胜利油田35kV海底电缆优化运行研究

胜利油田35kV海底电缆优化运行研究

摘 要：本文对胜利油田35kV海底电缆的运行现状出发，提出海底电缆优化运行的改进措施，达到保证海底电缆安全运行的目的

关键词：35kV海底电缆 优化 运行

一、海底电缆对于胜利油田原油生产的重要性

胜利油田滨海电网承载35kV海底电缆5条，总长度50余公里，承担海洋采油厂中心一、二、三号，三个中心平台（年原油产量200余万吨）的供电枢纽任务，日平均供电负荷15000kW，占整个海洋采油厂负荷总数的70%以上。海底电缆的重要作用以及其本身的可观现金价值决定保证其安全运行、避免电气事故发生的重要与魅力。从海底电缆的运行重要性、性价比、维修及运行管理等方面为立足点，提出本课题。

二、海底电缆运行现状

1.接线方式

胜利油田5条35kV海底电缆运行于滨海电网的海洋地区，海底电缆运行系统内为架空线路与电缆线路的混接出线方式，其中35kV海底电缆4条，35kV架空线路3条。消弧线圈装设在海洋变1、2#主变35kV中性点。

2.海底电缆事故成因分析

2.1系统内存在明显绝缘薄弱点

海底电缆运行的电气系统中35kV桩河变设备整体绝缘水平较低，加之该站地处沿海，受地理环境影响，绝缘薄弱点较多，遇雾天、雪天、阴天等潮湿度大的天气，设备闪络现象严重。该站35kV开关为SN10-35型小车开关，其绝缘拉杆运行环境密闭吸附水气多，放电非常严重。另外35kV穿墙套管等其它绝缘部位也频繁放电。35kV海底电缆在运行中，受系统内放电、雷电、短路、接地等影响，产生异常能量在电缆中传递，极易形成耦合过电压。

2.2系统电容越大产生过电压几率越高

因为海底电缆运行系统容性较大，当系统内发生间歇性接地时，或系统内发生局部绝缘降低，在系统中产生游动无功状态，造成电容突变，导致系统电压突增到2.8-3.5倍工频电压，作用于电缆中部的绝缘薄弱点，对海底电缆固体绝缘冲击破坏。

2.3消弧线圈的补偿作用不利

2.3.1消弧线圈本身制约因素

海洋变投产至2005年期间，海洋变运行的消弧线圈为2台为西安华山高压电气厂生产的XDJ型消弧线圈，因海洋变地处沿海，盐碱度大，消弧线圈受外界运行环境及设备本身质量影响，设备外壳及散热片锈蚀非常严重，大面积锈斑并起泡，表面变酥，渗漏油非常严重，影响设备性能的充分发挥。

2.3.2系统电容电流计算方法不同计算差异大

35kV电缆电容电流的计算方法有以下几种

一是进行实际测量，利用中性点外加电容法，增量法等，可以比较有效的将电容电流测出来，且对系统没有任何影响。

二是根据电网参数来估算，电缆线路缆芯截面积为185mm2，电压等级为35kV，一般按5.2A/km计算电缆电容电流。

三是通过计算公式：电缆线路Ic=0.1UL

海洋变有海底电缆出线4条，总长度为42.2km，下面为通过第二、三种方法计算的电容电流：

Ic1=5.2*42.2=219.44A（1）

Ic2=0.1*35*42.2=147.7A（2）

由此可见因电容电流计算方法不同而导致的电容电流计算差异非常大，因计算方法不同也导致对于消弧线圈的整定方案不同，过小可能导致定值处于系统谐振点附近，容易引发更大的破坏效应，过大难以实现可靠的消弧，也可能导致弧光过电压。

2.4海底电缆本身特性

海底电缆属于固体绝缘材料，绝缘性能相对于系统内的其它设备绝缘性能较低。一旦发生过电压、击穿其绝缘很难恢复或不能恢复，而且故障的发展非常迅速，这类设备对各种过电压的承受能力远远低于架空线路。通过海电一、二线的事故表明，电缆线路发生单

相接地警报之后，少则几秒钟多则十几分钟就已发展成为相间短路事故，导致电缆断裂。

三、具体实施过程海底电缆电气事故预防措施

1.改善海底电缆运行系统绝缘薄弱点

对于海底电缆运行系统内桩河变的35kV小车开关，因该站地处沿海，风沙大、潮湿度高，35kV小车绝缘拉杆受尘污、潮湿影响，拉杆表面附着水气，拉杆中部的电场强度异常大，较容易出现放电甚至更为严重。通过在绝缘拉杆中后部热缩上1～2个防污闪裙（防雨罩），均衡拉杆表面的电场，提高表面闪络电压。同时按照2年一个周期对桩河变35kV穿墙套管、绝缘子涂刷RTV涂料提高抗污闪能力。通过以上措施使海缆运行系统薄弱点的绝缘性能大幅提高。减轻乃至避免了因绝缘薄弱放电闪络造成的对海底电缆安全运行的危害。

2.消弧线圈的运行方案与管理研究

35kV海缆线路所在的35kV系统为中性点经消弧线圈接地系统，消弧线圈发挥着消谐灭弧的作用，因此消弧线圈的运行状况与35kV海缆线路安全运行息息相关。

2.1消弧线圈容量与系统要求相匹配，满足系统安全运行需求

随着海洋采油规模的不断发展，35kV海底电缆由原来的两条增加到目前的5条，为了满足电容电流的补偿需求，海洋变1#消弧线圈进行了容量及控制方式的升级改造。改造后，制定了一套消弧线圈如何随方式变化调整档位的投切方案。并经过两年多的实际运行证明，此套方案合理有效，能够充分发挥消弧线圈的消谐消弧功能，优化海底电缆的系统

环境，确保了海底电缆的安全可靠运行。

2.2消弧线圈的功能以消谐为主

海底电缆运行系统35kV海缆出线占系统内35kV总出线条次的66.7%，负荷总量站系统总负荷的75%以上，而海底电缆电气运行系统很少发生接地，根据其运行特点我们在消弧线圈的作用发挥上以消谐为主，主要是以消除系统谐振为主，消弧的作用效果为次要考虑因素。

只要脱谐度不大，残流就大大降低，单相接地电弧就容易熄灭。而根据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》标准规定要求，消弧线圈必须同时满足残流、脱谐度、中性点电压要求才能实现可靠的消弧作用。而我们在消弧线圈的定值设置上以消谐为主。

2.3做好消弧线圈日常巡视，将其纳入常规检修范围，确保性能良好。

每日定时对消弧线圈进行巡视检查、测温，确保外观无破损，温度正常。检查充油部位密封良好，无渗漏，并将其运行情况记录、积累。

以一年一个周期将消弧线圈纳入常规检修范围，重点做好消弧线圈绝缘瓷质部分的清扫、外壳的防腐，油质检验、连接部位紧固、直流电阻试验，确保与出厂数据偏差在允许范围内。

3.提高35kV海缆线路所在电气系统绝缘水平

3.1根据一年一个周期，积累消谐装置和防雷装置的动作情况，同时利用电网的两检两

防（两检：春检、秋检；两防：春防、秋防）对海底电缆运行的电气系统的防雷装置、接地装置进行预防性试验和测试，保证系统防雷、泄流可靠。根据动作记录和测试情况对海底电缆运行电气系统的绝缘水平进行评估，做出系统绝缘是否需要升级的决策。

3.2保证35kV海地电缆出线变电站的整体绝缘水平高于系统平均水平。海底电缆运行电气系统新投设备的绝缘等级要满足海底电缆安全运行的要求。