发变一体化供电方式在海洋石油平台上的应用

崔朋朋，余俊雄，葛 勇，彭湘桂，张绍谦，张海兵

(中海油能源发展采油服务分公司 天津300452)

1 研究概况

也易触发透平机组本体保护停机。

渤海某海上石油平台电力缺口达4 MW，造成生产油井限产，每天损失产量近400 m3。为了解决平台电力缺口，拟将陆地的旧T60透平机组搬迁至海上平台。但是海上平台电网电压为10.5 kV，而该透平机组发电电压为3.3 kV。为了解决电压不一致的问题，提出了2种方案。其一，改造T60机组的绕组线圈，但这会导致机组额定容量下降30%，鉴于T60机组额定容量仅为4.8 MW，下降30%将不能满足海上平台电力缺口。其二，按照常规设计，在发电机下口配置开关，开关下口配置变压器(图1)。

若采用图1方案，因变压器容量为6300 kVA，而发电机的额定容量为4800 kW。变压器空载合闸时最大励磁涌流将达到额定电流的6～10 倍，过大的励磁涌流将对电网及发电机电压的稳定产生较大的影响，不仅变压器上口的开关保护易动作无法合闸，

2 方案分析

通常在变压器旁边放置一个小容量预充磁变压器，来解决励磁涌流问题，但海上平台没有放置充磁变压器的空间。第二种方案是在变压器下口开关处配置涌流抑制器，通过变压器断电时电压的分闸相位角获知磁路剩磁的极性，当下一次合闸时选择与其相近的相位角，就能避免变压器铁心磁通的突变产生励磁涌流。但这在首次变压器启动充磁时无法实现，所以这种方案也无法解决问题。

为此提出第三种方案：利用发变组单元供电方案解决变压器的预充磁问题，在发电机的下口不配置开关，直接连接输电变压器，利用发电机启动过程零起升压实现变压器的预充磁(图2)。经过比选采用第三种方案为当前平台最实用的方案，既能解决发电机与主网不一致问题，同时节省了一面盘柜的空间，实现了发变一体化保护功能。

图2 发变一体化预充磁Fig.2 Integrated pre-magnetization of generator transformer unit

这样直接利用发电机启机充磁过程，从而实现变压器的预充磁，在发电机电压建立过程中变压器逐渐加压，此时基本无励磁涌流。

3 发变组供电方案保护开关配置

3.1 常规设计

按照常规设计，发电机的下口配置保护开关，发电机的逆功、失磁等保护均设置为下口开关处。变压器的差动、过载等保护放置于变压器下口开关。变压器与发电机的保护分开进行设置，如图3所示。

图3 发电机变压器常规保护设置Fig.3 Conventional protection setting of generator transformer unit

3.2 发变组保护开关设置

发变组供电设计中发电机的下口没有保护开关，那么发电机的所有保护无法放置于下口开关，只能将发电机与变压器的保护同时放置于其下口开关，如图4所示。为了实现发电机与变压器一体化的差动保护，利用发电机中心点CT，与开关柜上口CT 实现整体的差动保护。

图4发变一体化保护设置图Fig.4 Integrated protection setting diagram of generator transformer unit

4 结语

此次发变组供电方案的设计应用案例，是中海油在海上石油平台的首次输配电应用，同时也是SOLAR 透平厂家在全球范围的首次发电机应用。这一方案的实施既解决了海上平台空间狭小无法布置开关柜的问题，又实现了下口变压器的预充磁，经过多次机组零起升压证明，此方案有效解决了变压器励磁涌流问题，对于后期海上平台以及大型船舶在机组改造以及项目扩建上具备很好的推广应用价值。