并联电抗器在长距离海缆供电中的应用

张清伟

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057）

并联电抗器在长距离海缆供电中的应用

张清伟

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057）

海洋石油开发中一般在中心平台设置电站，通过海底电缆给井口平台供电，随着开发规模不断扩大，长距离海缆应用越来越多，有些海缆长度达30km。海缆空载或轻载合闸瞬间线路电容充电功率很大，导致海缆末端电压升高，严重时会损伤或击穿海缆；文昌13-6项目在海缆末端平台设置并联电路器，与海缆直接连接，补偿长距离输电线路的容性充电电流，抑制工频过电压，保证线路的可靠运行，达到海缆保护的目的。

海缆；并联电抗器；过电压

Abstract：Offshore oil is usually installed in the central platform power station，through the submarine cable to the wellhead platform power supply，with the development scale continues to expand，more and more long-distance cable applications，some cable length of 30km.Cable submarine no load or light load closing moment Line capacitor charging power is very large，resulting in submarine cable terminal voltage increases，serious damage or breakdown of the submarine cable；this project（Wenchang 13-6 project）in the submarine cable terminal platform Parallel circuit breaker，direct connection with the sea cable to compensate for longdistance transmission line capacitive charging current，inhibit the power frequency over-voltage，to ensure reliable operation of the line to achieve the purpose of submarine cable protection.

Key words：sea cable；parallel reactor；overvoltage

海洋石油平台供电的一大特点就是集中供电，即在中心平台设置发电机组，通过海底电缆供电至附近井口平台。随着周围边际油田的开发，海洋石油规模不断扩大，长距离海缆供电情况也越来越多。海上油田群电力系统与陆地电力系统有着很大的区别，海上油田群电力系统一般采用单电源供电系统，整个供电系统比较薄弱，容易受到各种因素的干扰，供电可靠性得不到保障，同时，电力通过长距离海缆传输到各个井口平台，长距离海缆的投切等操作和运行情况给电力系统带来了一系列问题，尤其是空载或轻载合闸瞬间海缆末端电压升高过大，严重时会损伤或击穿海缆，而海缆的投资、维修成本高、维修周期长，这些都严重影响油田的安全生产。

文昌13-6油田属于传统的边际油田开发，海洋石油116电站通过海缆给文昌19-1平台和文昌14-3平台供电，文昌14-3平台通过18km（26/35kV电压等级）给海缆文昌13-6平台供电。考虑到18km海缆长度较长，通过在文昌13-6平台设置1台干式铁芯并联电抗器与18km海缆直接连接，抑制系统末端电压升高和工频过电压的产生。

1 并联电抗器作用

空载电缆线路中存在电容效应，引起线路末端电压过高，线路越长，线路等值电容越大，同时线路末端工频电压升高的越大，除此，还可能会引发线路供电损耗大，同期困难等问题。并联电抗器主要作用如下：

1）减轻空载或轻载线路上的电容效应，以降低工频过电压。输电线路上的损耗有线路电抗产生的感性无功消耗和线路对地电纳产生的容性无功损耗（又称充电功率），充电功率与线路的电压平方成正比。在高压线路上这部分功率就很大并有可能超过线路本身电抗所消耗的感性无功，尤其是线路轻载时，负载及线路本身的感性无功消耗小于其对地电纳产生的充电功率就会产生线路末端电压升高的情况，使线路首端电压高于电源电势，这也会造成工频过电压。为限制工频过电压，在线路末端安装并联高抗可以抵偿线路的部分或全部充电功率，从而降低线路的过电压水平。

2）改善长距离输电线路上的电压分布，在线路末端设置并联电抗器可以补偿线路部分或全部对地电纳，减小线路与外部系统的无功交换。

2 并联电抗器原理

并联电抗器原理主要是利用电感线圈的电磁感应原理，即导体通电时周围一定空间内会产生磁场（电感），其具有抑制电流变化的作用。单条长直导体的电感较小，所产生的磁场不强，把大量的导线制作成螺线管形式，同时在螺线管中插入铁心，增加磁场的效应。把具有电感作用的绕线式的静止感应装置称为电抗器，其结构主要是由铁心和线圈组成。

电抗器又分串联电抗器和并联电抗器，串联电抗器的主要作用是抑制高次谐波和限制合闸涌流，防止谐波对电容器造成危害，避免电容器装置的接入对电网谐波的过度放大和谐振发生。并联电抗器，一般接在超高压输电线的末端和地之间，常用于无功补偿作用。

3 工程方案

文昌13-6平台供电由文昌海上油田电站经18公路海底电缆提供，海缆从导管架上来后经海缆箱进入35kV高压盘，高压盘再经变压器到400V低压盘给各设备用户供电。35kV高压盘共3面，分别是海缆进线柜、电抗器柜和变压器柜。在文昌13-6平台海缆进线柜和电抗器出线柜都为35kV高压柜，采用母排连接，合分闸及保护等控制电源采用UPS。

具体操作程序为：海缆合闸送电前先把电抗器柜合闸（高压柜已设置联锁），让海缆实际与电抗器连在一起，然后再给海缆送电，补偿海缆的容性电流，抑制工频过电压，达到海缆保护的目的；同时，随着井口平台设备负荷的不断调整，电抗器对于轻载情况下的稳压有很大作用。

本项目采用顺特电气设备有限公司提供的树脂绝缘干式铁芯并联电抗器，硅钢片采用有取向优质硅钢片，外置IP23防水外壳，外壳采用高压静电喷漆，达到海上“三防要求”。配置1台多点智能温控器，检测绕组及铁芯温度探头，测温元件为PT100，控制点温度出厂时设定为90℃风机启动，80℃风机停止，140℃超温报警，150℃超温跳闸，并配置温控器故障、高温报警、超高温跳闸、风机启/停和RS485接口。该干式铁芯并联电抗器经过绕组电阻测量、绝缘电阻测量、耐压试验、电抗值测量、损耗测量等一系列出厂检验，得到中国船级社认可，安装调试后运行情况良好，海缆投切过程电压波动比较平稳，消除海缆中电容效应和对油田电网无功补偿效果好，有效降低电网损耗，提高输电能力。

4 结束语

海上平台长距离海底电缆中使用并联电抗器，不仅抑制投切海缆导致的工频过电压，同时对提高油田电网系统稳定性大有帮助，该做法值得推广。

Application of Shunt Reactor in Long Distance Submarine Cable Power Supply

Zhang Qing-wei

TN820.15

A

1003–6490（2017）09–0027–01

2017–06–10

张清伟（1981—），男，广东湛江人，工程师，主要从事海洋石油相关工程项目的技术及管理工作。