黃小衛(wèi) 臧源源 王劍英

(中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局，廣東廣州 510405）

泵站在海南聯(lián)網(wǎng)500 k V海底充油電纜供油系統(tǒng)中的應(yīng)用

黃小衛(wèi) 臧源源 王劍英

(中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局，廣東廣州 510405）

海南聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)500 k V交流海底充油電纜長度世界第一，容量世界第二，落差約高達(dá)100 m，故采用油泵站系統(tǒng)為海底電纜供油?，F(xiàn)介紹了油泵站系統(tǒng)在海底充油電纜中的應(yīng)用情況，分析了油泵站絕緣油部分、液壓油部分兩大模塊的工作原理和作用，同時(shí)介紹了監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成和工作情況。

泵站；海底充油電纜；供油系統(tǒng)

0 引言

海南聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是國內(nèi)首個(gè)長距離、超高壓、大容量跨海聯(lián)網(wǎng)輸變電系統(tǒng)[1]，其中跨海段線路采用的是500 k V海底充油電纜，電纜結(jié)構(gòu)如圖1[2]所示。供油系統(tǒng)是充油電纜的重要組成部分之一，它能夠利用供油系統(tǒng)的油壓來消除溫度變化引起電纜絕緣層脹縮形成的氣隙，提高電纜工作電場強(qiáng)度[3-4]。海南聯(lián)網(wǎng)500 k V海底充油電纜采取的是兩段供油的方式，在海底電纜的兩端——海南側(cè)的500 k V林詩島海纜終端站及廣東側(cè)的500 k V南嶺終端站各有一套液壓泵站，給三相海底電纜供油。

圖1 海南聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)500 kV海底充油電纜結(jié)構(gòu)圖

海南聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)海底電纜單根長度約31 km，海底最深處約100 m，供油泵站在海底電纜正常運(yùn)行時(shí)可以保持住海纜內(nèi)部油道的正壓力，提高海底電纜工作場強(qiáng)；當(dāng)海底電纜遭受破壞時(shí)，油泵站系統(tǒng)啟動(dòng)緊急油流模式開始向外排油，在防止海水侵入海纜內(nèi)部的同時(shí)，將排油量減少到最小。因此，油泵站是海底電纜運(yùn)行及故障搶修時(shí)必不可少的重要設(shè)備。

1 海纜油泵站的工作原理及組成

海南聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)500 k V海底充油電纜兩端各有一套油泵站，分別位于海南省的林詩島終端站和廣東省的南嶺終端站，兩套泵站系統(tǒng)配置完全一樣。海纜油泵站是海底電纜重要的附屬設(shè)備之一，為海底電纜正常和異常情況下的供油提供保障，同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控海纜油流、油壓，側(cè)面掌握海底電纜的運(yùn)行狀態(tài)，判斷其是否發(fā)生故障。

海纜油泵站本體可分為絕緣油部分和液壓油部分兩大塊，其中絕緣油部分直接與充油海底電纜的油道相連，確保海纜的供油和回油；液壓油部分則為絕緣油泵的動(dòng)作提供液壓動(dòng)力。圖2所示為海纜油泵站的工作原理簡圖，其中液壓泵、儲(chǔ)壓器、絕緣油泵等各有6臺(tái)，分布在相互并聯(lián)的油路中，6條油路互為冗余。

1.1 絕緣油部分

海纜油泵站絕緣油部分按其功能又可以分為絕緣油泵、油流控制模塊、回油回路、絕緣油罐以及真空系統(tǒng)5大塊。

絕緣油部分共有6個(gè)絕緣油泵，在其推動(dòng)作用下，絕緣油獲得了動(dòng)力，流向油流控制模塊；在油流控制模塊，通過檢測得到海纜油流油壓，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出海纜需要的油流量，通過流量控制閥等，將海纜需要的油注入海纜油道。當(dāng)海纜負(fù)荷增加或環(huán)境溫度升高時(shí)，海纜內(nèi)部油的溫度也會(huì)升高而膨脹，使海纜油壓增大，回油回路的壓力釋放閥動(dòng)作，海纜油回流到海纜兩側(cè)絕緣油罐內(nèi)部。

絕緣油罐中盛有大量絕緣油，不僅能夠滿足海纜正常運(yùn)行的供油需求，當(dāng)海纜故障需排油時(shí)，絕緣油罐中的油能夠維持一定的時(shí)間，為海纜搶修準(zhǔn)備時(shí)間。絕緣油罐還裝有1個(gè)油位指示器和6個(gè)油位開關(guān)，當(dāng)油位過高或過低時(shí)，均會(huì)發(fā)出相應(yīng)告警信息，并通過啟?；赜突芈冯妱?dòng)閥來調(diào)節(jié)油位，使兩側(cè)絕緣油罐油位不至于相差過大。

當(dāng)海纜遭受破壞時(shí)，油泵站系統(tǒng)判斷出海纜油流油壓異常，將會(huì)立即啟動(dòng)緊急油流模式，海纜中油流量按設(shè)定曲線(圖3）由最大值逐漸減小，最后穩(wěn)定在一較小值，以確保海水不進(jìn)入海纜內(nèi)部，避免海水對(duì)海纜造成損害，減少經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)將油流量減少到最小，使最少的絕緣油泄漏到周圍環(huán)境中。

絕緣油罐上部與真空系統(tǒng)直接相連，真空系統(tǒng)有2臺(tái)真空泵，輪流啟動(dòng)，抽取絕緣油分解產(chǎn)生的氣體或者絕緣油揮發(fā)產(chǎn)生的蒸汽，從而保證絕緣油罐上部真空度在規(guī)定要求范圍內(nèi)，真空度通過真空傳感器測出，顯示在人機(jī)界面上。

圖3 緊急油流模式供油示意圖

1.2 液壓油系統(tǒng)

液壓油系統(tǒng)直接為絕緣油泵動(dòng)作提供動(dòng)力，是絕緣油泵的動(dòng)力來源。液壓油箱中的液壓油在液壓泵的作用下，具有一定的液壓能，具有液壓能的液壓油可直接儲(chǔ)存在儲(chǔ)壓器中，也可以通過一減壓閥，將其壓力降低到絕緣油泵需要的壓力范圍，推動(dòng)絕緣油泵動(dòng)作。每一絕緣油泵均對(duì)應(yīng)一液壓泵，同時(shí)又配一儲(chǔ)壓器，用來暫時(shí)儲(chǔ)存能量，吸收系統(tǒng)脈動(dòng)壓力和液壓沖擊等，以保證海纜注油動(dòng)力的持續(xù)平穩(wěn)。液壓泵的啟停與儲(chǔ)壓器壓力直接相關(guān)，當(dāng)儲(chǔ)壓器壓力低于設(shè)定值時(shí)，對(duì)應(yīng)液壓泵啟動(dòng)；當(dāng)其壓力高于一定值后，液壓泵停止運(yùn)行，以防止儲(chǔ)壓器過充壓。

液壓油循環(huán)作用后，其溫度會(huì)逐漸增高，當(dāng)其溫度高于設(shè)定值時(shí)，冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)，液壓油開始循環(huán)，并在空氣冷卻器的作用下，溫度逐漸降低到要求值。另外，冷卻系統(tǒng)每天會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行1 h，對(duì)系統(tǒng)液壓油起到雜質(zhì)過濾的作用。

2 海纜油泵站的監(jiān)控及保護(hù)

海纜油泵站控制系統(tǒng)主要由PLC(可編程邏輯控制器）組成，用來實(shí)現(xiàn)泵站內(nèi)部各元器件的自動(dòng)控制。泵站系統(tǒng)各傳感器、行程開關(guān)、油位開關(guān)、流量計(jì)、繼電器以及HMI(人機(jī)界面）操作信號(hào)等，傳入PLC的輸入模塊，然后在控制器CPU單元和高速計(jì)數(shù)模塊作用下，按預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行運(yùn)算處理，得出海纜需要的油流油壓，發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，控制泵站系統(tǒng)電磁閥、流量控制閥、壓力控制閥、方向控制閥、指示燈、液壓泵等元器件動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)海纜的注油和回油，并在人機(jī)界面發(fā)出相應(yīng)的告警指示、告警信息以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)。油泵站的控制系統(tǒng)工作示意圖如圖4所示。

圖4 海纜油泵站控制系統(tǒng)工作示意圖

由于500 k V林詩島海纜終端站與500 k V南嶺終端站均為無人值守變電站，為了更好地監(jiān)控海纜油泵站的運(yùn)行狀態(tài)，兩側(cè)油泵站系統(tǒng)相關(guān)信息均遠(yuǎn)傳至500 k V福山變電站。福山變電站24 h有人值班，運(yùn)行人員在福山站即可監(jiān)控操作油泵站的運(yùn)行狀態(tài)。油泵站的監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)簡圖如圖5所示，圖中，瓊州海峽段光纖由海底電纜捆綁光纜提供。

圖5 海纜油泵站監(jiān)控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)示意圖

3 結(jié)語

海南聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)500 k V海底充油電纜由油泵站系統(tǒng)為其供油，無論海底電纜帶電與否，油泵站系統(tǒng)都為海底電纜正常和異常情況下的供油提供保障。油泵站系統(tǒng)主要由絕緣油部分及液壓油部分組成。絕緣油部分直接為海底電纜注油和回油提供保證，并為海底電纜故障情況下應(yīng)急供油提供服務(wù)，一方面減少排油量并防止海水入侵，另一方面提供足量的排油儲(chǔ)備，為搶修爭取時(shí)間。液壓油部分則為海底電纜注油的絕緣油泵提供穩(wěn)定持續(xù)的液壓動(dòng)力。油泵站控制系統(tǒng)主要由PLC實(shí)現(xiàn)，使油泵站供油、回油等操作都能自動(dòng)完成，使供油更加智能化。油泵站的相關(guān)信息均遠(yuǎn)傳至有人值守的500 k V福山變電站，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)其的24 h監(jiān)控及遠(yuǎn)方操作。

[1]張富春，高峰.線纜混合輸電線路行波故障定位系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2012(2）:112～115

[2]陳政，康義，馬怡情.廣東—海南500 k V交流跨海聯(lián)網(wǎng)工程無功補(bǔ)償及電磁暫態(tài)研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009(19）:143～147

[3]黃葉.充油電纜介損值超標(biāo)處理[J].電工技術(shù)，2002(2）:52～53

[4]陳凌云，朱熙樵，李泰軍，等.海南聯(lián)網(wǎng)工程海底電纜的選擇[J].高電壓技術(shù)，2006(7）:36～42

2014-10-22

黃小衛(wèi)(1985—），男，湖北黃岡人，助理工程師，主要從事變電檢修、海底電纜運(yùn)行維護(hù)方面的工作。