电气智能化在气田专线改造中的应用

凌岗 苏龙龙

由于华北分公司油气田电网的建设刚刚起步，新设备及新技术的应用明显落后于地方电网。针对油气田企业用户如何通过对已有的线路进行升级改造，来保障电网运行的可靠性、稳定性，降低电网运维的难度和成本，是本文研究的主要问题。

1.大牛地气田电网现状

1.1气田简介

大牛地气田地处陕西省榆林市榆阳区、神木县与内蒙古自治区伊金霍洛旗、乌审旗交界地区，范围涵盖2省（区）4县（市），是华北分公司天然气勘探开发主要区块，2014年产能为40×108m3，2015年将达到44×108m3，是中石化重要的天然气产区之一。

1.2气田供电线路现状及特点

大牛地气田供电线路以10kV线路为主，从乌审旗境内呼吉尔特35kV变电站出两条10kV专线供电，采用高供高计。一回线长度62.14km供电总容量5335kVA，实际最大负荷2200kW；二回线长度14.78km，供电总容量840kVA，实际最大负荷400kW。其余区域均就近接入当地农网，采用高供低计，线路总长73.97km，供电总容量4840kVA。2013年底，华北分公司自建大牛地气田110kV变电站正式投运，此变电站为末端站，采用两台110kV/10kV容量40000kVA主变，设计最大负荷30000kW，主要为塔榆增压站增压扩能及首站基地提供稳固的电力保障。由于气田的滚动开发，站点的定位无法做到提前规划，导致供电线路点多面广；各站点负荷较小，均设有为柴油发电机组为备用电源，随着地方电网逐年建设及服务质量提升，气田电网较以前相对稳固，供电可靠性得到进一步提升，短时间停电对气田生产影响较小；由于跨区域供电，协调难度大、投资大、后期运维成本大等特点，故没有必要自建电网，就近接入农网可满足正常生产需要。本文研究的主要是具备智能化改造的乌审旗境内的一、二回专线，见图2-1。

图1 乌审旗一回线线路图

1.3乌审旗一、二回线详细情况

到2014年底，乌审旗境内共有集气站18个，生活值班点7个，净化厂3个，污水处理厂和火工品库各1个（见表2-1），生产、生活全部依靠两条专线供电。一回线线路长，分支多，且分支采用隔离刀闸控制。由于气田位于毛乌素沙漠，属高雷暴区，2014年因雷击导致过流保护、小电流接地、避雷器击穿、瓷瓶漏电等各类全线停电共计26次，加之沙漠植被密集，沙丘起伏较高，故障巡线只能采用徒步逐杆的方法排查，效率低下，抢修时间长，导致备用发电机组燃油量大幅增加。由于受地方供电部门限制，停送电均要辦理工作票，流程复杂、协调周期长，另刀闸不能带负荷停送电，拉分支线路均需要全线停电，给维护带来很大不便，造成油料及车辆使用费用增加。

2.智能真空断路器的功能和技术特点

（1）断路器的分、合闸操作可采用电动操作、就近遥控或远方遥控操作；（2）断路器装设两相或三相电流互感器以及专用零序电流互感器，用来监测过电流、短路、接地等线路故障信息，并给智能控制器提供电流采集信号，能及时切除故障；（3）断路器带三相联动的隔离开关，在隔离开关分闸状态下有明显的可见断口，具备与断路器本体之间的防误操作连锁装置，只有在隔离刀完全合闸或完全分闸时才可操作断路器，提高安全可靠性，并连装避雷器支柱绝缘子，维护方便；（4）断路器配套使用的智能控制系统集保护、控制、测量、开关量监测等功能于一体，能够实现对电压、电流、零序电流、开关状态等信息的实时监测，具有短路保护、接地保护、自诊断以及报警等功能，故障判断响应速度快，能快速将故障隔离，避免事故范围扩大，提高线路供电可靠性。

3.升级改造方案分析

考虑在沙漠地区，机械施工不便，农协难度较大，赔偿费用较高等特点，对原有线路进行简单的改造，不增加电杆及通讯线路，实现三段电流保护、小电流接地、远程遥、监控等功能；后台计算机放置在大牛地气田110kV变电站内，变电站值班人员可实时监控线路运行情况，真空智能断路器选用郑州凯特智能电气有限公司生产的户外永磁智能真空断路器，产品型号为ZW31-12/D630-20（这也是中石化与河南油田水电厂做智能配电网科研项目时选用的设备）。考虑一回线线路长，分支多，安装4台（拆除耐张杆过流引线后进行安装），安装位置如图2-1（绿色数字编号1-4），1号开关安装在变电站出口第一基耐张杆，保护整条线路，2号开关保护5、15、16号气站分支线路，3号开关保护最长的10、13、25、33号气站分支线路，4号开关为主线路末端，保护后级站点。保护定值设定遵循逐级保护，不越级保护的原则，大小关系如下：变电站>1号断路器>2号断路器；变电站>1号断路器>3号断路器；变电站>1号断路器>4号断路器。二回线距离较短，分支少，只考虑在变电站出口第一基耐张杆安装1台用来保护二回线全线。考虑全线铺设光缆，施工难度大、投资大，工作周期长，协调难度大等问题，采用4G通讯，智能开关安装4G通讯模块，安装当地信号比较稳定的中国移动、中国电信移动通讯卡即可。

4.升级改造的意义

升级改造后，乌审旗一、二回专线供电可靠性提高，特别是一回线，出现故障后，能迅速切除故障线路，其他线路正常运行；检维修机动灵活，不需全线停电即可进行故障线路的维修工作，减少与地方部门的沟通协调时间，快速恢复供电；通过后台实时监控线路运行情况，发现问题后，后台自动报警，110kV值班人员即可发现问题，由原来的走流程汇报的被动式工作，变为主动式工作，可实时监控记录线路运行情况；故障点易判断，分段跳闸后，减少巡线时间，同时缩短了维修时间，降低劳动强度，综上所述，乌审旗一、二回专线安装智能开关的安装将会起到及其重要的作用，能够确保供电可靠性，同时减少工作中的安全风险，节约了运行和维护成本。

（作者单位：中石化华北油气分公司油气生产支持中心）