淺談海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)配置

趙錦濤

摘 要：為了開采出海底油藏的原油和天然氣，可借助海洋平臺(tái)的工藝處理技術(shù)，將原油和天然氣在處理后，輸送到海面上。但由于開采環(huán)境的復(fù)雜性，以及油氣本身具有易燃易爆性，因此平臺(tái)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，直接關(guān)系到開采的質(zhì)量和安全。由此可見，海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)繼電保護(hù)配置具有一定的必要性，文章也將深入研討海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)繼電保護(hù)配置的具體方法。

關(guān)鍵詞：海洋平臺(tái)；電氣設(shè)計(jì)；繼電保護(hù)

1 海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)繼電保護(hù)配置的必要性

海洋平臺(tái)的電力系統(tǒng)，由于自然界、人為、設(shè)備本身等因素，可能會(huì)引起系統(tǒng)短路故障，譬如海水侵蝕后，系統(tǒng)絕緣表面受損，再如設(shè)備絕緣部分老化引起設(shè)備缺陷等。而在出現(xiàn)短路故障后，對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行和系統(tǒng)安全產(chǎn)生極大危害，因此我們有必要進(jìn)行海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)繼電保護(hù)配置。

1.1 設(shè)備的危害性。短路故障后，局部產(chǎn)生的電弧火花，可能燒壞電氣設(shè)備，甚至產(chǎn)生爆炸。經(jīng)分析，主要是短路故障發(fā)生熱效應(yīng)，而熱量上升的幅度，與流經(jīng)短路位置的電流成正比關(guān)系，因此短路時(shí)的電流量增加，設(shè)備的熱量也會(huì)升高，即便設(shè)備一時(shí)間不會(huì)被燒壞，也可能因?yàn)闊嵝?yīng)而造成導(dǎo)體絕緣保護(hù)材料的老化，另外短路時(shí)快速增加的電流，也會(huì)產(chǎn)生具有沖擊作用的機(jī)械應(yīng)力，使得導(dǎo)體變形破壞。

1.2 系統(tǒng)電壓的影響。海洋平臺(tái)的電氣設(shè)備，需要在正常電壓的狀態(tài)下才能夠發(fā)揮運(yùn)行效果，而系統(tǒng)的短路故障，系統(tǒng)的阻抗能力降低，電壓也會(huì)隨著降到標(biāo)準(zhǔn)值以下，此時(shí)電氣設(shè)備的運(yùn)行將遭到破壞。譬如海洋平臺(tái)所使用的負(fù)荷電動(dòng)機(jī)，電磁轉(zhuǎn)矩維持電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，但電壓降低后，電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)動(dòng)速度會(huì)逐漸下降，因此系統(tǒng)故障導(dǎo)致電壓快速下降，電磁轉(zhuǎn)矩將無法繼續(xù)維持電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至造成電動(dòng)機(jī)的損壞。

1.3 其他的影響。一方面是系統(tǒng)的穩(wěn)定性，如果短路故障長(zhǎng)時(shí)間未能得以有效排除，距離故障點(diǎn)較近的并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)，會(huì)處于非正常的運(yùn)行狀態(tài)，另一方面是通訊系統(tǒng)的影響，主要原因是故障時(shí)電流不平衡，周圍通信線路會(huì)受到不平衡磁通的干擾，而出現(xiàn)局部失靈現(xiàn)象。

從海洋平臺(tái)短路故障造成的危害性可以看出，在平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)中配置繼電保護(hù)裝置具有一定的必要性，通過繼電保護(hù)的配置，能夠降低對(duì)設(shè)備的危害性，并減少對(duì)系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)穩(wěn)定性、通信系統(tǒng)等的影響。

2 海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)繼電保護(hù)配置的方法

為減少海洋平臺(tái)故障道路造成的危害性和負(fù)面影響，我們可以通過繼電保護(hù)的配置，為平臺(tái)電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行，提供較高水平的保障。而海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)繼電保護(hù)配置，要求在明確繼電保護(hù)配置基本要求的基礎(chǔ)上，分別從電力變壓器、電動(dòng)機(jī)、海纜、中壓電動(dòng)機(jī)幾個(gè)方面，研討繼電保護(hù)配置的方法。

2.1 繼電保護(hù)配置的基本要求

海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)，其系統(tǒng)安全運(yùn)行，與繼電保護(hù)裝置的配置合理性與否息息相關(guān)，同時(shí)也是根除故障隱患的關(guān)鍵，因此繼電保護(hù)的合理配置，必須滿足以下幾方面的基本要求：

2.1.1 可靠性要求。繼電保護(hù)裝置的作用發(fā)揮，體現(xiàn)在回路保護(hù)時(shí)的連接狀態(tài)等方面，在質(zhì)量保障方面，一方面需要提高裝置元器件的質(zhì)量水平，確保每個(gè)元器件都能夠在高強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下保持較長(zhǎng)的使用壽命，另一方面是便于裝置的維護(hù)管理，即回路接線盡可能簡(jiǎn)單，這樣在發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)時(shí)，就能夠在短時(shí)間內(nèi)找出故障隱患并予以快速排除。

2.1.2 選擇性要求。繼電保護(hù)裝置發(fā)出執(zhí)行保護(hù)命令后，可從電氣系統(tǒng)中選擇性切斷故障元器件，并保證尚未出現(xiàn)故障元器件的正常工作，以便將故障范圍盡可能控制在較小范圍內(nèi)，同時(shí)在切斷故障元器件后，可臨時(shí)裝設(shè)保護(hù)裝置，以后備保護(hù)故障元器件。繼電保護(hù)裝置選擇性要求的實(shí)現(xiàn)，還需要正確配合每個(gè)相鄰元件后備保護(hù)，尤其是在動(dòng)作時(shí)間設(shè)置方面，上級(jí)元件必須比下級(jí)元件長(zhǎng)。

2.1.3 靈敏性要求。繼電保護(hù)裝置的靈敏性，與靈敏系數(shù)、被保護(hù)范圍內(nèi)流過最小短路電流、裝置啟動(dòng)電流等參數(shù)均有關(guān)系，這些參數(shù)在繼電保護(hù)裝置合理設(shè)置后，就能夠以最快的速度為短路故障切除提供可靠依據(jù)，并做出斷路器跳閘等保護(hù)動(dòng)作。

2.2 繼電保護(hù)配置整定

根據(jù)繼電保護(hù)裝置的基本要求，海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)配置，應(yīng)該分別對(duì)主發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器、海纜、中壓電動(dòng)機(jī)幾個(gè)方面進(jìn)行整定計(jì)算：

2.2.1 主發(fā)動(dòng)機(jī)。首先是差動(dòng)保護(hù)帶比率制動(dòng)，以便在啟動(dòng)電流后，保護(hù)裝置不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作，同時(shí)通過整定最大的不平衡電流和最小的起動(dòng)電流，根據(jù)斜率、動(dòng)作時(shí)限、靈敏系數(shù)等，設(shè)置拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的制動(dòng)電流。其次是負(fù)序過流保護(hù)，按照躲開發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期允許的負(fù)序電流，設(shè)置負(fù)序過負(fù)荷警段和跳閘段，其依據(jù)為起動(dòng)電流和靈敏系數(shù)校驗(yàn)。再次是過流保護(hù)，一方面是限時(shí)電流速斷保護(hù)，另一方面是定時(shí)限過流保護(hù)，由動(dòng)作時(shí)限、可靠系數(shù)、返回系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行整定。

2.2.2 變壓器。變壓器保護(hù)整定，是保證電氣系統(tǒng)運(yùn)行正常和持續(xù)供電的關(guān)鍵，一方面是變壓器進(jìn)線，主要包括差動(dòng)保護(hù)、差動(dòng)速斷保護(hù)、定時(shí)限過流保護(hù)、負(fù)序過流保護(hù)幾個(gè)方面，相關(guān)參數(shù)取自于拐點(diǎn)制動(dòng)電流、可靠系數(shù)、返回系數(shù)、靈敏度校驗(yàn)等；另一方面是變壓器出線，重點(diǎn)提供電流保護(hù)、負(fù)序過流保護(hù)、過電壓保護(hù)、低壓保護(hù)、零序過壓保護(hù)，其中電流保護(hù)為重點(diǎn)，以母線流入為變壓器正向，以基波分量的有效值為基礎(chǔ)值，這樣就能夠減少故障對(duì)負(fù)荷的影響。

2.2.3 海纜。海纜的保護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，是在確定差動(dòng)起動(dòng)電流、拐點(diǎn)制動(dòng)電流之后，在動(dòng)作區(qū)范圍內(nèi)，規(guī)避故障最大不平衡電流，同時(shí)根據(jù)非周期性分量影響系數(shù)和電流互感器同型系數(shù)等，設(shè)置啟動(dòng)電流，以便躲過二次回路斷線，以此起到分相電流差動(dòng)保護(hù)的效果。至于過流保護(hù)，目的是在海纜發(fā)生故障后能夠準(zhǔn)確快速地切斷故障點(diǎn)，具體的做法是啟動(dòng)電流的整定，其中包括短路故障時(shí)最小短路電流、動(dòng)作時(shí)限等計(jì)算參數(shù)。

2.2.4 中壓電動(dòng)機(jī)。首先是熔斷器，具有電流速斷和反時(shí)限過負(fù)荷，在確定反時(shí)限過流保護(hù)裝置的起動(dòng)電流和電動(dòng)機(jī)的額定電流之后，整定計(jì)算負(fù)序電流氣動(dòng)執(zhí)行器，以此提供電流速斷保護(hù)的低定值。其次是綜合保護(hù)，包括定時(shí)限過流保護(hù)、負(fù)序過流保護(hù)、熱過負(fù)荷保護(hù)，在設(shè)置報(bào)警整定值、報(bào)警保護(hù)指令和跳閘保護(hù)指令之后，實(shí)現(xiàn)被保護(hù)對(duì)象的熱時(shí)間常數(shù)。

2.2.5 其他裝置。除了主發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器、海纜、中壓電動(dòng)機(jī)幾個(gè)方面的繼電保護(hù)配置，另外發(fā)電機(jī)過電壓保護(hù)、發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)、發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、低頻保護(hù)、過頻保護(hù)、熱過負(fù)荷保護(hù)、低阻抗保護(hù)、PT斷線監(jiān)測(cè)等，均為海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)繼電保護(hù)配置的重點(diǎn)，要求根據(jù)海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)本身的具體需求，針對(duì)性配置繼電保護(hù)，以此充分發(fā)揮繼電保護(hù)的功能。

3 結(jié)束語

綜上所述，海洋平臺(tái)的電力系統(tǒng)，由于自然界、人為、設(shè)備本身等因素，可能會(huì)引起系統(tǒng)短路故障，在出現(xiàn)短路故障后，對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行和系統(tǒng)安全產(chǎn)生極大危害，因此我們有必要進(jìn)行海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)繼電保護(hù)配置，因此我們需要通過繼電保護(hù)的配置，為平臺(tái)電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行，提供較高水平的保障。文章的研究，基本明確了海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)繼電保護(hù)配置的具體方法，但詳細(xì)的配置細(xì)節(jié)，要求根據(jù)海洋平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，以全方位滿足繼電保護(hù)裝置可靠性、選擇性、靈敏性等功能要求。

參考文獻(xiàn)

[1]董清鋒.電氣繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國(guó)科技博覽，2013，（36）：352.

[2]殷懌.電氣一次設(shè)備與繼電保護(hù)裝置匹配不當(dāng)引起的問題及解決[J].科學(xué)之友：下，2013，（10）：56-57.

[3]耿瑩，展煥東.淺談電氣主設(shè)備的繼電保護(hù)技術(shù)[J].中國(guó)科技博覽，2013，（29）：46.

[4]張戰(zhàn)永.繼電保護(hù)運(yùn)行模式在電氣保護(hù)中的問題及對(duì)策[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2013，（23）：60-61.