海上油氣田岸電項目安全風(fēng)險思考

單新新

引言

國內(nèi)海洋石油FPSO或平臺使用的電能，均是通過燃燒自發(fā)伴生氣或原油的透平發(fā)電機供給。截至2018年，中海油渤海油田共有發(fā)電機組127臺，發(fā)電機裝機容量為1014MW，年發(fā)電量為47億千瓦時[1]。目前，國內(nèi)采油平臺電力系統(tǒng)以孤島形式建設(shè)，未形成全面一體化，若透平發(fā)生故障會影響整個油田電網(wǎng)穩(wěn)定性;此外，大部分主機都是進口，技術(shù)、備件受外國技術(shù)保護，增加生產(chǎn)開發(fā)桶油成本。

1岸電項目風(fēng)險評估

因國內(nèi)油氣田還未開展過岸電項目，無經(jīng)驗可循。此外，岸電海纜、海上變電站的火災(zāi)風(fēng)險需進行風(fēng)險評估。

1.1岸電海纜受損

從陸地開閉站電源引自國家電網(wǎng)的電源，通過陸地電纜送至海纜登陸點附近的陸-海電纜轉(zhuǎn)換井，再通過海底電纜將電力輸送至海上變電站平臺，為海上平臺進行供電。

以秦皇島32-6區(qū)域岸電項目為例，海底電纜毗鄰京唐港錨地，可能遇到船舶落錨、失控船舶拖錨的危害影響。根據(jù)海南電網(wǎng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，海底電纜由外部損害引起的事故占82%，因內(nèi)部或者系統(tǒng)原因造成的故障占10.75%，其中，船舶的拋錨和拖錨等錨害風(fēng)險是海底電纜最主要的風(fēng)險源[2]。

根據(jù)中國交通運輸部的數(shù)據(jù)，唐山港口2020年的吞吐量為70260萬噸，在全球排名第三，港口的錨地和航道中的船舶對秦皇島32-6區(qū)域岸電項目的海底電纜也是一個挑戰(zhàn)。

1.2海上變電站火災(zāi)

1.2.1海上變電站構(gòu)成

海上變電站將變電站中的電氣設(shè)備集中布置在采油平臺上，變電站由上部鋼結(jié)構(gòu)、下部支撐組成。主要設(shè)備均布置在室內(nèi)，每層甲板留有運輸通道、電纜通道、巡視通道等。與陸上變電站相比，其不僅需要配備常規(guī)的一、二次設(shè)備，還需要抵抗海洋高鹽腐氣候侵蝕、配備站內(nèi)新風(fēng)系統(tǒng)并建立微正壓環(huán)境，以確保各系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

1.2.2火災(zāi)隱患

海上變電站為鋼結(jié)構(gòu)平臺，內(nèi)部空間有限，各設(shè)備房間一般都根據(jù)設(shè)備需求的最小尺寸進行設(shè)計，如主變壓器室、GIS室、開關(guān)柜室、二次設(shè)備室、電纜夾層等，散熱條件較差，當(dāng)出現(xiàn)短路、過負(fù)荷、變壓器油溫過高等情況時，容易引起火災(zāi)，且發(fā)生后極易蔓延，傳播迅速。當(dāng)火勢較大時，鋼結(jié)構(gòu)受熱變形并影響平臺的結(jié)構(gòu)強度，情況嚴(yán)重將導(dǎo)致海上變電站結(jié)構(gòu)坍塌。2017年7月14日，國內(nèi)某在建海上風(fēng)電場所在海域發(fā)生強雷電天氣，海上變電站35kV電纜發(fā)生爆燃，工作人員撲救未果后組織撤離，平臺上19名工人情急下跳海求生，1人失聯(lián)。因此，做好海上變電站運行過程中的火災(zāi)風(fēng)險防控工作，顯得尤為重要。

2岸電項目預(yù)控措施

2.1海纜風(fēng)險

目前，采油平臺均配備船舶自動識別系統(tǒng)（AIS），對海底電纜大范圍海域內(nèi)過往船舶進行全天候、全方位安全監(jiān)控。通過AIS系統(tǒng)，對碰撞、禁航區(qū)以及偏航情況提前報警，采油平臺通過高頻對講機呼叫船舶、或通過守護船進行提醒與驅(qū)趕。

2.2變電站火災(zāi)

海上變電站設(shè)置火災(zāi)探測報警系統(tǒng)、消防滅火系統(tǒng)等，變電站消防控制室與主控制室（或二次設(shè)備室）合并設(shè)置。

2.2.1火災(zāi)探測報警系統(tǒng)

海上變電站火災(zāi)探測報警系統(tǒng)主要配置火災(zāi)報警控制器、火災(zāi)探測器、手動報警按鈕、聲光報警器等設(shè)備。根據(jù)電氣設(shè)備的布置，在不同保護區(qū)域配置不同類型的探測器或探測器組合。通常情況，在主變壓器室、GIS室采用紅外光束感煙火災(zāi)探測器;控制室、配電裝置室、二次設(shè)備室等房間采用點型感煙+點型感溫火災(zāi)探測器;主變及散熱器、GIS設(shè)備等部位采用纜式線型感溫火災(zāi)探測器;屏柜內(nèi)部采用火探管式滅火設(shè)備，并將探測及滅火信號反饋至火災(zāi)報警控制器;蓄電池室等房間內(nèi)設(shè)備采用防爆型[3]。

海上變電站為保證探測的準(zhǔn)確性和防止滅火系統(tǒng)誤動作，在每個保護區(qū)域內(nèi)或設(shè)備上至少設(shè)置兩只相互獨立的探測器。

2.2.2噴霧式消防系統(tǒng)

目前海上變電站消防一般采用高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。按照房間將變電站劃分為若干個防護區(qū)，每個防護區(qū)設(shè)置區(qū)域控制閥箱，在閥箱處實現(xiàn)對相應(yīng)防護區(qū)滅火系統(tǒng)的手動控制，在主控室和細(xì)水霧泵房實現(xiàn)對各防護區(qū)滅火系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，并通過火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動各防護區(qū)實現(xiàn)自動滅火控制。

高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)由高壓泵組、補水增壓裝置、區(qū)域閥組、不銹鋼管路、高壓噴頭、噴槍及其配件等組成。高壓細(xì)水霧系統(tǒng)用水量少、水漬損失少、滅火除煙效率高、隔熱冷卻效果好、電氣絕緣性能好，有利于保護人員疏散和消防員滅火;系統(tǒng)壓力高、管道管徑小、布置及安裝都較方便，比較適合用于布置緊湊的海上變電站[4]，性能優(yōu)異、有利于保護海上變電站的安全。

2.2.3自身防火控制

防范海上變電站火災(zāi)，尤其需要加強變壓器和電纜防火兩方面的考慮。變壓器由于體量巨大且充滿油，海上變壓器的防火是海上平臺所有電氣設(shè)備防火的關(guān)鍵，是保證平臺整體安全的重中之重。近年來，通過采取高燃點的酯類變壓器油提高變壓器防火能力的應(yīng)用呈現(xiàn)增長趨勢，酯類油雖然不能完全消除變壓器的火災(zāi)隱患，但可以很大程度的降低火災(zāi)發(fā)生的可能性，且其環(huán)保和降解性能大大優(yōu)于一般變壓器油，這也有利于海洋的環(huán)境保護。

電纜是火災(zāi)蔓延的關(guān)鍵設(shè)備，因此需根據(jù)實際情況統(tǒng)籌進行電纜防火等級的選擇，必要時進行阻燃等級的提升，此外，還需在施工時加大對電纜防火質(zhì)量的把控工作，確保電纜防火封堵隔斷的作用。

3結(jié)論與思考

岸電項目通過改變原有海上采油平臺用能模式，探索利用陸地大電網(wǎng)為海上油田生產(chǎn)供電，以提高發(fā)電效率，減少海上油氣田能源消耗，削減海上CO2氣體和污染氣體的排放。本文對國內(nèi)首例岸電項目的安全穩(wěn)定運行分析可能存在的安全風(fēng)險，并對各個風(fēng)險提出相應(yīng)的預(yù)控措施，并論述了人員技能提升的方法及建議，為今后海上油氣田岸電工程提供了借鑒。

參考文獻

[1]張強，高璇.海上油氣田岸電一體化監(jiān)控方案設(shè)計[J].電工技術(shù)，2020（23）：88～90+93.

[2]林雪倩，吳文庚.海底電纜全天候安全監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用[J].中國電力，2018，51（5）：24-30.

[3]陳俊佑，姚春羽.海上風(fēng)電場火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計[J].建筑電氣，2021，40（02）：27-31.

[4]黃毅.風(fēng)電工程海上變電站消防系統(tǒng)優(yōu)化分析[J].水電與新能源，2018，32（09）：71-74.