油田生产基地用电设备的配电设计

德州职业技术学院

油田生产基地用电设备的配电设计

许洪龙

德州职业技术学院

在油田生产基地的建筑中，供电可靠性是配电网需要研究的重点内容之一。用电设备的配电设计包括电源设计、照明系统的设计、吊车系统配电设计、配电网自动化设计以及安全防火配电设计等。配电网系统包括配电主站、配电终端以及配电子站三部分，其中配电主站的任务主要是负责管理和控制，完成整个配电系统的汇总工作；同时整理分析接收数据，实现电量信息共享等功能。配电网系统经过油田生产基地的试运行，收到了很好的应用效果，能够解决电能输送不稳定的问题，实现三遥功能以及数据的实时传输和处理功能，节省建设费用。

油田生产；配电设计；消防；配电网；馈线自动化

在油田生产基地建设中，为保证用电设备配电回路的不间断供电，各建筑物的用电设备都需要采用双电源供电，所有二级负荷两断电源在配电箱末端自动切换，用电设备的配电设计中必须符合国家电气设计的规范和要求，供电可靠性是配电网需要研究的重点内容之一。

1 供电电源和照明设备的配电

对于油田生产基地而言，可以选择与公共电源的高压电网和低压电网相联，但是在实际用电设备的配电过程中，由于用电功率很大，所以通常选取高压电源。

在生产基地照明系统的配电设计中需要综合考虑多方面的因素，生产厂房跨度一般是6、9、12m等，长度在几十米到数百米不等，厂房高度也存在很大差异，因此悬挂的灯具需要依照实际情况进行选取。通常情况下，金属卤化灯使用在厂房显色性要求比较高的地方，若是厂房没有显色性要求，可以选取高压钠灯，灯具依照生产条件以及环境进行选取，做到经济合理。照明系统的线路通常用铜芯绝缘导线铺设，考虑到防火、防爆以及化学性腐蚀等因素还需要对这些照明线路采取保护措施，如增加水煤气光管、线槽等。在应急照明设备中，通常包括安全照明以及疏散照明等，照明度应大于正常照明度，应急照明时间大于180min。

2 吊车系统和消防系统的配电

在油田生产厂房中，存在很多车床、钻床、施压装置以及油气管线等，为了满足生产连续性以及设备管具的运输检修需要，在厂房内多设置了吊车系统，吊车重量大，数量多。所需导线选取绝缘式安全滑触线，小型电动葫芦设备可以选取软导线供电。依照设计规定，变压器的低压母线值起重器的电压损失不得超过额定电压的15%，一般起重机内部电压损失为2%～3%，但是在实际工作中内部电压损失通常为5%，因此在配电设计中需要与起重机厂家及时沟通，明确内部损失的实际情况。

在火灾自动报警系统的配电设计中，需要采用电缆穿管，保护层的厚度应大于30mm。在空气中敷设通信绝缘导线时，在其外包装正上方需要涂抹防火材料，总线系统的干线应敷设于耐火电缆桥架内。

在消防水泵的配电设计中，供电电源一般由配电干线、配电支线等组成，电源应采用自投方式。在生产基地中防排烟装置主要包括防火阀、排烟机以及送风机等，送风机需要采用耐火电缆埋地敷设，排烟机通常设置在电气竖井内[1]。

3 配电网设计

结合油田基地未来的扩展计划，依靠电力线路铺设通信电缆，同时形成辅助功能，配电网线路的系统连接如图1所示。配电网系统包括配电主站、配电终端以及配电子站三部分，配电主站的任务主要是负责管理和控制，完成整个配电系统的汇总工作；同时整理分析接收数据，实现电量信息共享等功能。配电子站处在中心环节，主要任务是接受并放送信息，实现采集出线开关动作，为馈电自动化奠定基础[2]。配电终端主要的功能是数据的采集和控制执行，同时还具备了数据传输等功能，能够对系统设备进行检测，实现信息反馈。

图1 配电网系统接线

通信设备的配电设计依照整个通信系统的功能需求分为三个层次，考虑到电力调度中心和中心变电站的系统通信在生产中已经实现，因此配电网主站和配网子站的配合需要在原来的线路上进行，以节省建设费用。依照设计需要，现场终端和配网子站应具有自愈功能，为了实现后期配电网的自动化设计和功能扩展，采用光纤通信方案。具体而言，先在每个分段开关FTU单元处加装光modem，使公网和调度中心具有相同IP的主机服务器，在配电变压器TTU单元增加GPRS通信模块。目前开发的配电网通讯方式均是采用总线型连接，数据包传输功能由专用的通信芯片完成，采用屏蔽双绞线来作为通信媒介。目前我国变电站使用的产品以及通信规则还没有统一，单元层装置和上位机之间的数据交换采用援助系统通信规则，应用数据式传感器分别测量电压。

环路通信的配置在物理层次结构上与管线通信方式类似，但是从环路角度来看，其他各联络站只有通过软件层才能成为联络主站。为防止光纤终端设备出现故障而出现通信中断，采用双光纤自愈网的设计结构。

主站系统包括数据库服务器、监控业务台以及前置机等设备，系统将服务器、前置机等网络硬件设备同时装设双网连接结构，提高了数据传输的安全性；并采用太网结构，支持双控制器以及热插拨硬盘，以提高系统的可靠性和硬件扩展能力。配电网自动化终端设计采用低频载波技术，包括电量综合知识分析仪、GPRS网络服务通信网、管理主站系统以及用户抄表系统，基本段元是远程终端，依照监控对象的不同分为终端RTU、线路配电开关监控终端等。线路监控终端由于监控对象的不同，在实际的设计中还需要根据具体情况进行取舍，故障检测能够配合DAS主站完成设备的自动化故障管理。FTU采集的故障信息主要包括故障历时、电压值以及故障电流等，简化了保护设备的机械结构，在中性点非有效接地网中，能够通过检测单相接地故障确定接地点的位置。

馈线自动化（简称FA）能够快速地判断故障所在，把故障区段隔离出来，减少停电范围，是配电设计网主站一个子系统。FA系统可以分为远方遥控式和当地控制式二类，本文所论述的为生产基地的本地控制方式，由两部分组成，控制器主要是控制荷载电流的开断，变压器检测电压信号的变化。继电保护系统实现电网设备和二次保护线路的统一建模，最大限度地提供有效的信息，主要功能包括远程监视、专业管理，通信以及系统维护等功能。本文设计的配电网系统经过油田生产基地的试运行，收到了很好的应用效果，能够解决电能输送不稳定的问题，实现了三遥功能以及数据的实时传输和处理功能。在电力安全方面，对于故障类型和故障分析能够做出充分的论证，对电网出现的故障采用了SCADA技术进行处理，提高了工作效率，可保证油田的正常生产。

[1]张小宁．胜利油田配网自动化数据采集终端装置的研制与应用[J]．电气应用，2009，28（10）：24-27.

[2]徐燕君．油田矿区生产基地消防用电设备的配电设计[J]．油气田地面工程，2013，32（6）：94-95.

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.040