油田转注站注水系统电气方案设计优化

转注站注水系统当前安装10k V 800k W注水泵三台, 两用一备, 负荷等级三级, 由户外35/10k V 4000k VA半封闭式箱式变电站单独供电, 注水泵直接启动, 此外站内建有35/0.4k V2×800k VA户内式低压变电所1座。由于注水系统运行年限长, 注水泵、35/10k V半封闭式箱式变电站等注水和电气系统设备损坏、老化严重, 存在严重的安全隐患, 需进行改造。

1 电气方案设计

(1) 更换同电压等级和功率注水泵电机, 新建35/10k V变电站根据当前注水、电气系统运行情况和经验, 提出了方案1) :更换同电压等级和功率注水泵, 新建35/10k V变电站为注水泵供电。由于改造期间工艺要求现有注水系统不允许停运, 站内位置不满足再安装1台35/10k V预装式箱式变电站的要求, 因此选择在场区外新建35/10k V变电站。新建变电站变压器采用户外式, 依次布置为35k V配电室、2000k VA户外油浸式变压器、10k V配电室和变频器室以及控制室。10k V配电室安装10k V中压开关柜5台, 操作电源采用50Ah直流装置和30k VA柜内安装的交流所用变, 10k V中压变频器采用一拖一和一拖二方式。新建变电站与上级变电站通信采用点对点式无线上传。变频器散热采用变频器自带机械风机。喂水泵等其他380V电机电源接自站内已建的35/0.4k V低压配电系统。

方案1) 中的设计优化:为减少工程投资, 对35k V中压进出线柜进行设计优化, 电缆采用上进线形式, 在保证电缆与室内屋顶的安全距离要求下, 只需安装35k V进出线柜1台。

方案1) 有以下优点:临时过渡方便;电机电压等级高, 电流小, 电机稳定, 效率高, 发热量小;电缆安装方便。但方案1) 也有以下缺点:投资最高;变电站布置在场区外, 占地面积大;后期设备运行维护、检维修等工作量大。

(2) 更换380V 450k W注水泵电机, 新建35k V配电室和变压器室, 改造配电室针对方案1) 的缺点和现场没有高电压专业运行维护人员, 为节省投资和运行方便, 提出了低压注水电机的方案2) :注水泵电机采用380V 450k W共3台 (两用一备, 经工艺核算注水量满足要求) , 利用仪表间、控制室进行改造作为配电室, 在仪表间北侧贴临新建35k V配电室和变压器室。由于站内建筑防火安全距离要求, 需采用干式变压器。35k V中压进出线柜控保电源采用UPS不间断电源。低压变频器采用一拖一、一拖二方式, 放置在已建的仪表间和控制室。低压变频器采用空调散热。通信设计同方案1) 。

方案2) 有以下优点:配电室、变压器室布置在场区内, 占地较小, 布置美观;设备运行维护、检维修、更换等方便。但方案2) 也有以下缺点:35k V配电室、变压器室位于原有电缆沟位置, 临时过渡困难, 建设时间周期长;电机采用3根电缆, 接线困难;电机电流大, 稳定性差, 效率低, 电机发热量大。

(3) 更换380V 450k W注水泵电机, 新建35/0.4k V预装式箱式变电站针对方案2临时过渡问题, 为保证在改造期间注水系统正常运行, 经现场实际测量, 利用已建箱变北侧有限的空地, 提出了方案3) :采用35/0.4k V预装式箱式变电站。在箱式变电站内部设35k V进线柜和出线柜、1250k VA干式变压器和380V配电回路。将低压变频器设置在已建仪表室和控制室内。35k V中压进出线柜控保电源、通信设计和变频器散热等同方案2) 。

方案3) 相对于方案2) 有以下优点:临时过渡方便, 施工周期短;箱变安装在场区内, 占地小, 结构紧凑, 布置美观;但方案3) 同样也有以下缺点:电机采用3根电缆, 接线困难;电机电流大, 稳定性差, 效率低, 电机发热大。

(4) 更换660V 450k W注水泵电机, 新建35/0.66k V预装式箱式变电站针对方案3) 的缺点, 进一步对电气设计方案进行优化, 提出了方案4) :注水泵电机采用660V, 变电站采用35/0.66k V预装式箱式变电站。不间断电源UPS和喂水泵等其他注水系统电源采用场内已建的35/0.4k V低压配电系统。

方案4) 更好的解决了以上3个方案的缺点, 并且经济性最好, 安全可靠, 作为最终的设计推荐方案。

2 电气元件选择

(1) 箱式变电站高压侧保护选择:对于变压器和高压侧保护选用断路器配合综合保护模块, 综合保护模块电源选用UPS不间断电源AC 220V。 (2) 660V低压变频器、断路器等电气元器件选择:参考常用的施耐德产品, 其额定工作电压为690V, 满足本工程设备的要求, 不会增加投资。 (3) 660V电缆选择:电缆采用油田常用的0.6/1k V铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆, 电缆导体与绝缘屏蔽层或金属层之间额定电压为600V, 满足《电力电缆设计规范》GB50217中的不宜低于133%的使用回路工作相电压的要求。 (4) 低压变频器柜结构型式的优化选择:由于450k W电机电缆采用2根并列的5芯185mm2截面电缆, 开关柜下侧进线返到上侧接线困难, 因此进行了设计优化, 采用变频器一侧增加电缆格室, 电缆从格室引上接到母线, 通过母线接变频器, 设备结构简单、运行检修方便、布置美观。

3 结语

通过认真细致的方案比选, 供电方案选用预装式箱式变电站, 注水泵电机电压选用660V, 从而保证了工程的方案经济合理、安全可靠。

摘要：本文针对转注站注水系统电气部分进行了多方案设计, 从中择优选择设计方案, 力求做到供电安全可靠、经济技术合理。经多方案对比后, 供电方案选用预装式箱式变电站, 注水泵电机电压选用660V。

关键词：预装式箱式变电站,变频器

参考文献

[1] 工业与民用供配电设计手册.第四版[M].中国电力出版社.

[2] 高压∕低压预装式变电站GB 17467-2010[M].