第6代深水钻井平台配电系统黑启动的应用

黄玉泉

摘 要：本文对第6代深水钻井平台配电系统的黑启动（Black out Restart）进行了介绍。黑启动（Black out Restart）应用于平台配电系统全部失电或部分失电情况下，黑启动（Black out Restart）控制系统自行恢复配电。

关键词：配电系统 黑启 Black out Restart

中图分类号：TE951 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0025-01

第6代深水钻井平台是以动力定位系统实现平台定位的，平台的定位动力来源于主配电系统。如果平台主配电系统失电，平台将失去控制而漂浮在海面上。由于钻井平台作业的各种可能性，平台失控将造成各种不可预期的后果。因此为了避免平台失去动力失控，平台配电系统的电站管理系统设计了一套黑启动程序。即当平台电站主母排全部失电或部分失电后，系统会发出黑启动命令运行所有待命的主机启动并自动并网，并且要求从黑启动发生到推进器投入使用必须在1min左右完成。

1 黑启动类型及触发

深水钻井平台主配电系统一般有4个独立的母排，因此黑启动分为全船黑启动和部分黑启动。全船黑启动指的是平台所有的母排都已经掉电，即已经全船停电，PMS开始执行全船黑启动程序恢复平台供电。部分黑启动则指的是一个或多个的母排掉电，而平台尚有正常带电的母排，PMS开始执行部分黑启动程序恢复掉电母排的供电。在平台主母排出现掉电（Black out）的情况下，所有的馈电开关及联络开关都会因为低电压而自动分闸。PMS通过Swbd Black Out relays 和主机高压开关没有合闸两个与逻辑的关系来判断是否发出黑启动命令，如果只有Swbd Black Out relay触发和主机高压开关依旧合闸，也不会发出黑启动命令。Swbd Black Out relay是通过安装在母排上的母排电压互感器及零电压传感器的逻辑来判断的。

当PMS发出黑启动命令时候，PMS会分别发出命令去启动所有可用的主机和主机黑启动气动泵，然后按照PMS中的黑启动程序一步一步地恢复平台供电。

2 黑启动中的气动泵的应用

为实现黑启动，每一个主机都配备了一个气动泵，气动泵的作用是在主机燃油预供泵失电的情况下保证主机燃油的供应。这些气动泵气源由一个来自UPS供电的电磁阀控制。为维持主机运行或允许所有备用主机的紧急启动，这些气动泵仅期望最多运行2～5 min。但是通常仅需要运行30～40 s，然后480 V配电板重新恢复了供电。

在以下情况，黑气动泵因自动启动。

运行主机的燃油预供泵因过载，故障，ESD原因等跳闸。

运行的燃油预供泵在泵未停止或故障报警出现燃油压力低低报警。

DG MCC进线开关跳闸或运行主机出现黑启动。

如果母排只有一台主机在线，没有ESD信号情况下出现零电压/死排。

3 黑启动的顺序

电站管理系统从主配电板上获得失电的黑启动信号以后马上送出启动指令给每个属于该主配电板的发电机，发电机将按照自己的standby序号启动并且马上合闸到主配电板上。电站管理系统保证在同一时刻每个主配电板分段中只有一台发电机启动，以免再次过载跳闸。当主配电板得电以后，系统会继续合闸下一级设备的馈电开关，低压配电板得电后会自动送电给马达控制中心，马达控制中心一旦得电，主机辅助系统和推进器辅助系统将自动运行。接着推进器的驱动将会自动启动，推进器马达迅速投入使用，前提是在黑启动发生以前该推进器是运行的而且没有其他的互锁。电站管理系统系统为不同的设备（推进器、变压器）在黑启动之后的启动设定了不同的启动时间顺序，从而避免了设备同时启动又造成一次过载的发生。黑启动过程同时，应急发电机自启动为应急配电板供电。

4 黑启动的注意事项

PMS在配电板失电时候发出黑启动指令，此时会将预滑油的低压报警屏蔽5 min。在主配电板失电时，Standby模式下的发电机和在失电前在线的发电机都会尝试启动以复供电，如果在发电机分闸10 s内收到配电板失电的信号，该发电机被认为是失电前在线发电机。发电机在意外跳闸或停机后会进入BLOCK状态，这时需要复位，它便自动将standby序号设为1，这时ICMS将使该发电机和其他在待命状态的发电机进入自动的启动并合闸的程序。MCM（柴油机主控制板）将会确保只有符合启动条件的发电机进入启动程序；如果有严重的故障发生在该段配电板，但是没能造成永久的发电机锁定，该开关将执行合闸，如果合闸在10 s内没能成功，主开关合闸将会被锁定。但是母排连接开关还是可以手动进行合闸；大负载控制功能在黑启动时将被关闭，从而容许在只有一台发电机在线的时候能合上馈电开关，之后该功能必须手动的启动。BLACKOUT启动时，正常启动信号将会被抑制。

5 黑启动的特点

黑启动与平常的瘫船启动不同的特别之处在于黑启动能够让所有无故障的主发电机启动3次，短时间自动连接母排，使设备恢复供电，断电前是运行的设备，恢复供电之后仍保持运行状态，操作者无需进行任何操作，只在操作旁边待命，观察恢复过程，因为电站管理系统会按预先设定的逻辑顺序控制设备自动合闸，运转。

6 结语

本文所介绍的深水钻井平台配电系统的黑启动，来源于我国第一座第6代深水钻井平台海洋石油981。该平台已经投入使用2年多，顺利高效为中海油，哈斯基，中石油等客户完成了作业。深水钻井平台配电系统的黑启动研究，将为我国大型钻井平台产业化奠定应用基础。

参考文献

[1] Kongsberg Functional Design Document Power Management Systeendprint