專利名稱：海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海上石油平臺的電力系統(tǒng)，特別是涉及一種將多個海上石油平臺的電 力系統(tǒng)進行組網(wǎng)的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，世界各國都不斷加強對海洋資源的開發(fā)和利用，特別是對近海的石油、天然 氣資源的開發(fā)和利用。而電力供應(yīng)則是油、氣開發(fā)中的重要環(huán)節(jié)。由于海上各油氣田大多 都相距很遠，開采方式上，目前國內(nèi)外大多采用一個中心平臺建一個電站，為中心平臺和各 井口平臺供電的方式。這種供電方式存在以下問題其一是由于常規(guī)海上油氣田開采模式基本上是每一個油氣田中心平臺建一個電 站獨立供電，該模式使得各油氣田電源單一，如未留有備用發(fā)電機組，一旦機組故障將導(dǎo)致 平臺失電，供電可靠性不足；如每一平臺均預(yù)留與其負荷相當(dāng)容量的備用發(fā)電機組，電源投 資將大為提高，電氣主接線及配電裝置也相應(yīng)復(fù)雜，且電源所占空間成倍增加，而油氣田平 臺的空間則是有限而寶貴的。其二是機組隨著負荷增加容易發(fā)生故障，諧波較大，電能質(zhì)量較差，單個油田電站 備用能力不夠，在注水泵、壓縮機、外輸泵等大功率設(shè)備啟動沖擊下容易造成整個電力系統(tǒng) 劇烈波動，并會造成油田生產(chǎn)關(guān)停。其三是每個電站都須具備一定的備用容量，導(dǎo)致了資源配置的重復(fù)。此外還存在資源配置不合理，資源利用不足，運行成本和維修成本高，能源消耗大 等問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在解決上述問題，而提供一種通過電力組網(wǎng)使得各平臺之間可互供電 力，增強抵抗事故能力，提高各電站供電可靠性，減少備用機組量，提高閑置資產(chǎn)利用率，節(jié) 省投資及運行維護成本，有效降低新油氣田的開發(fā)投資成本，提高經(jīng)濟效益，降低能源消耗 的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是將分布 在一個海域內(nèi)的多個海上石油鉆井平臺上的多個海上平臺電站通過海底電纜相連接，形成 一個并網(wǎng)發(fā)電的小型電力系統(tǒng)。多個海上平臺電站相互間的距離為IOKm 60Km。海底電纜是電壓等級為35KV，截面為3 X (150 250) mm2的交聯(lián)聚乙烯絕緣海底 電力電纜。海底電纜埋設(shè)于海床下0.5 2. 5米。小型電力系統(tǒng)包括設(shè)置在電站調(diào)度管理中心的集中信息管理層)及分別設(shè)置在 多個海上平臺電站上的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、電站機組控制系統(tǒng)、視頻會議裝置和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備，所述集中信息管理層包括數(shù)據(jù)服務(wù)器及與數(shù)據(jù)服務(wù)器相連的視頻服務(wù)器和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)、視頻設(shè)備，各海上平臺電站的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器作為數(shù)據(jù)源為集中信息管理層提供數(shù)據(jù)。多個海上平臺電站上分別設(shè)有多臺氣/柴油發(fā)電機和變壓器，各氣/柴油發(fā)電機 和變壓器之間通過單母分段接線相連接，各海上平臺電站之間通過單母線接線由海底電纜 相連接，在各海上平臺電站兩側(cè)的線路上各設(shè)有一個三相光纖電流差動保護器。在多個海上平臺電站的各變壓器的中性點各設(shè)有一臺用于在任意兩臺變壓器退 出運行時發(fā)生單相接地故障時進行電容電流補償?shù)南【€圈。在多個海上平臺電站的各變壓器的高壓側(cè)設(shè)有避免變壓器鐵心磁通的突變產(chǎn)生 勵磁涌流的涌流抑制器。在每個海上平臺電站上各設(shè)有一個低壓低周減載柜，且在各海上平臺電站的各臺 機組上設(shè)有高周切機裝置。多個海上平臺電站的配電設(shè)備為包括有帶三工位隔離/接地開關(guān)的母線室、斷路 器室及其操作機構(gòu)、低壓室以及底座和電纜室的多個全封閉式充氣式開關(guān)柜，多個開關(guān)柜 由絕緣銅管母線相連接，且多個海上平臺電站各配置有一組用于電壓控制和無功平衡的電 抗器，該電抗器與**相連接。本發(fā)明的貢獻在于，通過將分散在各海上石油鉆井平臺上的獨立的平臺電站進行 電力組網(wǎng)，可充分利用各平臺的現(xiàn)有發(fā)電機容量，提高平臺的供電可靠性及經(jīng)濟性，解決本 平臺電源檢修或事故退出運行時的供電問題，節(jié)省油田開發(fā)、生產(chǎn)成本，還可有效降低邊際 油田滾動開發(fā)的經(jīng)濟門檻。電力組網(wǎng)后，原有電站的負載能力就能為將來油田群內(nèi)建設(shè)新 的油氣平臺提供電力，發(fā)電機組的負荷率提高到60%即可滿足現(xiàn)有負荷需求，而新建平臺 則無須安裝發(fā)電機組。同時，在遇臺風(fēng)等惡劣天氣，人員撤離石油平臺時，還可通過遠方控 制裝置控制電氣設(shè)備投切實現(xiàn)油田不間斷生產(chǎn)。電力組網(wǎng)后，在保障各油田正常生產(chǎn)情況 下，可減少平臺運行電站的機組數(shù)量，有效地節(jié)省油田的維護費用和生產(chǎn)成本。實施電力組 網(wǎng)將提高供電可靠性，保障生產(chǎn)安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是海底電纜鋪設(shè)示意圖。
具體實施方式下列實施例是對本發(fā)明的進一步解釋和說明，對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。參閱圖1、圖2，本發(fā)明的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)包括多個海上石油鉆井平臺 10、多個海上平臺電站20及多條海底電纜30。其中，所述的多個海上石油鉆井平臺10為分 布在一個近海海域內(nèi)的不同地點的石油鉆井平臺。本實施例以廣東湛江海域潿西南油田群 為例，其包括設(shè)置在潿洲第一油田11、潿洲第二油田12、潿洲第三油田13、潿洲第四油田14 的四個石油鉆井平臺10及設(shè)置在潿洲終端廠的石油鉆井平臺15。在五個石油鉆井平臺10 上分別設(shè)有海上平臺電站21、22、23、24、25。在組網(wǎng)前，四個海上平臺電站20和一個潿洲終 端電站均已建成，其裝機容量分別為3乂42811^(燃氣輪發(fā)電機組)、3乂30401^、2乂23651^和 2X2834kW，各電站獨立地為該油氣田的中心平臺、井口平臺提供電力。各電站機組都是雙燃 料機組，可以使用柴油和天然氣作為燃料，天然氣則是油田的氣井氣和伴生氣。潿西南油田
4群中的其中三個油田終端共九臺發(fā)電機，但投入運行的發(fā)電機組僅五臺，四臺機組為備用， 備用率為45%，九臺機組可供電35635KW，但負荷僅12689KW，負荷率僅36%，總的富余功率 占總額定功率的64%。本發(fā)明的要點在于，在各海上平臺電站之間各敷設(shè)一條海底電纜30，將多個海上 石油鉆井平臺10上的多個海上平臺電站21、22、23、24、25相連接，構(gòu)成鏈?zhǔn)降牟⒕W(wǎng)發(fā)電的 小型電力系統(tǒng)100。本實施例中，該小型電力系統(tǒng)100組網(wǎng)主干線路的電壓等級采用35kV，海底電纜 30的輸送功率為S = 19524KVA(322A)。第一油田11的石油鉆井平臺與潿洲終端廠的石油 鉆井平臺15間的距離為32. 5Km，第一油田11的石油鉆井平臺與第二油田12間的距離為 18. 3Km。敷設(shè)于各海上平臺電站之間的海底電纜30是截面為3X185mm2的光纖電纜。該海 底電纜30采用通用的35KVXLPE絕緣海底電力電纜，本實施例中，海底電纜選用寧波東方電 纜廠生產(chǎn)的SCCF-YJQF41 26/35kV 3X 185mm2+24Bl海底復(fù)合電纜，其為銅三芯、XLPE絕 緣、三相分相鉛包、PE外護層、鋼絲鎧裝、聚丙烯繩外披復(fù)復(fù)合光單元的海底電力電纜。如 圖2所示，所述海底電纜30的海中部分埋入海床下約2米，在可疑的礁石區(qū)加電纜保護管 保護。淺灘部份用海底電纜保護管保護后埋入海床下1米。多個海上平臺電站20上分別設(shè)有多臺氣/柴油發(fā)電機和變壓器，本實施例中，潿 洲終端廠的海上平臺電站25原有4臺4284kW氣/柴油發(fā)電機，接于6kV母線，6kV采用單母 分段接線，組網(wǎng)后增設(shè)了兩臺12500kVA干式變壓器，升壓至35kV，通過海底電纜30與第一 油田11的海上平臺電站21連接，35kV海底電纜采用單母線接線，遠景預(yù)留一回出線。海上 平臺電站21原有3臺4284kW氣/柴油發(fā)電機，接于6kV母線，6kV采用單母分段接線，組網(wǎng) 后增設(shè)了一臺16000kVA干式變壓器，升壓至35kV，通過海底電纜30與海上平臺電站25及 海上平臺電站22相連，35kV海底電纜采用單母線接線。海上平臺電站22原有2臺2834kW 氣/柴油發(fā)電機，接于6kV母線，6kV采用單母分段接線，通過6kV海底電纜同海上平臺電站 22-1N連接。在海上平臺電站22-1N上設(shè)有一臺12500kVA干式變壓器，升壓至35kV，通過 海底電纜與海上平臺電站21連接，35kV海底電纜采用單母線接線，遠景預(yù)留一回出線。多個海上平臺電站20的配電設(shè)備為全封閉式充氣式開關(guān)柜(圖中未示出)，本 實施中，充氣式開關(guān)柜為35KV充氣式開關(guān)柜，其可商購獲得。該35KV充氣式開關(guān)柜包括 有帶三工位隔離/接地開關(guān)的母線室、斷路器室及其操作機構(gòu)、低壓室以及底座和電纜室。 該35KV充氣式開關(guān)柜的額定電壓為40. 5kV，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓為35kV，額定頻率為50Hz，額定 電流為1250A。真空斷路器的額定短路開斷電流為25kA，分閘時間為35-55ms，合閘時間為 40-70ms，分/合閘線圈電流為0.8A，分/合閘不同期為彡2ms，輔助電壓為220 V DC，額定 操作順序為0-0. 3s-C0-180s-C0，額定短時耐受電流4s為25kA，輔助電壓220VDC。母線室 采用三相共體、圓形管狀母線單母線系統(tǒng)，額定短時耐受電流為4s :25kA。多個開關(guān)柜由絕 緣銅管母線相連接，且多個海上平臺電站20各配置有一組用于電壓控制和無功平衡的電 抗器，該電抗器與所述開關(guān)柜相連接。該35KV充氣式開關(guān)柜的電纜連接方式采用內(nèi)錐型， 其采用3#電纜插頭將海底電纜30與開關(guān)柜直接連接，不需要海纜接線箱，節(jié)約了大量空 間。在各海上平臺電站20兩側(cè)的線路上各設(shè)有一個三相光纖電流差動保護器(圖中 未示出)，該電流差動保護器可商購獲得，要求它除具備三相電流差動保護功能外，還應(yīng)具有三段相間距離和接地距離保護，四段零序方向電流保護功能。為保證任兩臺變壓器退出運行時發(fā)生單相接地故障的電容電流都能得到補償，在 多個海上平臺電站20的各變壓器的中性點各設(shè)有一臺消弧線圈(圖中未示出)，具體地說， 潿洲終端廠的海上平臺電站25的兩臺主變壓器35kV中性點各設(shè)一臺消弧線圈，在第一油 田11的海上平臺電站21平臺的主變壓器35kV中性點設(shè)一臺消弧線圈。這使得在任兩臺變 壓器退出運行時發(fā)生單相接地故障的電容電流都能得到補償，使系統(tǒng)可以帶故障運行1 2個小時。為避免變壓器鐵心磁通的突變產(chǎn)生勵磁涌流，在多個海上平臺電站20的各變壓 器的高壓側(cè)設(shè)有涌流抑制器(圖中未示出)，該抑制器通過變壓器斷電時電壓的分閘相位 角獲知磁路剩磁的極性，下一次合間時選擇在相近的相位角，從而避免變壓器鐵心磁通的 突變產(chǎn)生勵磁涌流。在每個海上平臺電站20上各設(shè)有一個低壓低周減載柜(圖中未示出)，且在各海 上平臺電站的各臺機組上設(shè)有高周切機裝置(圖中未示出)，以保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。如圖1所示，所述小型電力系統(tǒng)100包括設(shè)置在電站調(diào)度管理中心的集中信息管 理層101及分別設(shè)置在多個海上平臺電站20上的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器201、電站機組控制系統(tǒng) 202、視頻會議裝置203和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備204。其中，所述集中信息管理層101包括數(shù)據(jù)服 務(wù)器1011及與數(shù)據(jù)服務(wù)器相連的視頻服務(wù)器1012和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)、視頻設(shè)備1013，其數(shù)據(jù) 服務(wù)器1011的配置為處理器2. 66GHz (2M cache)、2GB DDR內(nèi)存、2X72G熱插拔硬盤/CD、 10/100/1000M網(wǎng)卡，雙電源，通過配置共用的一臺磁盤陣列實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和存儲，硬盤容量 250G。所述網(wǎng)絡(luò)、視頻設(shè)備1013包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和視頻服務(wù)器，其中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為連接到數(shù)據(jù) 通信網(wǎng)絡(luò)上的通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其通訊速率應(yīng)滿足系統(tǒng)實時性要求，并不小于1Mbps。當(dāng)數(shù)據(jù) 通信網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)某個差錯時，系統(tǒng)應(yīng)自動采取安全措施，如自動要求重發(fā)該數(shù)據(jù)、切除故障 設(shè)備或切換至冗余的裝置等。視頻服務(wù)器為多點控制器(MCU)，其支持720p高清，設(shè)有40 路視頻點和32路音頻點，支持h. 264標(biāo)準(zhǔn)，支持防火墻穿越技術(shù)。集中信息管理層101還 設(shè)有會場視頻會議終端和領(lǐng)導(dǎo)桌面視頻會議終端，會場視頻會議終端支持720p高清，可實 現(xiàn)雙路視頻或者H. 239，可同時觀看演講內(nèi)容和演講人，連接4路視頻和3路音頻。領(lǐng)導(dǎo)桌 面視頻會議終端支持720p高清，支持IP (H. 323 and SIP)，高達2Mbps，共享電腦演示，同 時可接通4路視頻及3路音頻，確保會議安全性。設(shè)置在多個海上平臺電站20上的數(shù)據(jù)采 集服務(wù)器201的配置為處理器2. 66GHz (2M cache), 2GB DDR內(nèi)存、2X72G熱插拔硬盤/CD、 10/100/1000M網(wǎng)卡，雙電源，通過配置共用的一臺磁盤陣列實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和存儲，硬盤容量 250G。各海上平臺電站的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器201作為數(shù)據(jù)源為集中信息管理層101提供數(shù) 據(jù)。電站機組控制系統(tǒng)22采用西門子公司的MK II電站機組控制系統(tǒng)。視頻會議裝置23 支持720p高清，可實現(xiàn)雙路視頻或者H. 239，可同時觀看演講內(nèi)容和演講人，連接4路視頻 和3路音頻。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備24為連接到數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)上的通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其通訊速率應(yīng)滿足系 統(tǒng)實時性要求，并不小于1Mbps。當(dāng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)某個差錯時，系統(tǒng)應(yīng)自動采取安全 措施，如自動要求重發(fā)該數(shù)據(jù)、切除故障設(shè)備或切換至冗余的裝置等。海上平臺電站還設(shè)有 領(lǐng)導(dǎo)桌面視頻會議終端，該終端支持720p高清，支持IP (H. 323 and SIP)，高達2Mbps，共 享電腦演示，同時可接通4路視頻及3路音頻，確保會議安全性。盡管通過以上實施例對本發(fā)明進行了揭示，但是本發(fā)明的范圍并不局限于此，在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的條件下，對它所做的任何顯而易見的改動都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求 的保護范圍。
權(quán)利要求
一種海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，將分布在一個海域內(nèi)的多個海上石油鉆井平臺(10)上的多個海上平臺電站(20)通過海底電纜(30)相連接，形成一個并網(wǎng)發(fā)電的小型電力系統(tǒng)(100)。
2.如權(quán)利要求1所述的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述多個海上平臺 電站(20)相互間的距離為IOKm 60Km。
3.如權(quán)利要求1所述的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述海底電纜(30) 是電壓等級為35KV，截面為3 X (150 250) mm2的交聯(lián)聚乙烯絕緣海底電力電纜。
4.如權(quán)利要求3所述的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述海底電纜(30) 埋設(shè)于海床下0.5 2. 5米。
5.如權(quán)利要求1所述的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述小型電力系統(tǒng) (100)包括設(shè)置在電站調(diào)度管理中心的集中信息管理層(101)及分別設(shè)置在多個海上平臺 電站(20)上的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器(201)、電站機組控制系統(tǒng)(202)、視頻會議裝置(203)和相 應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(204)，所述集中信息管理層(101)包括數(shù)據(jù)服務(wù)器(1011)及與數(shù)據(jù)服務(wù)器 相連的視頻服務(wù)器(1012)和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)、視頻設(shè)備(1013)，各海上平臺電站的數(shù)據(jù)采集服 務(wù)器(201)作為數(shù)據(jù)源為集中信息管理層(101)提供數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的多個海上平 臺電站(20)上分別設(shè)有多臺氣/柴油發(fā)電機和變壓器，各氣/柴油發(fā)電機和變壓器之間通 過單母分段接線相連接，各海上平臺電站(20)之間通過單母線接線由海底電纜(30)相連 接，在各海上平臺電站(20)兩側(cè)的線路上各設(shè)有一個三相光纖電流差動保護器。
7.如權(quán)利要求6所述的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，在多個海上平臺電 站(20)的各變壓器的中性點各設(shè)有一臺用于在任意兩臺變壓器退出運行時發(fā)生單相接地 故障時進行電容電流補償?shù)南【€圈。
8.如權(quán)利要求7所述的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，在多個海上平臺電 站(20)的各變壓器的高壓側(cè)設(shè)有避免變壓器鐵心磁通的突變產(chǎn)生勵磁涌流的涌流抑制ο
9.如權(quán)利要求8所述的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，在每個海上平臺電 站(20)上各設(shè)有一個低壓低周減載柜，且在各海上平臺電站的各臺機組上設(shè)有高周切機直ο
10.如權(quán)利要求9所述的海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的多個海上平 臺電站(20)的配電設(shè)備為包括有帶三工位隔離/接地開關(guān)的母線室、斷路器室及其操作機 構(gòu)、低壓室以及底座和電纜室的多個全封閉式充氣式開關(guān)柜，多個開關(guān)柜由絕緣銅管母線 相連接，且多個海上平臺電站(20)各配置有一組用于電壓控制和無功平衡的電抗器，該電 抗器與所述開關(guān)柜相連接。
全文摘要
一種海上石油平臺電力組網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是將分布在一個海域內(nèi)的多個海上石油鉆井平臺上的多個海上平臺電站通過海底電纜相連接，形成一個并網(wǎng)發(fā)電的小型電力系統(tǒng)。海底電纜為光纖電纜，其埋設(shè)于海床下0.5～2.5米。小型電力系統(tǒng)包括設(shè)置在電站調(diào)度管理中心的集中信息管理層及分別設(shè)置在多個海上平臺電站上的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、電站機組控制系統(tǒng)、視頻會議裝置和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。本發(fā)明通過電力組網(wǎng)使得各平臺之間可互供電力，增強抵抗事故能力，提高各電站供電可靠性，減少備用機組量，提高閑置資產(chǎn)利用率，節(jié)省投資及運行維護成本，有效降低新油氣田的開發(fā)投資成本，提高經(jīng)濟效益，降低能源消耗。
文檔編號H02J3/00GK101917005SQ20101025789
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者俞進, 卜華榮, 葉冠群, 周武章, 唐廣榮, 李衛(wèi)團, 柯呂雄, 溫偉明, 王建豐, 胡鵬, 謝玉洪, 魏澈 申請人:中國海洋石油總公司;中海石油(中國)有限公司湛江分公司