中缅原油管道马德首站大容量稳压技术应用研究

刘月东

（中国石油集团中油国际管道中缅油气管道项目马德岛皎漂管理处，北京 100020）

1 前言

马德首站是中缅原油管道的起始站，建设位于缅甸西海岸皎漂县马德岛上，当地气候为典型的热带海洋性气候。目前已建成投产，且属于对连续性生产要求很高的输油站场，站场目前供电方式为外电系统和发电机供电两种模式，其中外电系统为主，发电机供电为备用。经过1年多来的统计，马德首站已因供电瞬间波动导致停输10余次。查询相关文献，这种电力系统在运行过程中，由于外部线路受到雷击、瞬时短路等故障或企业内部电网相邻线路短路故障、大型电动机起动等原因，会造成电压瞬间较大幅度波动后恢复，这种现象通常称为“晃电”。

根据马德首站现场实际观察结果来看，首站晃电的表现形式主要为两种：第一种为瞬间线电压（用户端变频器）低至180V左右，持续超过0.4s，最终导致变频器停机，但又在极短时间内恢复正常；第二种为电压波动，在1min中内出现多次电压降低、升高（且幅度较大）的现象。

一旦发生晃电，马德首站给油泵机组、输油主泵机组电机变频器受保护停机，进而站场停运，最终导致整条输油管线停输，给企业造成巨大损失。因此，大容量的稳压系统对提高生产收益、降低风险成本，具有深远的意义。

2 系统容量确定

根据现场事件观察及分析，并仅从保证生产的角度出发，受晃电影响最大的为站场给油泵机组以及输油主泵机组。两种设备主要电机均由变频器进行启停控制，在受到晃电时，变频器保护停机。

马德首站目前主要设置安装有3台输油主泵机组、3台给油泵机组，查看各设备电机额定功率计算，故马德首站大容量稳压系统至少需要满足950kW。

3 大容量稳压系统

3.1 VCS电压稳定控制系统

3.1.1 工作原理

VCS系统主要由旁路开关、SCR静态开关、隔离变压器、IGBT逆变器、IGBT直流变换器、储能元件（电池或超级电容）等组成，该系统通过实时检测负载侧电压值，当发生电压暂降时逆变器产生一个合适的补偿电压注入系统，保证输出端电压稳定。如图1所示。

图1 VCS系统原理图

3.1.2 工作模式

在市电正常时，该系统工作在旁路状态，并实时检测负载侧电压。

当电网电压发生电压暂降或系统发生短时中断，影响负载侧电压时，立即切换为逆变器工作状态，通过超级电容或电池向系统供给电压，保证负载侧电压稳定，始终工作在要求的电压范围内。

当电网电压恢复后，负载侧电压重新恢复到旁路状态，并且对储能元件进行充电，以备下一次使用。

3.2 DVR电压稳定控制系统

3.2.1 工作原理

该系统主要由整流器、储能装置和逆变器、滤波单元、变压器等组成，通过在系统与符合之间串联注入幅值和相位可调的电压，来保证敏感负荷的电压受到系统电压扰动时仍可保持在可接受的范围。如图2所示。

图2 DVR系统原理图

3.2.2 工作模式

在市电正常时，系统工作在旁路状态，并实时检测负载侧的电压，并将输出电压与变压器设定值进行对比，通过储能单元及变压器进行电压补充。

3.3 Delta 转换在线式UPS系统

3.3.1 工作原理

该型UPS系统主要由静态旁路开关、DELTA变压器、DELTA转换器（AC/DC）、逆变器（DC/AC）、储能电池等组成，该系统是利用小功率的Delta变换器经过位于主供电通道上的补偿变压器对不稳定的市电电源执行Delta数量级电压调整的电压补偿型的交流稳压电源。如图3所示。

图3 Delta 转换在线UPS系统原理图

3.3.2 工作模式

在正常情况下，主逆变器调节系统输出电压，将输出电压与电压基准值比较，根据误差进行PWM调节，稳定系统输出电压。在市电异常时，通过电池，再经过逆变器DC-AC进行补充（类似UPS）。

3.4 UMD工业驱动不间断电源系统

3.4.1 工作原理

该系统是由变频器、整流器、逆变器、充电器、直/直变换器、蓄电池、直流快开关、闭锁二极管、交流检测器等主要部件组成。利用UMD的直流供电系统将直流电送入变频器直流端口，保障变频器直流母线的电压稳定，从而保证变频器的正常输出。

3.4.2 工作模式

在交流电源正常情况下，变频器由交流接入口输入，UMD内直/直变换器空载运行，并将电池电压变换为与变频器直流端口相匹配的直流供电电压，送至快速开关二极管的输入侧备用，此时，闭锁二极管关闭，变频器不从DPS获得能量。

当交流电源突然晃电时，DPS内的交流检测器检测到输入交流变化后，快速导通，将直流电送入变频器直流端口，保障变频器直流母线的电压稳定，从而保证了变频器的正常输出。当交流电源恢复正常后，UMD蓄电池退出工作，同时，充电器给蓄电池补充充电。

4 四种系统的优缺点比较

根据设备原理及结构，分析上文四种系统的优缺点，如表1。

表1 四种系统优缺点比较

5 结语

目前，随着电力技术的发展，针对电力系统设备大容量稳压技术日新月异，本文讨论的四种大容量稳压技术各有特点，分别适用不同的现场情况，均能起到良好的效果。而针对特定的马德首站现场实际情况来看，考虑当地社会依托、电力质量以及站场设备设施现状，建议使用VCS电压稳定控制系统，并选用超级电容的储能元件。