35 kV 橇装变电站在油田地面建设中的应用前景

大庆油田工程有限公司

随着油田的深入发展，地面建设的步伐不断加快。电力系统作为油田地面建设的重要保障部分，保质保量地快速投入并使用对整个油田的顺利投产起着不可忽视的作用[1]。目前，在油田实际生产中35 kV 变电站应用较为广泛，传统建设方式的变电站占地面积大，土建施工困难，施工周期长，设备材料运输困难，设备供货厂家多、协调管理难，工程差异导致很难实现标准化设计。

1 35 kV 橇装式变电站技术优势

1.1 标准化设计

35 kV 橇装变电站的所有橇体结构相似，设备通用性高，设计过程中对功能相同的橇体进行共性提炼，比照标准化、系列化、通用化原则设计，按照此种设计思路可形成35 kV 橇装变电站的标准化建设模式。随着油田的开发，油气产量具有不稳定性，需根据油气产量的变化调整系统的配套工程。由于橇装变电站使用时流动性高，可根据区域用电需求情况进行各区域橇装变电站的调配使用。

1.2 模块化预制

35 kV 橇装变电站的所有橇体及内部设备均为工厂预制、模块化生产，在出厂前进行设备的调试，装置运抵建设现场后，主要工作量就是将各橇体进行拼接以及各橇出线电缆的敷设，实现标准组装式施工，大大减少了现场施工的工作量。一般情况下，土建工作量约减少90%，设备基础约减少70%，缩短了整个工程的施工周期，建设周期一般可减少40～60 天。

由于橇体内设备主要包括35 kV 开关柜、6（10）kV 开关柜、电源柜以及控保柜等，内部电气设备连接及保护功能的连接，均以保证经济实用性及安全可行性的原则。所有橇内部的设备均为橇厂家统一供货、安装、调试，橇体组合遵循小型化、智能化的原则；内部设备配置遵循功能完备、布置紧凑、体积最小、维护方便的原则[2]。在保证电气设备安全距离的前题下，橇体的运输也是橇装变电站设计要考虑的重要因素，橇体长度、宽度及高度均不能超出国家对交通运输的限值[3]。橇装变电站与传统变电站相比体积缩小并且占地面积会大大减少，一般情况占地面积会减小30%～50%。

橇体底座采用优质“工”字钢焊接，内部主梁及辅梁采用优质槽钢焊接，橇体采用双层结构，内外墙板中间采用岩棉，对橇体起到保温的作用，装置耐火等级等同于砖混结构，性能达A1 级，以确保运行人员及电力设备的安全。橇体门制作采用专项工艺与防盗技术，防盗性能更好，检修人员更安全。电缆进出线采用专用电缆密封件，密封件可防水保温，有效阻止内外冷热空气对流传导，防止了小动物沿电缆通道进入带电间隔。

装置在完成橇体及连接件等标准化设计的基础上，可根据现场规模及占地等需求，采用多橇体组合式布置形式，分为单层水平拼接（图1）及双层立体拼接方式（图2）。

1.3 数字化管理

35 kV 橇装变电站的橇体内部设备不仅实现了变电站的综合自动化保护，而且也可实现变电站的数据上传至区域性的电力监控中心的功能，满足油田数字化建设的需要，实现变电站的无人值守，提高变电站数字化运行及管理的水平，为油气田电力系统集控中心的平稳运行提供可靠的数据支持。

图1 单层水平拼接形式Fig.1 Single-layer horizontal stitching form

图2 双层立体拼接形式Fig.2 Double-layer stereo stitching form

北方油气田应用35 kV 橇装式变电站主要面临的难题是高温、高寒、大风和沙尘对装置的影响。橇装内部采用一体化循环形式，外部壳体采用分层结构，多层面板填充防火隔热材料的方式增强橇体隔热能力；内部设置空调系统进行温度补偿；辅助机械排风系统进行调节。其中内部温度调节功能实现自动化控制，新风进气系统设置防水、防尘功能，可根据季节进行调整，确保设备安全稳定运行[4-8]。整个橇体内部包含橇内环境监控、消防报警与控制等功能单元，主要有安防、视频采集、温湿度控制、烟感、温感、火灾报警[9]。实际工程中可根据使用单位的需求、站场规模和重要性进行各种功能的选择配置及信号上传。

2 35 kV 橇装式变电站的构成

35 kV橇装式变电站主要包含35 kV及10（6）kV两个电压等级，电气包括35 kV 进线部分、主变部分、10（6）kV 馈线和综保系统部分等；橇体部分包括35 kV 开关橇、10（6）kV 开关橇和控制保护橇、电容补偿橇等。35 kV 橇装变电站的构成框架如图3 所示。

图3 35 kV 橇装变电站的构成框架Fig.3 Framework of 35 kV skid-mounted substation

35 kV 橇装变电站的布置方式与传统35 kV 变电站相比，布置方式灵活多样，各橇间采用电缆进行连接，可根据站场的需要和后期扩建的需求，综合考虑土地的可利用面积和投资的要求。在已建站场扩建时，也可根据实际情况采用部分橇体与原站场组合使用。根据工程的具体情况，35 kV 开关橇内一般可采用35 kV 充气式柜或35 kV 手车式开关柜；6（10）kV 开关橇内一般采用中置式开关柜。橇体的规格可根据站场面积及道路运输的要求采取拼橇的设计，拆分运输，现场再进行拼接。

3 35 kV 橇装变电站设计注意事项

（1）橇体顶部防水的设计。35 kV 橇装变电站的橇体采取工厂预制、现场拼接组装的形式，这种情况下橇体间的拼接缝防水问题在设计中要尤为注意，橇体一旦漏水，对整个装置的安全运行造成的影响不可忽视。设计中针对橇体拼接缝的位置要进行特殊处理，一般情况拼接缝处另焊接槽钢（背对背）局部突出橇顶，槽钢间打发泡剂，对接后上扣防水槽板，再用螺栓将槽钢与防水槽板固定。此种处理方式不但可以防止雨水直接渗入橇体内，而且也可防止冷热空气交替时产生凝露的滴入，有效地确保装置内设备的平稳运行。

（2）橇体土建基础的设计。一般情况，橇装变电站的基础大多采用地下深沟的形式建设，但随着油田开发的不断深入，有些开发区域属低洼地带，地下水位较高，传统的基础建设形式经常出现地下深沟内常年积水的现像，使电缆长期浸泡在水中，给生产安全带来隐患。在设计中要调整土建基础的设计思路，建议采用地面上橇体内电缆夹层的设计方案，此种形式完全避免了上述问题的出现，对整个装置的安全运行提供了保障。

（3）橇内设备抗电磁干扰的设计。由于装置内集成了高压设备、低压设备、控制保护及通信设备，因此有效降低电磁干扰对控制保护及通信设备的影响是装置智能化运行的重点。在设计中要采取必要的抑制和防护措施，确保系统的电磁兼容性。设计中，优化平面布局采取增大干扰源与敏感设备距离、增加物理屏蔽等方式降低电磁干扰影响。对连接线缆部分采用分盒走线方式物理分隔强弱电缆，柜内线缆采用屏蔽电缆等方式降低干扰影响。

4 与传统的35 kV 变电站对比

针对大庆油田第三采油厂某35 kV 变电站改造工程，在相同改造范围和设计标准的前提下，对35 kV 橇装式变电站与35 kV 传统变电站建站模式进行了方案的综合比较。

35 kV 橇装变电站各单元采用类集装箱式结构，占地面积小，结构紧凑，建设周期短，本站场占地面积为2 360 m2；电气一次、二次设备，通信、综保等后续设备维护服务等均由橇装厂家集成；装置采用模块化组装单元，实现装置及系统标准化、模块化；改造时租用临时变时间短，本工程租用期为2 个月；适用于变电站无人值守模式。其缺点是：橇内设备布局调整，操作流程需要操作人员重新熟练；由于橇体规格所限，橇内高压开关柜柜后通道受限，高压开关柜检修、维护需在室外进行。工程投资1 355.51 万元。

35 kV 传统变电站的建筑为砖混结构，在北方地区适宜有人值守；设备布置常规，操作沿续性好。其缺点是：占地面积大，建设周期长，本工程占地面积3 618 m2；整个变电站需要一次、二次设备各厂家的配合，设计、施工衔接环节不流畅，后续生产维修需协调多个设备厂家；改造时需租用临时变的时间较长，本工程租用期为4 个月。工程投资1 409.55 万元。

同规模下35 kV 橇装式变电站占地面积减少35%，工程改造投资降低4%（由于是老站改造工程，投资中土地费未计）。

5 结论

35 kV 橇装变电站采用工厂预制，现场仅有橇体基础设计，可缩短变电站的建设周期，有效减少变电站的占地面积，节约工程建设投资，完美契合未来油田地面建设理念，即标准化、模块化、数字化、智能化。由于橇体具有易于搬迁、可重复利用率高的特点，正在取代油田传统变电站的地位。基于橇装变电站流动性强的特点，在地面建设中可以充当临时变电站使用，更适用于区域用电负荷变化较大的区块。35 kV 橇装变电站的应用将会大大推动油田35 kV 变电站建设的标准化、数字化建设进程，在油田地面建设中具有广阔的应用前景。