫团
Original assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC China Ltd Zhanjiang Branch
Current assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC China Ltd Zhanjiang Branch
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2010-12-15

Abstract

一种海上石油平台电力组网系统，该系统是将分布在一个海域内的多个海上石油钻井平台上的多个海上平台电站通过海底电缆相连接，形成一个并网发电的小型电力系统。海底电缆为光纤电缆，其埋设于海床下0.5～2.5米。小型电力系统包括设置在电站调度管理中心的集中信息管理层及分别设置在多个海上平台电站上的数据采集服务器、电站机组控制系统、视频会议装置和相应的网络设备。本发明通过电力组网使得各平台之间可互供电力，增强抵抗事故能力，提高各电站供电可靠性，减少备用机组量，提高闲置资产利用率，节省投资及运行维护成本，有效降低新油气田的开发投资成本，提高经济效益，降低能源消耗。

Description

海上石油平台电力组网系统

【技术领域】

本发明涉及海上石油平台的电力系统，特别是涉及一种将多个海上石油平台的电力系统进行组网的海上石油平台电力组网系统。

【背景技术】

目前，世界各国都不断加强对海洋资源的开发和利用，特别是对近海的石油、天然气资源的开发和利用。而电力供应则是油、气开发中的重要环节。由于海上各油气田大多都相距很远，开采方式上，目前国内外大多采用一个中心平台建一个电站，为中心平台和各井口平台供电的方式。这种供电方式存在以下问题：

其一是由于常规海上油气田开采模式基本上是每一个油气田中心平台建一个电站独立供电，该模式使得各油气田电源单一，如未留有备用发电机组，一旦机组故障将导致平台失电，供电可靠性不足；如每一平台均预留与其负荷相当容量的备用发电机组，电源投资将大为提高，电气主接线及配电装置也相应复杂，且电源所占空间成倍增加，而油气田平台的空间则是有限而宝贵的。

其二是机组随着负荷增加容易发生故障，谐波较大，电能质量较差，单个油田电站备用能力不够，在注水泵、压缩机、外输泵等大功率设备启动冲击下容易造成整个电力系统剧烈波动，并会造成油田生产关停。

其三是每个电站都须具备一定的备用容量，导致了资源配置的重复。

此外还存在资源配置不合理，资源利用不足，运行成本和维修成本高，能源消耗大等问题。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种通过电力组网使得各平台之间可互供电力，增强抵抗事故能力，提高各电站供电可靠性，减少备用机组量，提高闲置资产利用率，节省投资及运行维护成本，有效降低新油气田的开发投资成本，提高经济效益，降低能源消耗的海上石油平台电力组网系统。

为实现上述目的，本发明提供一种海上石油平台电力组网系统，该系统是将分布在一个海域内的多个海上石油钻井平台上的多个海上平台电站通过海底电缆相连接，形成一个并网发电的小型电力系统。

多个海上平台电站相互间的距离为10Km～60Km。

海底电缆是电压等级为35KV，截面为3×(150～250)mm2的交联聚乙烯绝缘海底电力电缆。

海底电缆埋设于海床下0.5～2.5米。

小型电力系统包括设置在电站调度管理中心的集中信息管理层)及分别设置在多个海上平台电站上的数据采集服务器、电站机组控制系统、视频会议装置和相应的网络设备，所述集中信息管理层包括数据服务器及与数据服务器相连的视频服务器和相应的网络、视频设备，各海上平台电站的数据采集服务器作为数据源为集中信息管理层提供数据。

多个海上平台电站上分别设有多台气/柴油发电机和变压器，各气/柴油发电机和变压器之间通过单母分段接线相连接，各海上平台电站之间通过单母线接线由海底电缆相连接，在各海上平台电站两侧的线路上各设有一个三相光纤电流差动保护器。

在多个海上平台电站的各变压器的中性点各设有一台用于在任意两台变压器退出运行时发生单相接地故障时进行电容电流补偿的消弧线圈。

在多个海上平台电站的各变压器的高压侧设有避免变压器铁心磁通的突变产生励磁涌流的涌流抑制器。

在每个海上平台电站上各设有一个低压低周减载柜，且在各海上平台电站的各台机组上设有高周切机装置。

多个海上平台电站的配电设备为包括有带三工位隔离/接地开关的母线室、断路器室及其操作机构、低压室以及底座和电缆室的多个全封闭式充气式开关柜，多个开关柜由绝缘铜管母线相连接，且多个海上平台电站各配置有一组用于电压控制和无功平衡的电抗器，该电抗器与**相连接。

本发明的贡献在于，通过将分散在各海上石油钻井平台上的独立的平台电站进行电力组网，可充分利用各平台的现有发电机容量，提高平台的供电可靠性及经济性，解决本平台电源检修或事故退出运行时的供电问题，节省油田开发、生产成本，还可有效降低边际油田滚动开发的经济门槛。电力组网后，原有电站的负载能力就能为将来油田群内建设新的油气平台提供电力，发电机组的负荷率提高到60％即可满足现有负荷需求，而新建平台则无须安装发电机组。同时，在遇台风等恶劣天气，人员撤离石油平台时，还可通过远方控制装置控制电气设备投切实现油田不间断生产。电力组网后，在保障各油田正常生产情况下，可减少平台运行电站的机组数量，有效地节省油田的维护费用和生产成本。实施电力组网将提高供电可靠性，保障生产安全稳定经济运行。

【附图说明】

图1是本发明的系统结构框图。

图2是海底电缆铺设示意图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

参阅图1、图2，本发明的海上石油平台电力组网系统包括多个海上石油钻井平台10、多个海上平台电站20及多条海底电缆30。其中，所述的多个海上石油钻井平台10为分布在一个近海海域内的不同地点的石油钻井平台。本实施例以广东湛江海域涠西南油田群为例，其包括设置在涠洲第一油田11、涠洲第二油田12、涠洲第三油田13、涠洲第四油田14的四个石油钻井平台10及设置在涠洲终端厂的石油钻井平台15。在五个石油钻井平台10上分别设有海上平台电站21、22、23、24、25。在组网前，四个海上平台电站20和一个涠洲终端电站均已建成，其装机容量分别为3X4281kW(燃气轮发电机组)、3X3040kW、2X2365kW和2X2834kW，各电站独立地为该油气田的中心平台、井口平台提供电力。各电站机组都是双燃料机组，可以使用柴油和天然气作为燃料，天然气则是油田的气井气和伴生气。涠西南油田群中的其中三个油田终端共九台发电机，但投入运行的发电机组仅五台，四台机组为备用，备用率为45％，九台机组可供电35635KW，但负荷仅12689KW，负荷率仅36％，总的富余功率占总额定功率的64％。

本发明的要点在于，在各海上平台电站之间各敷设一条海底电缆30，将多个海上石油钻井平台10上的多个海上平台电站21、22、23、24、25相连接，构成链式的并网发电的小型电力系统100。

本实施例中，该小型电力系统100组网主干线路的电压等级采用35kV，海底电缆30的输送功率为S＝19524KVA(322A)。第一油田11的石油钻井平台与涠洲终端厂的石油钻井平台15间的距离为32.5Km，第一油田11的石油钻井平台与第二油田12间的距离为18.3Km。敷设于各海上平台电站之间的海底电缆30是截面为3×185mm2的光纤电缆。该海底电缆30采用通用的35KVXLPE绝缘海底电力电缆，本实施例中，海底电缆选用宁波东方电缆厂生产的SCCF-YJQF41 26/35kV 3×185mm2+24B1海底复合电缆，其为铜三芯、XLPE绝缘、三相分相铅包、PE外护层、钢丝铠装、聚丙烯绳外披复复合光单元的海底电力电缆。如图2所示，所述海底电缆30的海中部分埋入海床下约2米，在可疑的礁石区加电缆保护管保护。浅滩部份用海底电缆保护管保护后埋入海床下1米。

多个海上平台电站20上分别设有多台气/柴油发电机和变压器，本实施例中，涠洲终端厂的海上平台电站25原有4台4284kW气/柴油发电机，接于6kV母线，6kV采用单母分段接线，组网后增设了两台12500kVA干式变压器，升压至35kV，通过海底电缆30与第一油田11的海上平台电站21连接，35kV海底电缆采用单母线接线，远景预留一回出线。海上平台电站21原有3台4284kW气/柴油发电机，接于6kV母线，6kV采用单母分段接线，组网后增设了一台16000kVA干式变压器，升压至35kV，通过海底电缆30与海上平台电站25及海上平台电站22相连，35kV海底电缆采用单母线接线。海上平台电站22原有2台2834kW气/柴油发电机，接于6kV母线，6kV采用单母分段接线，通过6kV海底电缆同海上平台电站22-1N连接。在海上平台电站22-1N上设有一台12500kVA干式变压器，升压至35kV，通过海底电缆与海上平台电站21连接，35kV海底电缆采用单母线接线，远景预留一回出线。

多个海上平台电站20的配电设备为全封闭式充气式开关柜(图中未示出)，本实施中，充气式开关柜为35KV充气式开关柜，其可商购获得。该35KV充气式开关柜包括有带三工位隔离/接地开关的母线室、断路器室及其操作机构、低压室以及底座和电缆室。该35KV充气式开关柜的额定电压为40.5kV，系统标称电压为35kV，额定频率为50Hz，额定电流为1250A。真空断路器的额定短路开断电流为25kA，分闸时间为35-55ms，合闸时间为40-70ms，分/合闸线圈电流为0.8A，分/合闸不同期为≤2ms，辅助电压为220 V DC，额定操作顺序为O-0.3s-CO-180s-CO，额定短时耐受电流4s为25kA，辅助电压：220VDC。母线室采用三相共体、圆形管状母线单母线系统，额定短时耐受电流为4s：25kA。多个开关柜由绝缘铜管母线相连接，且多个海上平台电站20各配置有一组用于电压控制和无功平衡的电抗器，该电抗器与所述开关柜相连接。该35KV充气式开关柜的电缆连接方式采用内锥型，其采用3#电缆插头将海底电缆30与开关柜直接连接，不需要海缆接线箱，节约了大量空间。

在各海上平台电站20两侧的线路上各设有一个三相光纤电流差动保护器(图中未示出)，该电流差动保护器可商购获得，要求它除具备三相电流差动保护功能外，还应具有三段相间距离和接地距离保护，四段零序方向电流保护功能。

为保证任两台变压器退出运行时发生单相接地故障的电容电流都能得到补偿，在多个海上平台电站20的各变压器的中性点各设有一台消弧线圈(图中未示出)，具体地说，涠洲终端厂的海上平台电站25的两台主变压器35kV中性点各设一台消弧线圈，在第一油田11的海上平台电站21平台的主变压器35kV中性点设一台消弧线圈。这使得在任两台变压器退出运行时发生单相接地故障的电容电流都能得到补偿，使系统可以带故障运行1～2个小时。

为避免变压器铁心磁通的突变产生励磁涌流，在多个海上平台电站20的各变压器的高压侧设有涌流抑制器(图中未示出)，该抑制器通过变压器断电时电压的分闸相位角获知磁路剩磁的极性，下一次合闸时选择在相近的相位角，从而避免变压器铁心磁通的突变产生励磁涌流。

在每个海上平台电站20上各设有一个低压低周减载柜(图中未示出)，且在各海上平台电站的各台机组上设有高周切机装置(图中未示出)，以保证电网的安全稳定运行。

如图1所示，所述小型电力系统100包括设置在电站调度管理中心的集中信息管理层101及分别设置在多个海上平台电站20上的数据采集服务器201、电站机组控制系统202、视频会议装置203和相应的网络设备204。其中，所述集中信息管理层101包括数据服务器1011及与数据服务器相连的视频服务器1012和相应的网络、视频设备1013，其数据服务器1011的配置为：处理器2.66GHz(2M cache)、2GB DDR内存、2X72G热插拔硬盘/CD、10/100/1000M网卡，双电源，通过配置共用的一台磁盘阵列实现数据处理和存储，硬盘容量250G。所述网络、视频设备1013包括网络设备和视频服务器，其中，网络设备为连接到数据通信网络上的通用网络设备，其通讯速率应满足系统实时性要求，并不小于1Mbps。当数据通信网络中出现某个差错时，系统应自动采取安全措施，如自动要求重发该数据、切除故障设备或切换至冗余的装置等。视频服务器为多点控制器(MCU)，其支持720p高清，设有40路视频点和32路音频点，支持h.264标准，支持防火墙穿越技术。集中信息管理层101还设有会场视频会议终端和领导桌面视频会议终端，会场视频会议终端支持720p高清，可实现双路视频或者H.239，可同时观看演讲内容和演讲人，连接4路视频和3路音频。领导桌面视频会议终端支持720p高清，支持IP (H.323 and SIP)，高达2Mbps，共享电脑演示，同时可接通4路视频及3路音频，确保会议安全性。设置在多个海上平台电站20上的数据采集服务器201的配置为：处理器2.66GHz(2M cache)、2GB DDR内存、2X72G热插拔硬盘/CD、10/100/1000M网卡，双电源，通过配置共用的一台磁盘阵列实现数据处理和存储，硬盘容量250G。各海上平台电站的数据采集服务器201作为数据源为集中信息管理层101提供数据。电站机组控制系统22采用西门子公司的MK II电站机组控制系统。视频会议装置23支持720p高清，可实现双路视频或者H.239，可同时观看演讲内容和演讲人，连接4路视频和3路音频。网络设备24为连接到数据通信网络上的通用网络设备，其通讯速率应满足系统实时性要求，并不小于1Mbps。当数据通信网络中出现某个差错时，系统应自动采取安全措施，如自动要求重发该数据、切除故障设备或切换至冗余的装置等。海上平台电站还设有领导桌面视频会议终端，该终端支持720p高清，支持IP (H.323 and SIP)，高达2Mbps，共享电脑演示，同时可接通4路视频及3路音频，确保会议安全性。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对它所做的任何显而易见的改动都将落入本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种海上石油平台电力组网系统，其特征在于，将分布在一个海域内的多个海上石油钻井平台(10)上的多个海上平台电站(20)通过海底电缆(30)相连接，形成一个并网发电的小型电力系统(100)。

2.如权利要求1所述的海上石油平台电力组网系统，其特征在于，所述多个海上平台电站(20)相互间的距离为10Km～60Km。

3.如权利要求1所述的海上石油平台电力组网系统，其特征在于，所述海底电缆(30)是电压等级为35KV，截面为3×(150～250)mm2的交联聚乙烯绝缘海底电力电缆。

4.如权利要求3所述的海上石油平台电力组网系统，其特征在于，所述海底电缆(30)埋设于海床下0.5～2.5米。

5.如权利要求1所述的海上石油平台电力组网系统，其特征在于，所述小型电力系统(100)包括设置在电站调度管理中心的集中信息管理层(101)及分别设置在多个海上平台电站(20)上的数据采集服务器(201)、电站机组控制系统(202)、视频会议装置(203)和相应的网络设备(204)，所述集中信息管理层(101)包括数据服务器(1011)及与数据服务器相连的视频服务器(1012)和相应的网络、视频设备(1013)，各海上平台电站的数据采集服务器(201)作为数据源为集中信息管理层(101)提供数据。

6.如权利要求5所述的海上石油平台电力组网系统，其特征在于，所述的多个海上平台电站(20)上分别设有多台气/柴油发电机和变压器，各气/柴油发电机和变压器之间通过单母分段接线相连接，各海上平台电站(20)之间通过单母线接线由海底电缆(30)相连接，在各海上平台电站(20)两侧的线路上各设有一个三相光纤电流差动保护器。

7.如权利要求6所述的海上石油平台电力组网系统，其特征在于，在多个海上平台电站(20)的各变压器的中性点各设有一台用于在任意两台变压器退出运行时发生单相接地故障时进行电容电流补偿的消弧线圈。

8.如权利要求7所述的海上石油平台电力组网系统，其特征在于，在多个海上平台电站(20)的各变压器的高压侧设有避免变压器铁心磁通的突变产生励磁涌流的涌流抑制器。

9.如权利要求8所述的海上石油平台电力组网系统，其特征在于，在每个海上平台电站(20)上各设有一个低压低周减载柜，且在各海上平台电站的各台机组上设有高周切机装置。

10.如权利要求9所述的海上石油平台电力组网系统，其特征在于，所述的多个海上平台电站(20)的配电设备为包括有带三工位隔离/接地开关的母线室、断路器室及其操作机构、低压室以及底座和电缆室的多个全封闭式充气式开关柜，多个开关柜由绝缘铜管母线相连接，且多个海上平台电站(20)各配置有一组用于电压控制和无功平衡的电抗器，该电抗器与所述开关柜相连接。