海上油气田岸电项目安全风险思考

单新新

引言

国内海洋石油FPSO或平台使用的电能，均是通过燃烧自发伴生气或原油的透平发电机供给。截至2018年，中海油渤海油田共有发电机组127台，发电机装机容量为1014MW，年发电量为47亿千瓦时[1]。目前，国内采油平台电力系统以孤岛形式建设，未形成全面一体化，若透平发生故障会影响整个油田电网稳定性;此外，大部分主机都是进口，技术、备件受外国技术保护，增加生产开发桶油成本。

1岸电项目风险评估

因国内油气田还未开展过岸电项目，无经验可循。此外，岸电海缆、海上变电站的火灾风险需进行风险评估。

1.1岸电海缆受损

从陆地开闭站电源引自国家电网的电源，通过陆地电缆送至海缆登陆点附近的陆-海电缆转换井，再通过海底电缆将电力输送至海上变电站平台，为海上平台进行供电。

以秦皇岛32-6区域岸电项目为例，海底电缆毗邻京唐港锚地，可能遇到船舶落锚、失控船舶拖锚的危害影响。根据海南电网的统计数据，海底电缆由外部损害引起的事故占82%，因内部或者系统原因造成的故障占10.75%，其中，船舶的抛锚和拖锚等锚害风险是海底电缆最主要的风险源[2]。

根据中国交通运输部的数据，唐山港口2020年的吞吐量为70260万吨，在全球排名第三，港口的锚地和航道中的船舶对秦皇岛32-6区域岸电项目的海底电缆也是一个挑战。

1.2海上变电站火灾

1.2.1海上变电站构成

海上变电站将变电站中的电气设备集中布置在采油平台上，变电站由上部钢结构、下部支撑组成。主要设备均布置在室内，每层甲板留有运输通道、电缆通道、巡视通道等。与陆上变电站相比，其不仅需要配备常规的一、二次设备，还需要抵抗海洋高盐腐气候侵蚀、配备站内新风系统并建立微正壓环境，以确保各系统的长期稳定运行。

1.2.2火灾隐患

海上变电站为钢结构平台，内部空间有限，各设备房间一般都根据设备需求的最小尺寸进行设计，如主变压器室、GIS室、开关柜室、二次设备室、电缆夹层等，散热条件较差，当出现短路、过负荷、变压器油温过高等情况时，容易引起火灾，且发生后极易蔓延，传播迅速。当火势较大时，钢结构受热变形并影响平台的结构强度，情况严重将导致海上变电站结构坍塌。2017年7月14日，国内某在建海上风电场所在海域发生强雷电天气，海上变电站35kV电缆发生爆燃，工作人员扑救未果后组织撤离，平台上19名工人情急下跳海求生，1人失联。因此，做好海上变电站运行过程中的火灾风险防控工作，显得尤为重要。

2岸电项目预控措施

2.1海缆风险

目前，采油平台均配备船舶自动识别系统（AIS），对海底电缆大范围海域内过往船舶进行全天候、全方位安全监控。通过AIS系统，对碰撞、禁航区以及偏航情况提前报警，采油平台通过高频对讲机呼叫船舶、或通过守护船进行提醒与驱赶。

2.2变电站火灾

海上变电站设置火灾探测报警系统、消防灭火系统等，变电站消防控制室与主控制室（或二次设备室）合并设置。

2.2.1火灾探测报警系统

海上变电站火灾探测报警系统主要配置火灾报警控制器、火灾探测器、手动报警按钮、声光报警器等设备。根据电气设备的布置，在不同保护区域配置不同类型的探测器或探测器组合。通常情况，在主变压器室、GIS室采用红外光束感烟火灾探测器;控制室、配电装置室、二次设备室等房间采用点型感烟+点型感温火灾探测器;主变及散热器、GIS设备等部位采用缆式线型感温火灾探测器;屏柜内部采用火探管式灭火设备，并将探测及灭火信号反馈至火灾报警控制器;蓄电池室等房间内设备采用防爆型[3]。

海上变电站为保证探测的准确性和防止灭火系统误动作，在每个保护区域内或设备上至少设置两只相互独立的探测器。

2.2.2喷雾式消防系统

目前海上变电站消防一般采用高压细水雾灭火系统。按照房间将变电站划分为若干个防护区，每个防护区设置区域控制阀箱，在阀箱处实现对相应防护区灭火系统的手动控制，在主控室和细水雾泵房实现对各防护区灭火系统的远程控制，并通过火灾自动报警系统联动各防护区实现自动灭火控制。

高压细水雾灭火系统由高压泵组、补水增压装置、区域阀组、不锈钢管路、高压喷头、喷枪及其配件等组成。高压细水雾系统用水量少、水渍损失少、灭火除烟效率高、隔热冷却效果好、电气绝缘性能好，有利于保护人员疏散和消防员灭火;系统压力高、管道管径小、布置及安装都较方便，比较适合用于布置紧凑的海上变电站[4]，性能优异、有利于保护海上变电站的安全。

2.2.3自身防火控制

防范海上变电站火灾，尤其需要加强变压器和电缆防火两方面的考虑。变压器由于体量巨大且充满油，海上变压器的防火是海上平台所有电气设备防火的关键，是保证平台整体安全的重中之重。近年来，通过采取高燃点的酯类变压器油提高变压器防火能力的应用呈现增长趋势，酯类油虽然不能完全消除变压器的火灾隐患，但可以很大程度的降低火灾发生的可能性，且其环保和降解性能大大优于一般变压器油，这也有利于海洋的环境保护。

电缆是火灾蔓延的关键设备，因此需根据实际情况统筹进行电缆防火等级的选择，必要时进行阻燃等级的提升，此外，还需在施工时加大对电缆防火质量的把控工作，确保电缆防火封堵隔断的作用。

3结论与思考

岸电项目通过改变原有海上采油平台用能模式，探索利用陆地大电网为海上油田生产供电，以提高发电效率，减少海上油气田能源消耗，削减海上CO2气体和污染气体的排放。本文对国内首例岸电项目的安全稳定运行分析可能存在的安全风险，并对各个风险提出相应的预控措施，并论述了人员技能提升的方法及建议，为今后海上油气田岸电工程提供了借鉴。

参考文献

[1]张强，高璇.海上油气田岸电一体化监控方案设计[J].电工技术，2020（23）：88～90+93.

[2]林雪倩，吴文庚.海底电缆全天候安全监控技术应用[J].中国电力，2018，51（5）：24-30.

[3]陈俊佑，姚春羽.海上风电场火灾自动报警系统设计[J].建筑电气，2021，40（02）：27-31.

[4]黄毅.风电工程海上变电站消防系统优化分析[J].水电与新能源，2018，32（09）：71-74.