下面文章主要對大電機起動方式進行研究，并結(jié)合具體的工程案例，研究總結(jié)出適合海上電力孤網(wǎng)系統(tǒng)的大負載起動模式，這也可以降低大功率電機及大容量變壓器設備的起動過程，對海上電力孤網(wǎng)系統(tǒng)造成的較大沖擊，提升海上電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。

　　關鍵詞：海上油氣田平臺,電力孤網(wǎng),大電機起動

　　1海上平臺電網(wǎng)簡介

　　海上油氣田的供電方式主要有集中供電和獨立(分散)供電。集中供電系統(tǒng)電力網(wǎng)主要為單回路的放射式系統(tǒng)和單回路的鏈式系統(tǒng)兩大類。目前海上平臺電網(wǎng)多為孤島模式，主電站的總裝機容量以及單機容量都偏小，主機燃料類型多為天然氣、原油、柴油或雙燃料混合型。目前天然氣發(fā)電數(shù)量有所增加，降低了平臺電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

　　目前海上平臺常用的大電機起動方式主要有直起和降壓起動，降壓起動又包括星-三角起動、軟起動、變頻起動。下述以渤中13-1油田降壓增產(chǎn)項目為案例進行分析。

　　2案例分析

　　渤中13-1油田新建一座4腿BOP平臺，與原WHPB平臺通過棧橋連接。根據(jù)生產(chǎn)要求，BOP需增設3臺天然氣壓縮機，單臺額定功率1500kW，采用6.3kV交流供電。新建BOP平臺與WHPB平臺電力電網(wǎng)并網(wǎng)運行，電站包括兩部分。

　　其一：原WHPB平臺上設有2臺額定功率4800kW的燃氣透平發(fā)電機組(6.3kV/50Hz)，機組一用一備運行。主發(fā)電機組除了滿足本平臺正常的生產(chǎn)、生活外，還通過1臺6.3kV/10.5kV、1600kVA升壓變壓器和1條海底電纜(3×120mm2，17.32km)給CFD18-1平臺供電，另通過1臺6.3kV/10.5kV、2500kVA升壓變壓器和1條海底電纜(3×120mm2，10.48km)給CFD18-2平臺供電。

　　目前WHPB平臺、CFD18-1平臺和CFD18-2平臺總用電負荷最大共計約1420kW。

　　其二：新建BZ13-1BOP平臺新增最大總負荷共計約4708kW。BOP平臺配置三臺然氣發(fā)動機發(fā)電機組(6.3kV/50Hz，950kW/臺)，通過同期裝置與WHPB平臺的兩臺TAURUS60燃氣渦輪發(fā)電機組(6.3kV/50Hz，4800kW/臺)聯(lián)網(wǎng)，最大負荷年正常情況下1臺透平機組備用，其余機組運行。并通過EMS系統(tǒng)進行電站管理。

　　最大負荷年總負荷為6128kW。需1臺4800kW的透平機組和3臺950kW的然氣發(fā)動機發(fā)電機組并網(wǎng)運行，均負荷率80.1%。WHPB平臺另1臺4800kW的透平機組備用。

　　壓縮機啟動分析：

　　計算模擬分析采用EDSA軟件，模型的建立基于電力一次單線圖及負荷計算等。考慮正常生產(chǎn)情況下的發(fā)電機組運行工況：BOP平臺的三臺950kW然氣機組運行;WHPB平臺的1臺4800kW透平機組運行，1臺備用，應急機組備用。

　　模擬分析按照1臺壓縮機正常運行，啟動第2臺1500kW的壓縮機考慮，仿真表明：全壓直起時母線壓降16.89%，“Y-△”起動時母線壓降8.12%。可知，全壓直啟壓降過大，近于20%，需采用“Y-△”、軟起動或變頻起動方式，以滿足“大電機啟動所造成的壓降應該限制在標稱系統(tǒng)電壓20%以內(nèi)”的技術要求，天然氣發(fā)電機組和透平均無過載。

　　鑒于天然氣發(fā)電機組本身特性，通過與卡特彼勒、康明斯和瓦錫蘭發(fā)電機廠家技術交流，并結(jié)合海上平臺然氣發(fā)電機組的使用現(xiàn)狀，分析如下：然氣發(fā)電機均無過載能力，抗沖擊能力較弱;天然氣發(fā)電機的突加負載能力較弱，常規(guī)然氣發(fā)電機需分六次平穩(wěn)加至滿負荷，首次最大突加25%負荷，隨后負荷遞減增加，時間總計2分鐘，每次頻率變化10%，恢復到穩(wěn)定狀態(tài)需15秒，且突加負載能力隨發(fā)電機負荷率上升而下降;機組需多次才能加載到滿負荷，且時間過長。

　　通過上述分析，并考慮BOP電站與WHPB電站組網(wǎng)的情況，配置了能量管理系統(tǒng)(EMS)，用于負荷分配，也便于在大電機起動過程中提供應對策略。鑒于然氣發(fā)電機自身出力偏小，在BOP平臺存在一種“小馬拉大車”現(xiàn)象，故將然氣發(fā)電機組調(diào)節(jié)至恒功率模式，通過外部(EMS系統(tǒng))給定功率值或者自身設定給定功率值，以期最低限度承擔電網(wǎng)的波動，對然氣發(fā)電機組起到保護作用。但進一步考慮到然氣發(fā)電機組的動態(tài)響應情況很難做到實時模擬，加上海洋平臺電力孤網(wǎng)的脆弱，給出了如下2種解決措施：

　　(1)壓縮機采用變頻起動。采用變頻起動，能夠控制起動電流，降低電機起動時對于電網(wǎng)容量的要求，能夠最大限度降低對電網(wǎng)的沖擊。

　　(2)壓縮機仍采用軟起動，并配置配套無功補償裝置(SVG)。在大電機起動過程，通過SVG動態(tài)跟蹤電網(wǎng)電能質(zhì)量變化，實時調(diào)節(jié)無功補償，保證啟動大電機的無功需求，且動太響應時間不大于5ms。

　　3總結(jié)

　　該項目考慮平臺空間的限制及費用投資，采用“二拖三”變頻器起動模式，提高了起動穩(wěn)定性。在后期投產(chǎn)應用上得到驗證，很好地完成了設備起動，對電網(wǎng)沖擊也遠遠低于規(guī)范要求。在隨后的岐口18-1調(diào)整項目電網(wǎng)遺留問題優(yōu)化工程中，將“軟起動+SVG”模式用于大電機起動，也達到了預期效果。給海上平臺后期涉及大動機起動的工程，提供了解決方案和依據(jù)。

　　參考文獻：

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　　[2]吳飛.有源濾波器在海上油氣田電力系統(tǒng)中的應用研究[J].大科技,2016(33):99-100.

　　推薦期刊：電工技術學報(雙月刊)創(chuàng)刊于1986年，由中國電工技術學會主辦，機械工業(yè)出版社出版的綜合性學術期刊。主要刊載內(nèi)容：電機與控制、電器、電力電子技術、電力系統(tǒng)、工業(yè)自動控制、電工測試、理論電工、電氣絕緣、材料、信息化技術等。《電工技術學報》為中文核心期刊，學位及研究生教育中文重要期刊。