电力系统与主要设备.docx
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电力系统与主要设备
7电力系统和主要设备
7.1电力系统概述
7.1.1电力系统的组成
WZ11-1平台的电力系统由电源(正常电源与应急电源)、变配电设备、动力电缆和负载4部分组成。
电源装置主要包括主发电机组、应急发电机组和不间断电源装置(UPS)。
变电装置主要是指中压变压器和低压变压器。
配电装置主要包括中压配电盘和马达控制中心、低压配电盘和马达控制中心、照明小功率配电盘和照明分电箱、电伴热配电盘。
电缆是输送电力的通道,通过电缆使供电设备与用电设备连接起来。
用电设备主要是指机泵类、照明系统、电伴热系统和电加热器等。
7.1.1.1电源
WZ11-1平台所采用的正常电源为2台透平发电机组(主发电机)、1台应急柴油发电机组和1台UPS不间断电源。
WZ11-4N井口平台的正常电源由WZ11-1平台通过一条海底电缆提供。
WZ11-1平台的2台透平发电机组位于平台低甲板(LOWER DECK)上,采用的是三相三线50Hz的无刷励磁发电机组,额定电压为6300V,每台的额定输出功率为3500kVA(2800kW)。
2台透平发电机运行方式为一主一备,具备并车功能,为本平台及WZ11-4N平台的生产、生活用电负荷提供正常电源。
上述2台发电机组均由美国的SOLARTurbine公司制造。
WZ11-1平台有1台应急柴油发电机,位于平台中层甲板(MIDDLEDECK)上。
它们的额定电压为400V,额定输出功率为630kW,频率为50Hz。
在透平发电机组未投入工作时,需首先启动应急柴油发电机组。
由应急柴油发电机组发出的400V电源为透平发电机组的辅助用电设备供电。
当这些辅助用电设备运行正常后,透平发电机组才可以启动,投入运行。
在主发电机出现故障的情况下,应急发电机能够在45秒内自动启动,为平台的消防、救生、通讯、应急照明、报警以及UPS等设备提供必要的电源。
在WZ11-1平台的UPS间内安装有30kVA的UPS装置。
中控盘、火灾盘及配电盘内的保护装置等设备的电源均由UPS提供。
在正常情况下,主电源通过UPS系统向上述负荷供电。
如果主电源发生故障,则由应急机向UPS供电。
当正常、应急电源都失电时,则由UPS的蓄电池向上述负荷供电。
UPS由MGEChina/HongKong公司提供。
7.1.1.2变配电装置
根据供电范围和对象的不同,WZ11-1平台的变配电装置可分为:
6300V中压配电盘、6300/10500V中压变压器、6300/400V中压/低压变压器、400V配电盘、400/230V变压器、230V照明与小动力配电盘、230V电伴热配电盘、230V照明与小动力分配电箱等。
7.1.1.3电缆
根据不同电压的需要,WZ11-1平台的电缆电压等级分为8.7/15kV、0.6/1kV、150/250V规格。
同时,根据其所连接的负载的性质,选用了防火(FS)电缆和阻燃(HOFR)电缆两种。
FS电缆用于在发生火灾时仍需供电的设备内,HOFR电缆用于一般供电系统内。
海底中压电缆由红旗电缆厂提供,其它中、低压电缆由安徽新科电缆厂提供。
WZ11-1平台电缆规格根据以下规则选取:
1.电缆所能承受的最大连续负载,应不超过该电缆经过校正系数后的标称电流。
在估算最大连续负载时,可以考虑各个负载需用系数和最大负载的持续时间。
2.当电缆在正常工作条件下承载最大电流时,从主配电盘和应急配电盘的汇流排到任何负荷的电压降,应不超过额定电压的6%。
由蓄电池供电,其电压不超过50V者,可增至10%。
3.电缆及其绝缘导体应能耐受最大短路电流所产生的机械应力和热效应。
7.1.1.4负载
WZ11-1平台的电气负载大体分类如下。
平台工艺设施:
TEG系统、热油系统、天然气压缩机、凝析油外输泵、开式排放泵、闭式排放泵、化学注入泵等生产和处理设备。
公用设施:
空压机、消防泵、淡水泵、空调机、吊机、冷冻机和各类油泵等生活和生产机械。
照明系统:
工作和生活模块(LQ)以及平台工艺甲板的各种照明灯具。
导航系统:
导航灯、障碍灯以及雾笛等。
其它用电设备:
厨房用电设备、洗衣设备和冰箱等。
7.1.2电力系统的电制
WZ11-1平台电力系统的电制为三相三线,中性点对地绝缘系统。
该系统为交流系统,额定频率为50Hz。
WZ11-1平台电力系统采用的是交流三相10500V、交流三相6300V、交流三相380V、交流单相220V、交流单相110V等几种电压等级。
具体各设备采用的电压等级如下:
透平发电机组:
6300V、3ph、50Hz
应急发电机组:
400V、3ph、50Hz
海底电缆:
10500V、3ph、50Hz
高压电动机:
选用6300V、3ph、50Hz
低压电动机:
选用380V、3ph、50Hz
照明系统:
220V、ph-ph、50Hz
小动力系统:
220V、ph-ph、50Hz
电动机空间加热器:
220V、ph-ph、50Hz
导航系统:
380V、3ph、50Hz(控制盘及蓄电池充电器)
以及24VDC(导航灯,障碍灯,雾笛)
控制和指示:
110V、ph-ph、50Hz
UPS系统:
110V、ph-ph、50Hz
仪表用电:
110V/230V、ph-ph、50Hz。
7.1.3电力负荷
在整个生产期间,WZ11-1平台发电机的最大电力负荷如下:
1.主发电机
有功:
2800kW
无功:
2100kVAr
2.应急发电机
有功:
630kW
无功:
473kVAr
7.1.4电气设备外壳的防护等级
平台上所有电气设备的外壳防护形式以及防护等级都应符合中国船级社(CCS)和国际电工委员会(IEC-60529)的有关规定。
防护等级的表示方法为:
IPXX,IP是防护等级的代表符号,英文全称是INGRESSPROTECTION。
IP后的第一位数字代表外壳对固态物质的防护级别,由低到高为0~6。
IP后的第二位数字代表外壳对水的防护级别,由低到高分别为0~8。
WZ11-1平台的所有电气设备,根据其安装场所不同,电气设备外壳应满足的防护等级如下:
1.室内舾装板安装的正常荧光灯的外壳防护等级最低要求要满足IP20。
2.室内如变压器间,电池间等的电气设备的防护等级至少要达到IP44,如正常照明灯、开关、插座等。
3.中压盘的防护等级要求为IP42。
4.安装在室内的其它电气设备外壳的防护等级最低要求要满足IP23。
这类设备有:
低压配电盘、应急发电机控制盘、照明和小功率盘、照明分电箱、主变压器、照明变压器、UPS控制盘。
5.所有安装在室外和敞开甲板上的电气设备外壳的防护等级的最低要求应满足IP55的规定。
这类设备有主发电机、电动机、现场控制盘、电动机端子盒、启/停按钮盒、接线盒、照明灯具、导航设备等。
电气设备外壳防护等级的识别标记,一般都标注在设备的铭牌上。
7.1.5电气设备外壳的防爆等级
根据APIRP500,防爆区域分为1类区(DIVISION1),2类区(DIVISION2)。
其具体含义为:
1类区:
在正常运行时,出现爆炸性气体环境的场所。
2类区:
在正常运行时,不可能出现爆炸性气体的环境,如果出现也是偶尔发生并且仅是短时存在地场所。
WZ11-1平台上有一些生产、处理和输送天然气的设备,需要在带有可燃性气体和天然气的危险环境中工作。
根据规范要求,应避免在危险区域和危险区外侧安装电气设备。
若无法避免,则应根据需要,选用适当的防爆电气设备。
电气设备的防爆等级标记一般都标注在设备的铭牌上。
WZ11-1平台上使用的是以下类型的防爆电器设备:
隔爆型(Ex“d”)
增安型(Ex“e”)
混合型(Ex“de”或者Ex“ed”)
7.1.6接地
WZ11-1平台的电气系统为中性点绝缘系统,仅在与海底电缆相连接的变压器低阻接地。
CCS第四章第一篇有关设备接地的要求如下:
1.平台上所有的电气设备的金属外壳(如配电盘,发电机)、固定安装的机械、容器、法兰、管线以及直升飞机甲板等均应可靠接地;起重机的旋转部分应与固定部分可靠地连接并接地;所有输送油或油气管线以及压缩空气、二氧化碳的金属管线,在它们的每个连接接头处都要有可靠的电气连接,并且至少要有两处接地;平行铺设的管道,当其间距小于100mm时,每隔20m都应用金属将它们接地;采用不锈钢法兰绝缘垫片的配对法兰可以不用再专门接地。
2.每段电缆托架的直段应在双侧用1×6mm2的接地线接地。
3.电缆铠装应该通过金属填料函或用专门的接地线进行接地。
4.所有的接地均应为可靠接地,采用接地片进行固定。
7.1.7总电力系统图
总电力系统图又称总单线图,参见图7.1.7-1(DWG-WZ11-1-EL-001)。
我们可以通过总单线图对整个油田的配电方式有所了解。
配电方式是指发电机、变压器、配电装置和用电设备的连接方式。
7.1.7.1名称符号说明
本项目中所采用的电气符号解释,参见电气符号图7.1.7-2~3。
7.1.7.2概述
WZ11-1平台的主电源为位于低甲板(LOWER DECK)上的两台透平发电机组(一主一备)。
其发出的电能送到平台的6300V配电盘W1-MS-01,以及井口平台WZ11-4N的10500V配电盘 W1-MS-02供电,再进行分配及电压转换。
平台的6300V配电盘W1-MS-01得到电能,通过1台升压变压器W1-TR-03向中压配电盘W1-MS-02供电,以及通过两台主变压器W1-TR-01和W1-TR-02向400V配电盘W1-LS-01以及400V应急配电盘W1-ELS-01供电。
400V配电盘W1-LS-01得到电能后,进行分配及电压转换,分别向400V用电负荷及400/230V变压器,W1-TR-04,W1-TR-05,W1-TR-06供电。
400/230V变压器(W1-TR-05,06)得到电能后再经过230V配电盘W1-LP-01进行分配,为230V照明以及小动力配电箱W1-LP-A/B,W1-DP1/DP2/DP3供电,W1-TR-04低压侧经230V配电盘W1-HP-01给电伴热小动力箱供电。
400V应急配电盘得到电能后,进行分配及电压转换,分别向400V应急用电负荷及400/230V应急变压器W1-TR-07,W1-TR-08供电。
400/230V应急变压器(W1-TR-07)得到电能后再经过230V应急配电盘W1-ELP-01进行分配,为应急与小动力配电箱W1-ELP-A供电。
W1-TR-08低压侧经230V配电盘W1-EHP-01给电伴热小动力箱供电。
W11-1平台的中压盘W1-MS-02得电后通过一条12kV,3C×70mm2的海底电缆向WZ11-4N井口平台中压盘供电。
生活楼设置了400V正常及配电盘应急配电盘,为380V正常及应急用电负荷供电。
它们的电源从各自平台相应的400V正常及应急配电盘引来。
7.1.7.3发电机及其主要参数
主发电机的主要参数
额定功率:
3500kVA
额定电压:
6300V
额定电流:
321A
额定频率:
50Hz
功率因数:
0.8
防护等级:
IP55
转速:
1500rpm
平台应急发电机由康明斯提供,其主要参数如下:
额定功率:
630kW
额定电压:
400V
额定电流:
1136A
额定频率:
50Hz
功率因数:
0.8
图7.1.7-1
图7.1.7-2
图7.1.7-3
7.2主电站及电气控制系统
7.2.1概述
本平台的主电站由2台双燃料透平发电机组构成,为WZ11-1平台及WZ11-4N井口平台提供正常电源。
发电机组的电气控制系统的电源电压为120VDC,为机组的自动启动、运行操作、监测运行状态、正常和应急关断等装置提供电源。
控制系统的自动报警和关断装置用来保护发电机组,避免不正常情况引起的设备损坏,如:
超速、高温、滑油低压、油温过高、发电机过压及欠压等。
发电机组主要包括以下几部分:
1.主机撬,包括发动机和发电机(参见机械专业相关部分描述);
2.控制盘,包括机组控制盘(ControlConsole)和透平控制接线箱(TurbineControlJunctionBox);
3.外围设备,包括120V直流蓄电池、120V直流蓄电池充电器和变频器等。
7.2.2控制盘
7.2.2.1透平控制接线箱(TurbineControlJunctionBox)
透平控制接线箱放置在主机撬上,其外观见图7.2.2-1,
图7.2.2-1
各控制和指示原件名称及功能如下:
1.“CONTROLSYSTEMALARMHorn”——控制系统报警电笛,AH172,在控制系统报警或关断时发出警报。
2.“FIRESYSTEMAUTOLight”——消防系统自动指示灯,DS198-10,指示消防系统自动/禁止选择开关处于自动位置。
3.“FIRESYSTEMINHIBITEDLight”——消防系统禁止指示灯,DS198-11,指示消防系统自动/禁止选择开关处于禁止位置。
4.“FIRESYSTEMDISCHARGEDLight”——消防系统施放指示灯,DS198-12,指示灭火剂正在向主机撬施放。
5.“FIRESYSTEMAUTO/INHIBITKeyswitch”——消防系统自动/禁止选择开关,S198-13,两位带钥匙锁定的开关。
处于“自动”位置时,灭火系统自动运作;处于“禁止”位置时,灭火系统不能自动运作。
6.“FIRESYSTEMMANUALRELEASESwitch”——消防系统手动施放开关,S198-14,手动施放灭火剂进主机撬。
这个开关同时发出信号给控制系统,指示机器已经关断。
7.“DIGITALDISPLAYTerminal“——数字显示终端,Z1100,用于监控透平主机撬。
8.“HORNSILENCESwitch”——电笛静音开关,S172。
9.“ACKNOWLEDGESwitch”——确认开关,S117,按下该按钮并不能消除故障状态。
10.“RESETSwitch”——复位开关,S114,按下此按钮可消除报警或关断指示,以及复位控制系统。
11.“SPEEDDECREASE/INCREASESwitch”——速度降低/升高旋钮,S154,三位带自动回复开关。
12.“GENERATORVOLTAGEDECREASE/INCREASESwitch”——发电机电压降低/升高旋钮,S152,三位带自动回复开关。
13.“START/STARTINGSwitch/Light”——起动开关/正在起动指示灯,S/DS110。
按下此按钮将启动主机起动程序。
指示灯在起动周期完成前闪亮。
14.“STOP/STOPPINGSwitch/Light”——停止开关/正在停止指示灯,S/DS111。
按下此按钮将启动主机冷却停止程序。
15.“BACKUPSYSTEMACTIVE/RESETSwitch/Light”——后备系统激活/复位带指示灯开关,S/DS124。
指示灯指示后备系统已因下列其中一个条件而被激活:
-微处理器故障
-探测到火警
-由后备超速监测器探测到主机超速
-紧急停止按钮已被按下
16.“EMERGENCYSTOPSwitch”——紧急停止按钮,S112,按下此按钮将启动不进行主机冷却的主机关断程序
7.2.2.2机组控制盘(ControlConsole)
机组控制盘(ControlConsole)放置在中控室(CCR),其外观见图7.2.2-2,包括:
透平控制板、发电机仪表板、工业电脑、火气系统等。
图7.2.2-2
各主要部分名称及功能如下:
1.“TURBINECONTROLPanel”——透平控制板。
2.“VIDEODISPLAYComputer”——工业电脑,Z1190。
3.“Keyboard”——键盘,ZZ1192。
4.“CONTROLSYSTEMALARMHorn”——控制系统报警电笛,AH272,在控制系统报警或关断时发出警报。
7.“GENERATORMETERINGPanel”——发电机仪表板。
另外,“CONTROLLERModule”Z298-1安装在A柜,用于火气消防系统。
其中关于透平控制板和发电机仪表板的控制和指示元件,说明如下:
-“TURBINECONTROLPanel”透平控制板
其外观如图其外观见图7.2.2-3
图7.2.2-3
各控制和指示原件名称及功能如下:
1.“READYLight”——准备指示灯,DS1077,指示系统已经准备好,可以起动,没有关断的指示。
此指示灯将在起动按钮按下后熄灭。
2.“STARTINGLight”——正在起动指示灯,DS1014,指示起动按钮已被按下。
此指示灯将闪亮,并一直闪亮到起动机达到回落速度。
3.“READYTOLOADLight”——准备接受负载指示灯,DS1086。
当Ngp速度达到90%后,此指示灯亮20秒。
此指示灯在发电机断路器闭合后熄灭。
4.“ONLOADLight”——带负载指示灯,DS1059。
此指示灯在发电机断路器闭合后亮。
注:
发电机断路器只能在“READYTOLOADLight”亮了之后才能闭合。
5.“Spare”——备用,DSP05。
6.“LOCAL/AUXLight”——本地/辅助指示灯,DS1001,指示选择的模式状态。
7.“Spare”——备用,DSP07。
8.“COOLDOWNLight”——主机冷却指示灯,DS1013。
当正常停止按钮(S1011)按下后,系统开始冷却主机。
当冷却周期结束和机器停下后,此指示灯熄灭。
9.“STOPPINGLigh”——正在停机指示灯,DS1011。
指示正常停机、紧急停机或控制系统正在停止。
此指示灯在机器停止后,当重起动计时器计时完成时熄灭。
10.“ALARMSUMMARYLight”——总用报警指示灯,DS1073。
此指示灯将持续指示直到系统复位。
11.“SHUTDOWNSUMMARYLight”——总用关断指示灯,DS1075。
指示手动或自动关断。
此指示灯将持续指示直到系统复位。
12.“BACKUPACTIVELight”——后备系统激活指示灯,DS1024。
13.“Spare”——备用,DSP13。
14.“Spare”——备用,DSP14。
15.“GAS/LIQUIDSwitch/Light”——气体/液体燃料选择开关,带指示灯,S/DSP1041。
按下此开关将转换燃料类型。
16.“SPDISOCH/SPDDROOPSwitch/Light”——SPEEDISOCH/SPEEDDROOP选择开关,带指示灯。
17.“OFF/LOCAL/AUXILIARYKeyswitch”——断开/本地/辅助钥匙选择开关,S1001,三位开关。
-当机器正在运行时,将此开关选在“断开”位置,将启动不带主机冷却的停机程序。
-当此开关选在“断开”位置,起动程序将被禁止。
-当此开关选在“本地”位置,透平主机将由机组控制盘(ControlConsole)控制,此时透平主机将不能被透平控制接线箱(TurbineControlJunctionBox)控制。
-当此开关选在“辅助”位置,透平主机将由透平控制接线箱(TurbineControlJunctionBox)控制,此时透平主机将不能被机组控制盘(ControlConsole)控制。
-不管此开关处于“本地”或者“辅助”,正常和紧急停机功能都可以激活。
18.“EMERGENCYSTOPSwitch”——紧急停机开关,S1012。
此开关将启动不带主机冷却的停机程序。
19.“Spare”——备用,DSP19。
20.“Spare”——备用,DSP20。
21.“VOLTAGEDECREASESwitch”——电压降低开关,S/DSP1053。
按下此按钮将降低发电机电压。
22.“VOLTAGEINCREASESwitch”——电压升高开关,S/DSP1052。
按下此按钮将升高发电机电压。
23.“HORNSILENCESwitch”——电笛静音开关,S1072。
24.“ACKNOWLEDGESwitch”——确认开关,S1017,按下该按钮并不能消除故障状态。
在动作此按钮之前,必须将断开/本地/辅助钥匙选择开关(S1001)置于“本地”位置。
25.“RESETSwitch”——复位开关,S1014,按下此按钮可消除报警或关断指示,以及复位控制系统。
在动作此按钮之前,必须将断开/本地/辅助钥匙选择开关(S1001)置于“本地”位置。
26.“LAMPTESTSwitch”——试灯开关,S1013。
27.“BACKUPRESETKeyswitch”——后备系统复位开关,S1024。
28.“NORMALSTOPSwitch”——正常停机开关,S1011。
按下此按钮,将启动主机冷却停机程序。
29.“STARTSwitch”——起动开关,S1010。
在动作此按钮之前,必须将断开/本地/辅助钥匙选择开关(S1001)置于“本地”位置,而且准备指示灯(DS1077)指示系统已经准备好。
30.“Spare”——备用,DSP30。
31.“DECREASE(DownArrow)Switch”——降速开关(箭头向下),S1055。
按下此按钮将降低机器速度。
在动作此按钮之前,必须将断开/本地/辅助钥匙选择开关(S1001)置于“本地”位置。
31.“INCREASE(UpArrow)Switch”——升速开关(箭头向上),S1054。
按下此按钮将升高机器速度。
在动作此按钮之前,必须将断开/本地/辅助钥匙选择开关(S1001)置于“本地”位置。
-“GENERATORMeteringPanel”发电机仪表板
其外观如图其外观见图7.2.2-4。
图7.2.2-4
各控制和指示原件名称及功能如下:
1.“FREQUENCYMeter”——频率表,M101。
2.“EXCITERFIELDCURRENTMeter”——励磁电流表,M106,显示发电机励磁机的直流电流。
3.“EXCITERFIELDVOLTAGEMeter”——励磁电压表,M160,显示发电机励磁机的直流电压。
4.“POWERFACTORMeter”——功率因数表,M107,显示发电机功率因数。
5.“CURRENTMeter”——电流表,M103,显示发电机输出的交流电流。
可由电流选择开关(S103)选择显示每相电流,以检查发电机负载和负载平衡情况。
6.“VOLTAGEMeter”——电压表,M105,指示发电机交流线电压。
可由电压选择开关(S105)选择显示发电机侧或母排侧的电压。
7.“POWERMeter”——功率表,M102。
可由功率选择开关(S102)选择显示发电机有功功率(kW)或无功功率(kva
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- 电力系统 主要 设备