虛擬接地在海洋平臺(tái)伴熱系統(tǒng)中的應(yīng)用

仲躋峰+石作鋒

摘 要：海洋石油平臺(tái)的伴熱系統(tǒng)對(duì)于工藝管線及設(shè)備正常運(yùn)行有著重要意義。伴熱帶由于緊貼著管線敷設(shè)，具有很高的漏電風(fēng)險(xiǎn)，因此可靠的配電及保護(hù)電路設(shè)計(jì)顯得尤為重要。文章對(duì)目前海洋石油平臺(tái)的伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)做了簡(jiǎn)要介紹，并針對(duì)目前平臺(tái)上常用的IT供電系統(tǒng)，采用虛擬接地的做法做了進(jìn)一步的分析。

關(guān)鍵詞：虛擬接地；海洋平臺(tái)伴熱系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U674.381 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）30-0054-02

海上環(huán)境惡劣，特別是冬季，對(duì)于渤海地區(qū)而言，最低氣溫可達(dá)-20 ℃。在溫度極低的情況下，生產(chǎn)工藝流程可能會(huì)受到嚴(yán)重影響，還有可能發(fā)生石油凍凝，管線斷裂等現(xiàn)象。目前對(duì)于渤海地區(qū)石油平臺(tái)都設(shè)計(jì)了伴熱系統(tǒng)，對(duì)相關(guān)設(shè)備、管線進(jìn)行伴熱保護(hù)。

伴熱方式有熱水、蒸汽、電伴熱等型式，鑒于電伴熱有諸多優(yōu)點(diǎn)，目前電伴熱已成為海洋石油平臺(tái)伴熱的主流型式，其它伴熱方式都逐漸淘汰了。

1 電伴熱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

①電伴熱裝置簡(jiǎn)單，發(fā)熱均勻，溫度準(zhǔn)確，可遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

②可靠性高，具有防爆及全天候工作性能，使用壽命長(zhǎng)，傳輸無泄漏，有利于環(huán)保，不像蒸汽熱水伴熱會(huì)產(chǎn)生“跑、冒、滴、漏”，污染環(huán)境的現(xiàn)象。

③電伴熱節(jié)省材料。

④電伴熱伴熱效率高，能大大節(jié)約能源。

⑤降低設(shè)計(jì)、施工和維修費(fèi)用。電伴熱設(shè)計(jì)工作量小，施工簡(jiǎn)單、周期短、維護(hù)方便、日常維護(hù)保養(yǎng)工作量小。

電伴熱與蒸汽熱水伴熱周期費(fèi)用的一個(gè)簡(jiǎn)單比較，見表1。

2 設(shè)計(jì)方案

由于供電系統(tǒng)、成本控制等各方面因素的限制，以往項(xiàng)目有多種伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，有TN-S系統(tǒng)供電，有IT系統(tǒng)供電無專用變壓器、不配漏電保護(hù)開關(guān)等等，具體見表2，這些方案中有些不滿足相關(guān)規(guī)范要求，多少存在一些不合理的地方。通過一些項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以及進(jìn)一步的設(shè)計(jì)優(yōu)化，目前的系統(tǒng)設(shè)計(jì)顯得更加合理實(shí)用。

考慮到IT系統(tǒng)具有較可靠的供電穩(wěn)定性，目前海洋石油平臺(tái)低壓配電主要采用IT系統(tǒng)。根據(jù)《淺海固定平臺(tái)建造與檢驗(yàn)規(guī)范》及《海上固定平臺(tái)安全規(guī)則》的要求，目前海上石油平臺(tái)的伴熱、照明都有專用變壓器、配電盤供電。同時(shí)該規(guī)范還要求，用于電力、電熱和照明的絕緣配電系統(tǒng)，不論是一次系統(tǒng)還是二次系統(tǒng)，均應(yīng)設(shè)有連續(xù)監(jiān)測(cè)對(duì)地絕緣電阻的裝置，此裝置能在絕緣電阻異常低時(shí)發(fā)出聲或光的報(bào)警信號(hào)。為此目前海洋石油平臺(tái)的配電盤內(nèi)均布置有絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于系統(tǒng)內(nèi)接地故障監(jiān)測(cè)，同時(shí)每個(gè)伴熱回路由漏電保護(hù)開關(guān)控制（整定剩余電流值為30mA），具體設(shè)計(jì)方案，如圖1所示。

對(duì)于IT系統(tǒng)而言，由于變壓器中性點(diǎn)不接地，在出現(xiàn)單相接地故障的情況時(shí)，無有效的電氣連接，每個(gè)回路僅存在微小的等效分布電容的泄放電流，《工業(yè)與民用配單設(shè)計(jì)手冊(cè)》中低壓電纜的泄漏電流值，見表2，可以提供參考。

目前海洋平臺(tái)的伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)，伴熱電纜主要為3C*6 mm2電纜，每個(gè)回路電纜長(zhǎng)度在100 m以內(nèi)，即使考慮伴熱帶及盤柜部分泄露電流，泄漏電流值也還都是毫安級(jí)別的，這給漏電保護(hù)開關(guān)動(dòng)作的可靠性增加了很大難度。漏電保護(hù)開關(guān)的零序CT所監(jiān)測(cè)到的漏電磁通達(dá)不到設(shè)定整定值（30 mA）時(shí)，伴熱回路的漏電開關(guān)就不會(huì)動(dòng)作。

為了能可靠的對(duì)伴熱回路進(jìn)行保護(hù)，目前的設(shè)計(jì)方案針對(duì)IT系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，在電伴熱配電盤內(nèi)加裝電容，以三相電容（0.5μF）接地的方式設(shè)計(jì)，以獲取一定數(shù)值的單相故障接地電流如圖2所示。

根據(jù)計(jì)算，約為60 mA，使其達(dá)到>30 mA的剩余電流保護(hù)器（漏電保護(hù)器）動(dòng)作值，進(jìn)行電伴熱系統(tǒng)的單相接地保護(hù)。

因此，在伴熱回路發(fā)生單相接地故障時(shí)，通過接地電容的形式，可以增加一定的接地電流，提高了漏電保護(hù)開關(guān)動(dòng)作的靈敏度和可靠性，為IT系統(tǒng)的漏電保護(hù)提供了一個(gè)較為可靠的設(shè)計(jì)思路。

3 結(jié) 語

目前海洋平臺(tái)采用IT系統(tǒng)，配備專用變壓器給伴熱系統(tǒng)供電，同時(shí)安裝有絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并為每個(gè)伴熱回路配備了漏電保護(hù)功能，具備了可靠的保護(hù)性能。

同時(shí)，針對(duì)IT系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)伴熱盤做虛擬接地的做法，能較方便的解決了單相接地電容電流過小，漏電保護(hù)開關(guān)不動(dòng)作的情況，具有較好的使用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭宏，李艷.海洋工程中電伴熱的選型及應(yīng)用[J].中國(guó)海洋平臺(tái)，2002，

（3）.

[2] 李建球.海洋石油平臺(tái)電伴熱漏電保護(hù)電路設(shè)計(jì)探討[J].石油工程建 設(shè)，2011，（2）.

[3] 中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院組編.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北 京：中國(guó)電力出版社，2005.

[4] 海洋石油工程設(shè)計(jì)指南編委會(huì).海洋石油工程電氣、儀控、通信設(shè)計(jì) [M].北京：石油工業(yè)出版社，2007.