摘 要：針對海洋平臺在調(diào)動多臺大功率設(shè)備同時工作，電路故障時會出現(xiàn)的用電緊缺的問題。提出采用無功功率補償與諧波濾波的方法，去除海底電纜中的無功電流與諧波電流，提高海底電纜的效率，解決平臺出現(xiàn)的用電緊缺現(xiàn)象。文章以SZ36-1油田C平臺為例，分析海纜的基本情況、C平臺的無功功率，計算無功功率補償值，提出了三種無功功率補償方案。對三種無功功率補償方案進行了對比，為解決未來平臺用電緊缺的問題提供了參照。

關(guān)鍵詞：海洋平臺；無功功率；補償方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.072

1 前言

海洋平臺在調(diào)動多臺大功率設(shè)備同時工作，或者在出現(xiàn)電路故障時，會出現(xiàn)用電緊缺的問題，導(dǎo)致一些生產(chǎn)設(shè)備不能投入使用。經(jīng)過對平臺現(xiàn)有用電情況的調(diào)研，可以采用無功功率補償與諧波濾波的方法，去除海底電纜中的無功電流與諧波電流，提高海底電纜效率，解決平臺出現(xiàn)的用電緊缺問題。本篇文章以曾出現(xiàn)用電緊缺現(xiàn)象的SZ36-1油田C平臺為例，介紹海洋平臺無功功率補償?shù)脑O(shè)計方法。

2 平臺用電現(xiàn)狀

2.1 海纜的基本情況

海纜的實際負(fù)載能力是與電纜的結(jié)構(gòu)、截面及埋設(shè)方式有關(guān)，根據(jù)DNV及國家標(biāo)準(zhǔn)，在水中相對溫度較低的環(huán)境中的電纜，其載流能力要高于正常的載流能力。但由于這方面缺少嚴(yán)格的依據(jù)和技術(shù)資料，只能根據(jù)廠家提供的額定電流進行計算。對于C平臺的海纜，其額定電流為220A，則總的電纜上所能帶動的額定容量為：

3 補償方案

根據(jù)平臺電網(wǎng)單線圖，平臺電網(wǎng)的無功補償有以下幾個可選的方案：

3.1 高壓側(cè)補償

應(yīng)用高壓無功功率補償組件，直接在高壓測對無功功率進行補償，確保海纜上的功率因素達到要求。

由于是高壓側(cè)補償，無功功率組件的電壓需耐壓10.5kV，直接帶來無功功率補償柜的成本與體積增大，不利于平臺使用。因此不推薦使用這種方案。

3.2 雙側(cè)補償

對在注水主變壓器與電潛泵主變壓器輸出側(cè)分別進行補償，確保每組負(fù)荷的總功率因素均達到0.95，這樣總的功率因素也就達到0.95。滿足海纜對無功功率的要求。但這個方案存在兩個問題：

（1）由于注水變壓器與潛油電泵的變壓器電壓等級不同，因此需要分別進行計算與設(shè)計各自的無功功率補償方案，形成兩組不同電壓等級的無功功率補償組件。而且注水變壓器的電壓輸出為3.3kV，因此也需要高壓的無功功率補償組件，因此其體積相對于低壓補償組件大，并且成本也比較高；

（2）兩種方案所采用組件規(guī)格不同，相互不能替換，也會形成施工中的困難。

3.3 低壓側(cè)補償

針對前面兩種方案，都存在一定的問題，因此提出第三種方案，只是在潛油電泵主變壓器的輸出側(cè)進行無功功率補償，而檢測高壓側(cè)的功率因素，以確保海纜上的功率因素達到0.95以上。

應(yīng)用高壓電流互感器檢測海纜輸出端的三相電流，通過電流與電壓的相位角的檢測就可以獲得高壓海纜上的功率因素。無功補償柜中的控制器將根據(jù)所檢測的功率因素自動進行無功補償，確保海纜上的無功功率達到所設(shè)計的要求。

該方案為低壓側(cè)補償，此時的海纜額定電流及額定電壓分別為3000A和400V，由公式（1）得出，電纜上所能帶動的額定容量為2078kVA，根據(jù)2.2章節(jié)中采用的公式，無功功率最大許用值為1246.8kVar。

根據(jù)前面的計算，在兩臺注水電機同時工作時，產(chǎn)生的無功總功率為738kVar，小于海纜功率因素為0.95時的許用總無功功率1246.8kVar，因此當(dāng)潛油電泵主變低壓側(cè)的無功功率補償達到所要求的指標(biāo)時，不對高壓注水主變壓器進行無功功率補償不會影響海纜上總的功率因素。

實際應(yīng)用中，無功補償是分多步進行的，可以精確到25kVar，而且設(shè)定中可根據(jù)實際情況進行設(shè)定，以海纜總負(fù)荷為3000kVA作為無功補償?shù)钠鸩剑O(shè)定每一步所對應(yīng)的功率因素，這樣可以保證海纜上的總的負(fù)荷小于其額定參數(shù)，又能最大限度地提高海纜上的有功功率。此方案成本較低，施工方便，具有較強的操作性。

4 總結(jié)

針對海洋平臺在調(diào)動多臺大功率設(shè)備同時工作，出現(xiàn)電路故障時會出現(xiàn)的用電緊缺的問題。提出了采用無功功率補償與諧波濾波的方法，去除海底電纜中的無功電流與諧波電流，提高海底電纜的效率，解決平臺出現(xiàn)的用電緊缺現(xiàn)象。本文以曾出現(xiàn)用電緊缺現(xiàn)象的SZ36-1油田C平臺為例，分析海纜的基本情況、平臺的負(fù)荷情況和計算注水電機的無功功率，計算無功功率補償值，提出三種無功功率補償方案。對三種無功功率補償方案進行了對比，為解決未來平臺用電緊缺的問題提供了參照。

參考文獻：

[1]石油工程（第二版）[M].北京：石油工業(yè)出版社，2011.

[2]無功功率與電力系統(tǒng)運行（第2版）[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3]海洋石油平臺設(shè)計[M].北京：石油工業(yè)出版社，2012.

項目編號：CNOOC-KJ 135KJXM NFGJ2017-05

ESP地面緊湊式矢量變頻控制系統(tǒng)集成開發(fā)

作者簡介：李占彪（1983-），男，河北滄州人，電氣工程師，從事電氣設(shè)備質(zhì)量控制、電氣系統(tǒng)設(shè)計等工作。