海油工程設(shè)計(jì)儀電訊設(shè)計(jì)教程資料第二章(1)

1、第二章 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第一節(jié)第三節(jié)）第四篇 海上油氣田開發(fā)工程儀電訊設(shè)計(jì)第二章 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟第二節(jié) 電力負(fù)荷計(jì)算書的編制第三節(jié) 供電方案的設(shè)計(jì)和選型第四節(jié) 電力系統(tǒng)單線圖的設(shè)計(jì)第五節(jié) 主發(fā)電機(jī)組的選型第六節(jié) 應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的選型第七節(jié) 電力變壓器的選擇第八節(jié) 規(guī)格書的編制第九節(jié) 電力系統(tǒng)的短路電流計(jì)算第十節(jié) 大功率電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電壓降計(jì)算第十一節(jié) 電力系統(tǒng)的潮流分析第十二節(jié) 電力系統(tǒng)中的電纜負(fù)載電流的估算第十三節(jié) 線路電壓降計(jì)算第十四節(jié) 配電裝置及其選型第十五節(jié) 電纜的種類，特性與選擇第十六節(jié)第二章 電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié) 電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟海上油氣田電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是海上油氣田

2、開發(fā)工程設(shè)計(jì)的眾多專業(yè)中的一個(gè)專業(yè)，也就是電氣專業(yè)。電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)工作主要是：進(jìn)行海上油氣田開發(fā)工程的電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)的開展，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)的進(jìn)度和質(zhì)量的保證等的主要依據(jù)是：業(yè)主的任務(wù)書及其它專業(yè)提供的基礎(chǔ)資料。設(shè)計(jì)任務(wù)書和設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)資料提供完成以后，電氣專業(yè)就可以開展電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)了，電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步驟可歸納為：l 確定海上油田的基本形式。其主要內(nèi)容是：海上油田的規(guī)模，油氣田資源的類型（油田，氣田或油氣田）和海上構(gòu)造物的形式等。l 根據(jù)規(guī)范和業(yè)主設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，確定設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；確定設(shè)計(jì)深度和范圍。l 根據(jù)機(jī)械，舾裝，安全，通訊和儀表等專業(yè)提供的用

3、電設(shè)備清單編制電力負(fù)荷計(jì)算書。電力負(fù)荷計(jì)算書中的“正常工況”計(jì)算的結(jié)果是選擇主發(fā)電機(jī)和主變壓器的容量和臺(tái)數(shù)的依據(jù)?！皯?yīng)急工況”計(jì)算的結(jié)果是選擇應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量的依據(jù)。l 根據(jù)負(fù)荷計(jì)算書的計(jì)算結(jié)果，確定電站的容量，電力及配電系統(tǒng)的供電方式；確定電力系統(tǒng)的基本參數(shù)（電壓等級(jí)和接地方式等）。l 繪制電力及配電系統(tǒng)的單線圖。它們包括：主發(fā)電機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)，中壓配電系統(tǒng)，400V配電系統(tǒng)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)，應(yīng)急配電系統(tǒng)，正常/應(yīng)急照明系統(tǒng)，正常/應(yīng)急電伴熱系統(tǒng)，不間斷電源（UPS）和導(dǎo)航系統(tǒng)等。l 編制電氣設(shè)備規(guī)格書，其中包括：電氣設(shè)備的安裝要求，發(fā)電機(jī)，中壓配電盤，低壓配電盤，電力變壓器，中壓電動(dòng)機(jī)

4、，低壓電動(dòng)機(jī)，不間斷電源（UPS），導(dǎo)航系統(tǒng)，撬裝電氣設(shè)備，海底電纜，電伴熱系統(tǒng)和動(dòng)力/控制/接地電纜等。l 電力系統(tǒng)進(jìn)行短路電流計(jì)算和大電機(jī)起動(dòng)時(shí)發(fā)電機(jī)瞬態(tài)電壓降計(jì)算；對(duì)裝機(jī)容量大的電站，供電范圍廣，距離遠(yuǎn)的電力系統(tǒng)還應(yīng)該進(jìn)行電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算。l 為保證用電設(shè)備的電源電壓滿足設(shè)備運(yùn)行的要求，對(duì)電力網(wǎng)進(jìn)行電壓降計(jì)算，校核所選用的電纜是否滿足系統(tǒng)電壓降的要求。l 編制電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總規(guī)格書。l 為配合設(shè)備的采辦，還需要進(jìn)行電氣設(shè)備數(shù)據(jù)表的編制，其中包括：主發(fā)電機(jī)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)，電力變壓器，照明變壓器，電伴熱變壓器，中壓配電盤，低壓配電盤，不間斷電源和海底電纜等設(shè)備。l 根據(jù)油田平臺(tái)的總體布置圖，

5、進(jìn)行電力設(shè)備布置圖的繪制。對(duì)電氣設(shè)備較多的艙室，比如：主配電間，應(yīng)急配電間，主變壓器間和蓄電池間等，還應(yīng)繪制專門的布置圖。l 根據(jù)主干電纜的走向，為各層甲板，工作艙室和生活艙室等繪制主干電纜走向圖或電纜托架布置圖。l 為各層甲板，工作艙室和生活艙室等繪制電力系統(tǒng)的電纜分布圖（簡(jiǎn)稱電力系統(tǒng)的布線圖）。l 編制電氣設(shè)備清單。l 在進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還有一些必不可少的工作，比如：編制采辦標(biāo)書和設(shè)備調(diào)試大綱等。上面的設(shè)計(jì)步驟，僅介紹了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和開展工作的先后順序。在海上油氣田開發(fā)工程設(shè)計(jì)的實(shí)際工作中，不同的設(shè)計(jì)階段，不同的工程項(xiàng)目或不同的業(yè)主會(huì)根據(jù)具體的設(shè)計(jì)條件，工作范圍，設(shè)計(jì)深度和計(jì)

6、劃進(jìn)度的不同，設(shè)計(jì)的內(nèi)容會(huì)有所增減，開展工作的順序也會(huì)根據(jù)整個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)進(jìn)度表及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提交時(shí)間的不同而有所變化。海上油氣田電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是海上油氣田工程設(shè)計(jì)的一部分，它與其他專業(yè)有著密切的聯(lián)系，在進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分注意與有關(guān)專業(yè)的密切配合，否則會(huì)影響工程的設(shè)計(jì)進(jìn)度和質(zhì)量。第二節(jié) 電力負(fù)荷計(jì)算書的編制一. 目的電力負(fù)荷是用電設(shè)備在正常工作時(shí)所消耗的電功率。電力負(fù)荷計(jì)算（簡(jiǎn)稱負(fù)荷計(jì)算書）是將用電設(shè)備在各種工況下運(yùn)行時(shí)的數(shù)量和耗電功率進(jìn)行分類, 匯總,計(jì)算和分析。根據(jù)電力負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果確定主發(fā)電機(jī)組，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組和電力變壓器的容量和臺(tái)數(shù)。電力負(fù)荷計(jì)算書是選擇油田電站和供電方案最重要的

7、的依據(jù)之一。從海上油氣田開發(fā)工程設(shè)計(jì)的最初階段（預(yù)可行性階段）到詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的每一個(gè)階段，電力負(fù)荷計(jì)算書是電氣專業(yè)都需要做的工作。除此以外，它還是開展電力系統(tǒng)深入設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)。因此，電力負(fù)荷計(jì)算是海上油氣田電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要的工作之一。二. 計(jì)算方法電力負(fù)荷計(jì)算的基本依據(jù)是用電設(shè)備的額定容量，數(shù)量，運(yùn)行工況和負(fù)荷系數(shù)等。但是，電力負(fù)荷計(jì)算不是簡(jiǎn)單地將所有用電設(shè)備的額定容量進(jìn)行累加的計(jì)算，因?yàn)榘惭b的所有用電設(shè)備并非都同時(shí)運(yùn)行，而且運(yùn)行著的用電設(shè)備的實(shí)際需用功率并不是每一刻都在額定的狀態(tài)下運(yùn)行，這些設(shè)備在不超過用電設(shè)備額定容量的狀態(tài)下，時(shí)大時(shí)小地變化著。所以直接使用用電設(shè)備額定容量累加的結(jié)果來

8、選擇發(fā)電機(jī)組和確定電力系統(tǒng)的供電方案肯定不合理，而且還會(huì)造成工程投資費(fèi)用的增加。目前，電力負(fù)荷計(jì)算的方法很多，分為陸地工廠供配電系統(tǒng)的電力負(fù)荷計(jì)算和船舶電力負(fù)荷計(jì)算兩大類；在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)和船舶電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)中對(duì)電力負(fù)荷計(jì)算的方法都有詳細(xì)的介紹。由于海上油氣田開發(fā)工程的電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)條件和工作環(huán)境比較接近海上航行的船舶，因此海上油氣田開發(fā)工程電力系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算的方法是從船舶電力負(fù)荷計(jì)算的方法演變過來的，計(jì)算方法上也比較相同。在進(jìn)行海洋工程電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，常用的電力負(fù)荷計(jì)算的方法與船舶電力負(fù)荷計(jì)算的需要系數(shù)法和三類負(fù)荷法比較接近。由于海洋工程電力系統(tǒng)的總用電量和電站的裝機(jī)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于船舶

9、電力系統(tǒng)的總用電量和電站裝機(jī)容量，而且海洋工程電力系統(tǒng)的用電量隨著油田的開采逐年發(fā)生著變化，因此在進(jìn)行電力負(fù)荷計(jì)算時(shí)，還要逐年進(jìn)行負(fù)荷的預(yù)測(cè)和評(píng)估，這一部分的內(nèi)容與陸地電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)比較接近。三. 用電設(shè)備分類在編制電力負(fù)荷計(jì)算書時(shí)，第一步需要做的工作是對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行分類，常用的分類方法主要有以下幾種：1. 首先，按用電設(shè)備的電壓等級(jí)進(jìn)行分類：根據(jù)不同電壓等級(jí)，比如：6300V ，3300V，400V，230V和115V等，對(duì)用電設(shè)備分別進(jìn)行匯總和計(jì)算，從而可以確定電力變壓器，照明變壓器，電伴熱變壓器和不間斷電源（UPS）的容量和數(shù)量。2. 其次，按用電設(shè)備的系統(tǒng)進(jìn)行分類：在編制電力負(fù)荷計(jì)算書

10、時(shí)，用電設(shè)備的排列順序主要是根據(jù)用電設(shè)備所屬的系統(tǒng)進(jìn)行排序，比如：工藝系統(tǒng)的天燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)，注水系統(tǒng)，原油輸送系統(tǒng)，熱介質(zhì)鍋爐系統(tǒng)，化學(xué)注入系統(tǒng)和開/閉式排放系統(tǒng)等；公用系統(tǒng)的柴油輸送系統(tǒng)，淡水系統(tǒng)，通風(fēng)/空調(diào)/冷藏系統(tǒng)，主發(fā)電機(jī)的輔助系統(tǒng)和吊機(jī)等；消防系統(tǒng)的消防泵；舾裝系統(tǒng)的廚房設(shè)施和系泊系統(tǒng)等；另外還有不間斷電源系統(tǒng)（UPS），照明系統(tǒng)和電伴熱系統(tǒng)等。3. 然后，按配電系統(tǒng)的匯流排進(jìn)行分類：如果中壓配電系統(tǒng)和400V配電系統(tǒng)的匯流排由兩段或兩段以上匯流排組成的話，那么在編制電力負(fù)荷計(jì)算書時(shí)，除了滿足用電設(shè)備的系統(tǒng)分類的要求以外，還應(yīng)該按用電設(shè)備所在的匯流排位置分別進(jìn)行排列。其目的是：便于各

11、段匯流排電功率的匯總，同時(shí)在繪制單線圖時(shí)可以根據(jù)電力負(fù)荷計(jì)算書中用電設(shè)備的順序進(jìn)行排列。四. 用電設(shè)備運(yùn)行的工況在進(jìn)行電力負(fù)荷計(jì)算時(shí)，應(yīng)該對(duì)海上油氣田的各種不同工況分別進(jìn)行電力負(fù)荷計(jì)算。不同的海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施，比如：井口平臺(tái)，動(dòng)力/生產(chǎn)/生活綜合平臺(tái)，浮式生產(chǎn)/儲(chǔ)油船和自升式（半潛式）鉆井船等，由于類型和用途的不同，其運(yùn)行工況也是不一樣的，而且不同工況之間的耗電量的差異也非常大。不同的海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施上各種設(shè)備的運(yùn)行工況分以下幾種類型：1. 井口平臺(tái)和綜合平臺(tái)的工況大致可分為：1) 正常工況 （Normal or Production Condition）：油田正常生產(chǎn)和生活時(shí)的狀

12、態(tài)。2) 應(yīng)急工況 (Emergency Condition)：油田發(fā)生火災(zāi)時(shí)的消防和逃生的狀態(tài)。3) 應(yīng)急置換工況(Emergency Displace Condition)：當(dāng)主發(fā)電機(jī)維修或發(fā)生故障時(shí)，為防止海底管線堵塞，對(duì)海底管線進(jìn)行油水置換工況。2. 浮式生產(chǎn)/儲(chǔ)油船的工況大致可分為： 1) 正常工況：油田正常生產(chǎn)時(shí)的狀態(tài)。2) 原油外輸工況：(Offloading Condition)周期性的原油外輸工況。3) 拖航：(Haulage Condition)浮式生產(chǎn)/儲(chǔ)油船遷移時(shí)的拖航狀態(tài)。4) 應(yīng)急工況：浮式生產(chǎn)/儲(chǔ)油船發(fā)生火災(zāi)時(shí)的消防和逃生狀態(tài)。3. 自升式（半潛式）鉆井船的工況大

13、致可分為：1) 正常生產(chǎn)：鉆井船正常生產(chǎn)時(shí)的狀態(tài)。2) 拖航：鉆井船遷移時(shí)的拖航狀態(tài)。3) 樁腿升降：(Leg Rising & down Condition)自升式鉆井船定位后，樁腿升降狀態(tài)。4) 停泊：(Dock Condition)鉆井船停泊碼頭時(shí)的狀態(tài)。5) 應(yīng)急工況：鉆井船發(fā)生火災(zāi)時(shí)的消防和逃生狀態(tài)。五. 專業(yè)術(shù)語的基本定義電力負(fù)荷計(jì)算書中常見的專業(yè)術(shù)語及選用和計(jì)算的方法是：1. 需要系數(shù)負(fù)荷實(shí)際需要的功率是由各用電設(shè)備的種類及其使用方法決定的，其值可用需要系數(shù)來計(jì)算。需要系數(shù)就是設(shè)備使用時(shí)的最大需要功率與其額定輸入功率之比，既：需要系數(shù)=設(shè)備的需要功率X 100%設(shè)備的額定

14、輸入功率（公式4.2.2.1）設(shè)備的額定輸入功率，對(duì)電動(dòng)機(jī)來說，就是它的額定輸入功率；對(duì)照明設(shè)備，電伴熱系統(tǒng)和不間斷電源等設(shè)備的需要功率通常使用的是安裝總功率；如果負(fù)載是隨時(shí)間上下波動(dòng)的話，一般取其平均功率。船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)（電氣分冊(cè)）對(duì)船舶上的一些常用的設(shè)備進(jìn)行了負(fù)荷分類，分為連續(xù)負(fù)荷和間斷負(fù)荷兩大類；并確定了它們的需要系數(shù)K值，現(xiàn)將它們列入表4.2.2.1，供設(shè)計(jì)參考使用。表4.2.2.1 連續(xù)負(fù)荷分類及其需要系數(shù)K值機(jī)械種類需要系數(shù)K/%備注航行進(jìn)出港裝卸貨柴油機(jī)船舶輔機(jī)淡水冷卻泵8585海水冷卻泵8585滑油泵6565燃油油頭冷卻水泵8585燃油油頭冷卻油泵7070C重油凈油機(jī)及泵65

15、燃油凈油機(jī)及泵65增壓器及泵65輔鍋爐給水泵858585重油噴射泵656565鼓風(fēng)機(jī)858585廢氣鍋爐85空氣壓縮機(jī)85發(fā)電機(jī)冷卻水泵85通用輔機(jī)淡水泵858585衛(wèi)生水泵858585通風(fēng)機(jī)858585造水裝置及其泵85甲板機(jī)械絞車3040根據(jù)形式貨油泵30和臺(tái)數(shù)決定舵機(jī)2020定生活區(qū)風(fēng)機(jī)808050電熱器808050冷庫(kù)裝置808050鼓風(fēng)機(jī)808050不包含泵艙鼓風(fēng)機(jī)80去濕機(jī)貨艙通風(fēng)機(jī)60806080熱水循環(huán)泵808080冷藏機(jī)糧食庫(kù)608060按臺(tái)數(shù)定貨物庫(kù)608080貨油用惰性氣體鼓風(fēng)機(jī)707085石油液化氣再液化壓縮機(jī)909090石油液化氣負(fù)載泵90石油液化氣用惰性氣體發(fā)生裝置

16、808080其他貨艙固定的100100照明移動(dòng)的80探照燈80電動(dòng)發(fā)電機(jī)組707070陀螺羅經(jīng)8080煙囪照明100100電燈生活區(qū)808070機(jī)艙用100100100航行信號(hào)燈100100雷達(dá)100氣輪機(jī)主循環(huán)水泵75907590發(fā)電機(jī)循環(huán)水泵80908090主給貨船65705060水泵油船70805060輔給水泵連續(xù)負(fù)荷，主凝水泵65755060裝卸貨時(shí)輔凝水泵的K值，由滑油泵60706070實(shí)際情況燃油噴射泵758575857585決定。表4.2.2.2 間歇負(fù)荷分類及其需要系數(shù)K值機(jī)械種類需要系數(shù)K/%備注航行進(jìn)出港裝卸貨主機(jī)A重油凈油機(jī)及泵6565輔機(jī)凈油機(jī)80通用輔機(jī)總用泵6565

17、增壓泵85壓載泵8585燃油駁運(yùn)泵8080滑油循環(huán)泵806580滑油凈油機(jī)808580甲板機(jī)械絞車40艙口蓋絞車80駁運(yùn)泵15255565舷梯絞車80絞盤錨絞盤2040其他設(shè)備廚房電灶406040604060由形式和內(nèi)容決定電烘箱406140604060其它設(shè)施404040探照燈80蓄電池用充電機(jī)808080雷達(dá)100無線電裝置80航海儀器6060電笛,電喇叭80802. 同時(shí)使用系數(shù) (Utilization Factor)：在正常情況下，電力系統(tǒng)內(nèi)各種間斷運(yùn)行的用電設(shè)備不會(huì)在同一時(shí)刻都在額定負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行。所以在確定條件下，可能運(yùn)行的各間斷負(fù)荷的最大需要功率之和，總比所有間斷負(fù)荷所需的最

18、大功率之和要小。國(guó)外將其稱之為不等系數(shù)，我國(guó)將其倒數(shù)稱之為同時(shí)系數(shù)。同時(shí)系數(shù)的公式為：同時(shí)系數(shù)=所有間斷負(fù)荷的最大需要功率之和運(yùn)行的間斷負(fù)荷的最大需要功率之和（公式4.2.2.2）同時(shí)系數(shù)=運(yùn)行的間斷負(fù)荷的最大需要功率之和所有間斷負(fù)荷的最大需要功率之和 這個(gè)應(yīng)為正確公式在海洋工程中不同的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)使用系數(shù)的取值也是不同的。同時(shí)使用系數(shù)可以通過公式計(jì)算確定。無精確計(jì)算值時(shí)，同時(shí)系數(shù)的取值可以根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，按用電設(shè)備的負(fù)載類別來決定。I類負(fù)載的同時(shí)系數(shù)的范圍通常是0.71.0；II類負(fù)載的同時(shí)系數(shù)的范圍通常是0.30.6；III類負(fù)載的同時(shí)系數(shù)的范圍通常是0.10.3。3. 負(fù)載系數(shù) (Loa

19、d Efficiency)： 電氣設(shè)備的負(fù)載系數(shù)用某一期間內(nèi)的負(fù)載平均需要功率與同一期間內(nèi)的負(fù)載最大需要功率的比值來表示，既：負(fù)載系數(shù)=某一期間的負(fù)載的平均需要功率X 100%同一期間的最大需要功率（公式4.2.2.3）負(fù)載系數(shù)的計(jì)算方法是：在海洋工程中使用最多的用電設(shè)備是電動(dòng)機(jī)，對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，每臺(tái)機(jī)械設(shè)備選配的電動(dòng)機(jī)有一額定功率P1，每臺(tái)機(jī)械設(shè)備有一最大軸功率P2，由此可以求得電動(dòng)機(jī)的利用系數(shù)K1為：K1=P2P1（公式4.2.2.4）每臺(tái)機(jī)械設(shè)備又有一個(gè)實(shí)際使用功率P3，由此可以求得機(jī)械負(fù)載系數(shù)K2為：K2=P3P2（公式4.2.2.5）根據(jù)上面兩個(gè)公式，可以求得電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)K3為：K

20、3 = K1 X K2 =P3P1（公式4.2.2.6）由于不同容量的電動(dòng)機(jī)的效率h不一樣，所以電動(dòng)機(jī)的額定需要功率P4應(yīng)為：P4=P1h（公式4.2.2.7）所以，電力負(fù)荷計(jì)算中，電動(dòng)機(jī)實(shí)際需要功率P5應(yīng)為：P5 = K3 X P4 K3 X P1h（公式4.2.2.8）由于交流異步電動(dòng)機(jī)在低負(fù)載時(shí)效率變差，所以實(shí)際上電動(dòng)機(jī)在P3功率下運(yùn)行時(shí)的效率不等于電動(dòng)機(jī)的額定效率h。對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)，求出有功功率后，有時(shí)還要計(jì)算無功功率。海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施上總的功率因數(shù)都是比較高的，一般不會(huì)低于0.7，所以對(duì)選擇發(fā)電機(jī)功率不會(huì)有很大影響，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可不計(jì)算無功功率。當(dāng)數(shù)據(jù)充分時(shí)，可以根據(jù)機(jī)械設(shè)備的

21、軸功率，機(jī)械設(shè)備的負(fù)載系數(shù)和電動(dòng)機(jī)的額定功率求得。如果沒有確切資料的話，負(fù)載系數(shù)的取值由工程設(shè)計(jì)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來確定。根據(jù)海洋工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并參考了船舶實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)和電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家的技術(shù)參數(shù)，對(duì)海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施上使用的不同形式的電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)等方面的資料進(jìn)行了匯總，列表如下：（插入表4.2.2.3）表4.2.2.3 異步電動(dòng)機(jī)效率及功率因數(shù)用電設(shè)備的負(fù)載系數(shù)是參考船舶實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)和工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行收集和歸納，列表如下，供設(shè)計(jì)時(shí)參考使用：表4.2.2.4 主要用電設(shè)備的負(fù)載系數(shù)變化范圍用電設(shè)備負(fù)載系數(shù)用電設(shè)備負(fù)載系數(shù)天然氣壓縮機(jī)0.80.9艙底泵0.50.7原油外輸泵0.80.9壓載

22、泵0.50.7掃艙泵0.60.8海水冷卻泵0.70.8消防增壓泵0.60.85電動(dòng)消防泵0.650.9注水泵0.80.9開式排放泵0.50.8電潛泵0.650.8閉式排放泵0.50.8空氣壓縮機(jī)0.81.0熱水循環(huán)泵0.40.8熱介質(zhì)循環(huán)泵0.60.9化學(xué)注入撬0.60.9核桃殼濾器0.30.5壓井泵0.10.4海水提升泵0.50.9吊機(jī)0.20.4海水處理裝置0.30.5廚房設(shè)施0.20.6淡水泵0.61.0冷藏機(jī)組0.30.5水源井0.40.6照明0.60.8主發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備0.70.9電伴熱0.50.8集中空調(diào)機(jī)組0.60.9不間斷電源0.50.84. 第I類負(fù)荷第I類負(fù)荷（簡(jiǎn)稱I類負(fù)荷

23、）。通常是指長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的用電設(shè)備的負(fù)荷載。在正常運(yùn)行時(shí)，考慮到各種用電設(shè)備的最大負(fù)荷的不同時(shí)性，I類負(fù)荷的同時(shí)使用系數(shù)的取值一般為0.81.0。5. 第II類負(fù)荷第II類負(fù)荷（簡(jiǎn)稱II類負(fù)荷）。通常是指：短時(shí)或重復(fù)短時(shí)使用的用電設(shè)備的負(fù)載。II類負(fù)荷的同時(shí)使用系數(shù)可以按該用電設(shè)備的平均工作時(shí)間和工作周期之比來估算。在沒有確切資料的情況下，對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行逐一的計(jì)算是一項(xiàng)非常繁瑣的工作，所以在實(shí)際計(jì)算時(shí)，通常是采用負(fù)荷系數(shù)計(jì)算出各種間斷負(fù)載總需要功率之后，再乘以總的同時(shí)系數(shù)的方法，同時(shí)系數(shù)的取值一般為0.305。如果某一間斷負(fù)載較大，比如其需要功率大于或接近其他間斷負(fù)載總和時(shí)，大功率的間斷負(fù)載一

24、般不乘以同時(shí)系數(shù)。6. 第III類負(fù)荷第III類負(fù)荷（簡(jiǎn)稱III類負(fù)荷）。通常是指偶然短時(shí)使用的用電設(shè)備的負(fù)載。III類負(fù)荷在計(jì)算時(shí)，通?？梢圆挥?jì)。但對(duì)于裝機(jī)容量小的電站，應(yīng)予以充分的注意，同時(shí)使用系數(shù)的取值一般為0.10.3。7. 工況 （Duty）工況是指用電設(shè)備在油田正常生產(chǎn)期間所處的工作狀態(tài)。在通常情況下，用電設(shè)備所處的工作狀態(tài)有三種：連續(xù)(Continuity)運(yùn)行。用電設(shè)備長(zhǎng)期處于運(yùn)行狀態(tài)，用縮寫字母“C”表示。備用(Standby)；用電設(shè)備處于停止?fàn)顟B(tài)。用縮寫字母“S”表示。間斷(Intermittent)運(yùn)行；短時(shí)或重復(fù)短時(shí)使用的用電設(shè)備。用縮寫字母“I”表示。六. 電力負(fù)荷

25、計(jì)算書的編制方法和步驟在進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，電力負(fù)荷計(jì)算書采用的是統(tǒng)一的電子表格的型式，不同的設(shè)計(jì)單位使用的電力負(fù)荷計(jì)算書的格式可能會(huì)有些差異，但基本內(nèi)容一般不會(huì)有太大的出入。常用的電力負(fù)荷計(jì)算書的標(biāo)準(zhǔn)格式見表4.2.2.5（插入表4.2.2.5）表4.2.2.5 電力負(fù)荷計(jì)算書（標(biāo)準(zhǔn)格式）注：除了表4.2.2.5中列出的這兩種常用的運(yùn)行工況以外，在工程的實(shí)例中還有“原油外輸” 工況，“應(yīng)急置換” 工況，“拖航” 工況以及其他形式的運(yùn)行工況等，由于篇幅的限制，不一一列出。電力負(fù)荷計(jì)算書的編制方法和步驟有三種：方法一是海洋工程電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)常用的方法；方法二是船舶工程電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)使用的方法。方

26、法三是國(guó)外工程公司在進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)常用的方法。下面將這三種計(jì)算方法分別進(jìn)行介紹，供設(shè)計(jì)人員參考。1. 方法一：電力負(fù)荷計(jì)算書的編制步驟如下：1) 收集機(jī)械專業(yè)的設(shè)備清單，舾裝專業(yè)的用電設(shè)備清單，以及安全，儀表和通訊等專業(yè)提供的用電設(shè)備清單。2) 根據(jù)用電設(shè)備的電壓等級(jí)，工藝/公用/消防/生活等系統(tǒng)，以及連接的匯流排編號(hào)進(jìn)行分類和匯總，并一一將這些用電設(shè)備的技術(shù)參數(shù)輸入電力負(fù)荷表中。3) 選擇計(jì)算工況，并確定各工況下所需使用的電氣設(shè)備，按連續(xù)，備用和間斷負(fù)載區(qū)分用電設(shè)備在不同工況下的運(yùn)行狀態(tài)。4) 確定電潛泵電機(jī)所需的電功率。井口平臺(tái)上的電潛泵，注水泵和水源井等大功率的用電設(shè)備所需的功率是根

27、據(jù)油田總體開發(fā)方案逐年投入使用，每口井的電潛泵和注水泵電機(jī)所需的功率取決于鉆/完井專業(yè)提供的對(duì)每口井逐年用電量的預(yù)測(cè)表。根據(jù)這份預(yù)測(cè)表，將這些用電設(shè)備投入使用的情況和實(shí)際所需的電功率按照油田投產(chǎn)的年限編制成表格，并將這些用電設(shè)備每年實(shí)際所需的電功率進(jìn)行累加。電力負(fù)荷計(jì)算書上的電潛泵電機(jī)的總功率通常選擇的是用電量最高年的數(shù)據(jù)作為電潛泵電機(jī)的耗電功率。表4.2.2.6是QHD32-6油田電潛泵電機(jī)逐年耗電功率的匯總表。（插入表4.2.2.6）表4.2.2.6 QHD32-6油田電潛泵電機(jī)逐年電功率匯總表5) 確定各用電設(shè)備的負(fù)載系數(shù)。6) 計(jì)算各用電設(shè)備的所需功率，并計(jì)算出各工況下所需總功率。7)

28、 在上述計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，乘以5%的網(wǎng)絡(luò)損失，計(jì)算出所需總功率。8) 根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，分別選擇主發(fā)電機(jī)和電力變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，選擇應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量，并計(jì)算各工況下，主發(fā)電機(jī)，電力變壓器和應(yīng)急發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率。（插入表4.2.2.7）表4.2.2.7 電力負(fù)荷計(jì)算書 (實(shí)例1)計(jì)算實(shí)例1：按照上面介紹的方法和步驟，將用電設(shè)備的技術(shù)參數(shù)一一輸入電子表格（見表4.2.2.5和表4.2.2.7）。這些工作完成之后，還需要根據(jù)計(jì)算結(jié)果和選擇的發(fā)電機(jī)組和變壓器的容量和數(shù)量（此處的結(jié)果均為假設(shè)結(jié)果），核實(shí)主發(fā)電機(jī)組，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組和電力變壓器的容量。電力負(fù)荷計(jì)算書中應(yīng)該包括以下部分的內(nèi)容：據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇了

29、兩臺(tái)3000kW的主發(fā)電機(jī)組，正常情況下，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用；一臺(tái)的560kW應(yīng)急發(fā)電機(jī)組；三臺(tái)1600kVA的電力變壓器，正常情況下，兩臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用?？傂韫β剩?554kW總需功率（5%網(wǎng)絡(luò)損耗）：2681 kW400V用電負(fù)載的總需功率：2154 kW400V用電負(fù)載的總需功率（5%網(wǎng)絡(luò)損耗）：2262 kW應(yīng)急工況所需功率：315 kW主發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率：89%應(yīng)急發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率：56%電力變壓器的負(fù)荷率：88%這種計(jì)算方法主要適用于對(duì)平臺(tái)所有用電設(shè)備的運(yùn)行情況比較熟悉，因?yàn)樗杏秒娫O(shè)備的需要系數(shù)必須一一輸入，計(jì)算結(jié)果相應(yīng)比較準(zhǔn)確，可靠，但化費(fèi)的時(shí)間和精力會(huì)比較多。2. 方法二：1.

30、收集機(jī)械專業(yè)的設(shè)備清單，舾裝專業(yè)的用電設(shè)備清單，以及安全，儀表和通訊等專業(yè)提供的用電設(shè)備清單。2. 根據(jù)用電設(shè)備的電壓等級(jí)，工藝/公用/消防/生活等系統(tǒng)，以及連接的匯流排編號(hào)進(jìn)行分類和匯總，并一一將這些用電設(shè)備的技術(shù)參數(shù)輸入電力負(fù)荷表中。3. 選擇計(jì)算工況，并確定各工況下所需使用的電氣設(shè)備，按連續(xù)，備用和間斷負(fù)載區(qū)分用電設(shè)備在不同工況下的運(yùn)行狀態(tài)。4. 根據(jù)用電設(shè)備所屬的負(fù)載類別，分別累加各用電設(shè)備的所需功率，并得出各工況下各負(fù)載類別（連續(xù)負(fù)載和間斷負(fù)載）用電設(shè)備所需的總功率。5. 確定電潛泵電機(jī)所需的電功率。井口平臺(tái)上的電潛泵，注水泵和水源井等大功率的用電設(shè)備所需的功率是根據(jù)油田總體開發(fā)方案

31、逐年投入使用，每口井的電潛泵和注水泵電機(jī)所需的功率取決于鉆/完井專業(yè)提供的對(duì)每口井逐年用電量的預(yù)測(cè)表。根據(jù)這份預(yù)測(cè)表，將這些用電設(shè)備投入使用的情況和實(shí)際所需的電功率按照油田投產(chǎn)的年限編制成表格，并將這些用電設(shè)備每年實(shí)際所需的電功率進(jìn)行累加。電力負(fù)荷計(jì)算書上的電潛泵電機(jī)的總功率通常選擇的是用電量最高年的數(shù)據(jù)作為電潛泵電機(jī)的耗電功率（見表4.2.2.6）。6. 將連續(xù)負(fù)載所需的總功率乘以連續(xù)負(fù)載用電設(shè)備的同時(shí)使用系數(shù)，連續(xù)負(fù)載的同時(shí)使用系數(shù)的范圍一般是0.91.0。將間斷負(fù)載所需的總功率乘以間斷負(fù)載用電設(shè)備的同時(shí)使用系數(shù)，間斷類負(fù)載的同時(shí)使用系數(shù)的范圍一般是0.30.5。7. 連續(xù)和間斷負(fù)載的總功

32、率分別乘以同時(shí)使用系數(shù)以后的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行累加，得出整個(gè)油田所需的總功率。8. 根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，分別選擇主發(fā)電機(jī)和電力變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，選擇應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量，并計(jì)算各工況下，主發(fā)電機(jī)，電力變壓器和應(yīng)急發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率。（插入表4.2.2.8）表4.2.2.8 電力負(fù)荷計(jì)算書 (實(shí)例2)計(jì)算實(shí)例2：按照上面介紹的方法和步驟，將用電設(shè)備的技術(shù)參數(shù)一一輸入電子表格（見表4.2.2.5和表4.2.2.8）。這些工作完成之后，還需要根據(jù)計(jì)算結(jié)果和選擇的發(fā)電機(jī)組和變壓器的容量和數(shù)量核實(shí)主發(fā)電機(jī)組，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組和電力變壓器的容量。電力負(fù)荷計(jì)算書中應(yīng)該包括以下部分的內(nèi)容：根據(jù)電力負(fù)荷計(jì)算書的結(jié)果選擇了四臺(tái)3

33、800kW的主發(fā)電機(jī)組，正常情況下，三臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用；一臺(tái)630kW的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組；三臺(tái)1600kVA的電力變壓器，正常情況下，兩臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。連續(xù)負(fù)荷總需功率：8816kW間斷負(fù)荷總需功率：1632 kW間斷負(fù)荷的計(jì)算功率：1632 X 0.4652.8 kW (上面的0.4是同時(shí)使用系數(shù))消耗功率總和：9468.8kW400V用電負(fù)載的總需功率：2360kW應(yīng)急工況所需功率：452 kW主發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率：83.1%應(yīng)急發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率：72%電力變壓器的負(fù)荷率：92.2%這種計(jì)算方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只需要將用電設(shè)備分為兩大類：連續(xù)運(yùn)行負(fù)荷和間斷運(yùn)行負(fù)荷，然后對(duì)間斷負(fù)荷乘以一個(gè)同時(shí)使用系數(shù)

34、就可以了。3. 方法三：方法三將介紹國(guó)外工程公司在進(jìn)行電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)編制電力負(fù)荷計(jì)算書所使用的方法。春曉油田的基本設(shè)計(jì)由馬來西亞的“TECHNIP-COFLEXIP”工程公司來完成的，它們的電力負(fù)荷計(jì)算書是這樣編制的：1. 收集機(jī)械專業(yè)的設(shè)備清單，舾裝專業(yè)的用電設(shè)備清單，以及安全，儀表和通訊等專業(yè)提供的用電設(shè)備清單。2. 根據(jù)用電設(shè)備的電壓等級(jí)，工藝/公用/消防/生活等系統(tǒng)，以及連接的匯流排編號(hào)進(jìn)行分類和匯總，并一一將這些用電設(shè)備的技術(shù)參數(shù)輸入電力負(fù)荷表中。3. 選擇計(jì)算工況，并確定各工況下所需使用的電氣設(shè)備，按連續(xù)，備用和間斷負(fù)載區(qū)分用電設(shè)備在不同工況下的運(yùn)行狀態(tài)。4. 將連續(xù)運(yùn)行和間斷運(yùn)行

35、的用電設(shè)備所需的電功率分別累加。各種不同運(yùn)行工況下的用電設(shè)備所需電功率的匯總方法如下：連續(xù)運(yùn)行負(fù)荷 = 電機(jī)額定功率（kW）效率（公式4.2.2.9）負(fù)荷系數(shù) = 機(jī)械軸功率（kW）電機(jī)額定功率（kW）（公式4.2.2.10）最大運(yùn)行負(fù)荷（kW） = 1.0A + 0.3B （公式4.2.2.11）最大運(yùn)行負(fù)荷（kVAR） = 1.0E + 0.3F （公式4.2.2.12）最大運(yùn)行負(fù)荷（kVA） = （公式4.2.2.13）峰值負(fù)荷（kW） = J + 0.1C 或 1.0D (選擇兩者中較大的) （公式4.2.2.14）峰值負(fù)荷（kVAR） = J + 0.1G 或 1.0H (選擇兩者中

36、較大的)（公式4.2.2.15）峰值負(fù)荷（kVA） = （公式4.2.2.16） 上式中：A = 總的連續(xù)負(fù)荷所需的有功功率（kW）。B = 總的間斷負(fù)荷所需的有功功率（kW）。C = 總的備用負(fù)荷所需的有功功率（kW）。D = 備用的用電設(shè)備中單機(jī)電功率最大的設(shè)備（kW）。E = 總的連續(xù)負(fù)荷所需的視在功率（kVAR）。F = 總的間斷負(fù)荷所需視的在功率（kVAR）。G = 總的備用負(fù)荷所需視在的功率（kVAR）。H = 備用的用電設(shè)備中單機(jī)視在功率最大的設(shè)備（kVAR）。J = 運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷的有功功率（kW）。K = 運(yùn)行時(shí)最大負(fù)荷的視在功率（kVAR）。L = 運(yùn)行時(shí)峰值負(fù)荷的有功功率

37、（kW）。M = 運(yùn)行時(shí)峰值負(fù)荷的視在功率（kVAR）。如果沒有電動(dòng)機(jī)的詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)的話，也可以使用表4.2.2.9列出的不同容量電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)：表4.2.2.9 不同容量電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)電動(dòng)機(jī)的額定功率（kW）電動(dòng)機(jī)的效率電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)0.250.360.660.740.370.540.680.550.740.730.770.751.00.751.11.40.770.811.52.10.782.22.90.810.823.03.60.833.73.90.840.824.05.40.855.57.40.870.847.510.90.8811140.900.8515170.90

38、18210.910.8522290.9130360.920.8637440.9345540.940.8655740.9475890.940.86901090.951101310.960.861321490.961501590.960.861601840.96大于185以上的電動(dòng)機(jī)0.960.86在編制電力負(fù)荷表時(shí)，其它用電設(shè)備和饋線回路的效率為0.95，功率因數(shù)為0.98。5. 確定電潛泵電機(jī)所需的電功率。井口平臺(tái)上的電潛泵，注水泵和水源井等大功率的用電設(shè)備所需的功率是根據(jù)油田總體開發(fā)方案逐年投入使用，每口井的電潛泵和注水泵電機(jī)所需的功率取決于鉆/完井專業(yè)提供的對(duì)每口井逐年用電量的預(yù)測(cè)表。根據(jù)

39、這份預(yù)測(cè)表，將這些用電設(shè)備投入使用的情況和實(shí)際所需的電功率按照油田投產(chǎn)的年限編制成表格，并將這些用電設(shè)備每年實(shí)際所需的電功率進(jìn)行累加。電力負(fù)荷計(jì)算書上的電潛泵電機(jī)的總功率通常選擇的是用電量最高年的數(shù)據(jù)作為電潛泵電機(jī)的耗電功率。6. 根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，分別選擇主發(fā)電機(jī)和電力變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，選擇應(yīng)急發(fā)電機(jī)的容量，并計(jì)算各工況下，主發(fā)電機(jī)，電力變壓器和應(yīng)急發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率。（插入表4.2.2.10）表4.2.2.10 電力負(fù)荷計(jì)算書 (實(shí)例3)（插入表4.2.2.11）表4.2.2.11 電力負(fù)荷計(jì)算書 (實(shí)例3)計(jì)算實(shí)例3：按照上面介紹的方法和步驟，將用電設(shè)備的技術(shù)參數(shù)一一輸入電子表格（見4.

40、2.2.10和表4.2.2.11）。這些工作完成之后，還需要根據(jù)計(jì)算結(jié)果和選擇的發(fā)電機(jī)組和變壓器的容量和數(shù)量核實(shí)主發(fā)電機(jī)組，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組和電力變壓器的容量。電力負(fù)荷計(jì)算書中應(yīng)該包括以下部分的內(nèi)容：根據(jù)電力負(fù)荷計(jì)算書的結(jié)果選擇了三臺(tái)4300kW的主發(fā)電機(jī)組，正常情況下，兩臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。正常情況下，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。連續(xù)負(fù)荷總需功率：8011.96kW間斷負(fù)荷總需功率：1871.37 kW最大運(yùn)行負(fù)荷的計(jì)算功率：8573.37 kW (2008年)7071.33 kW (2018年) 8205.88 kW (2022年)主發(fā)電機(jī)的負(fù)荷率：99.9% (2008年)82% (2018年) 95

41、% (2018年) 這種計(jì)算方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只需要將用電設(shè)備分為兩大類：連續(xù)運(yùn)行負(fù)荷和間斷運(yùn)行負(fù)荷，然后對(duì)間斷負(fù)荷乘以一個(gè)同時(shí)使用系數(shù)就可以了。六. 不同設(shè)計(jì)階段的電力負(fù)荷計(jì)算書的編制要求不同的設(shè)計(jì)階段對(duì)電力負(fù)荷計(jì)算書的編制要求和深度是不一樣的。從預(yù)可行性研究，可行性研究，概念設(shè)計(jì)，基本設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)，隨著不同設(shè)計(jì)階段的深入，用電設(shè)備的數(shù)量，額定功率和負(fù)載系數(shù)等其它技術(shù)參數(shù)會(huì)越來越趨于合理和可靠，電力負(fù)荷計(jì)算書的編制從最初的預(yù)可行性研究階段的估算到詳細(xì)設(shè)計(jì)階段逐步趨于全面，準(zhǔn)確和完整。預(yù)可行性研究和可行性研究階段的主要工作是對(duì)海上油氣田的油田開發(fā)方案，進(jìn)行多個(gè)方案的設(shè)計(jì)和論證工作。鉆井，完井

42、和采油工藝等專業(yè)可能會(huì)提出各種油田開發(fā)方案中主要用電設(shè)備，其中包括：電潛泵電機(jī)，注水泵電機(jī)，天然氣壓縮機(jī)，海水提升泵電機(jī)和原油外輸泵電機(jī)等大容量用電設(shè)備的估算電功率值。但是，用電設(shè)備的名稱，數(shù)量和額定功率還無法準(zhǔn)確提供。這個(gè)階段只能進(jìn)行電力負(fù)荷的估算工作，不具備編制的電力負(fù)荷計(jì)算書的條件。概念設(shè)計(jì)階段的主要工作是對(duì)油田的開采和生產(chǎn)等方案進(jìn)行深入比較和論證，并進(jìn)行工程投資預(yù)算和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。整個(gè)油田用電設(shè)備的數(shù)量和用電功率不會(huì)提供的很全面，由于在這個(gè)設(shè)計(jì)階段要確定電站的形式，并估算出電站的容量，所以在編制電力負(fù)荷計(jì)算書時(shí)，除了根據(jù)鉆采和工藝等專業(yè)提供的大容量用電設(shè)備（電潛泵，注水泵，天燃?xì)鈮嚎s機(jī)和原

43、油外輸泵等）所消耗的電功率以外，還需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算出生產(chǎn)，公用設(shè)施和生活的用電量，在此基礎(chǔ)上測(cè)算出油田的總用電量。這個(gè)階段編制的電力負(fù)荷計(jì)算書時(shí)，有些參數(shù)和數(shù)據(jù)可以不填，比如：設(shè)備編號(hào)，機(jī)械設(shè)備的軸功率，負(fù)荷系數(shù)和同時(shí)使用系數(shù)等。這個(gè)階段已初步具備了編制的電力負(fù)荷計(jì)算書的條件，只是用電設(shè)備的數(shù)量，額定功率和其它數(shù)據(jù)需要在后續(xù)的設(shè)計(jì)階段進(jìn)一步的充實(shí)，修改和完善。在基本設(shè)計(jì)階段，海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施上的工藝生產(chǎn)和處理等流程的設(shè)計(jì)已全面展開，并逐步完善和確定，這個(gè)階段整個(gè)油田用電設(shè)備的數(shù)量和用電功率提供的比較全面，因此這個(gè)階段編制的電力負(fù)荷計(jì)算書，應(yīng)該嚴(yán)格按照上面介紹的方法和步驟來完成，然后根據(jù)電

44、力負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果來核實(shí)主發(fā)電機(jī)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)，電力變壓器以及照明變壓器和電伴熱變壓器的容量是否滿足設(shè)計(jì)的要求。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段開展之前，海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施上的主要設(shè)備都已基本訂貨，因此這個(gè)階段編制的電力負(fù)荷計(jì)算書時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)備廠家提供的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和完善，最終再確認(rèn)選用的主發(fā)電機(jī)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)，電力變壓器以及照明變壓器和電伴熱變壓器的容量是否能滿足生產(chǎn)的要求。第三節(jié) 供電方案的設(shè)計(jì)和選型一. 概述海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施上的供電方案的設(shè)計(jì)實(shí)際上就是電力系統(tǒng)的電能的產(chǎn)生，輸送，分配和使用的方案設(shè)計(jì)。供電方案的設(shè)計(jì)也就是電站和電力網(wǎng)方案的設(shè)計(jì)，它是海洋油氣田開發(fā)工程項(xiàng)目前期工作的重要組成部分，它的

45、主要工作是以油氣田本身的燃料資源為基礎(chǔ)，根據(jù)整個(gè)油田的規(guī)模，供電范圍的大小和用電量測(cè)算的結(jié)果，對(duì)海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施上的電源形式，布局，電站的裝機(jī)容量，單機(jī)容量，輸/配電方式，以及對(duì)電壓等級(jí)和電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的確定等進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的論證，比較，直止最終確認(rèn)。海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施上的電力系統(tǒng)的供電方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：1. 供配電系統(tǒng)基本參數(shù)的選擇2. 供電方案的選擇3. 發(fā)電機(jī)組容量和臺(tái)數(shù)的選擇4. 電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的設(shè)計(jì)。5. 發(fā)電機(jī)組容量和臺(tái)數(shù)的選擇將在第二章的第五節(jié)和第六節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的介紹；電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的設(shè)計(jì)將在第三章中介紹。這節(jié)將主要介紹供電系統(tǒng)基本參數(shù)的選擇

46、和供電方案的設(shè)計(jì)等方面的有關(guān)內(nèi)容。二. 供配電系統(tǒng)基本參數(shù)的選擇海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施的電力系統(tǒng)的基本參數(shù)主要是指：線制，電流種類，額定電壓和額定頻率。下面將分別介紹確定這些基本參數(shù)的原則和方法。1. 線制根據(jù)“海上固定（移動(dòng)）平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范”的規(guī)定，配電系統(tǒng)的電制為：1) 直流：雙線絕緣系統(tǒng)；2) 交流：?jiǎn)蜗嚯p線絕緣系統(tǒng)；三相三線絕緣系統(tǒng)（也稱為中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)）。如果采用上述以外線制的配電系統(tǒng)，需要經(jīng)過有關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)的特別同意之后方可使用。規(guī)范還明確規(guī)定：海上固定或移動(dòng)式平臺(tái)上的配電系統(tǒng)不得采用利用平臺(tái)的鋼結(jié)構(gòu)作回路，但下列情況所流過平臺(tái)的電流是允許的：1) 外加電流的陰極保護(hù)系統(tǒng)；2)

47、有限和局部地利用平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)作回路的系統(tǒng)；3) 在最不利的情況下循環(huán)電流不超過300A的絕緣電阻監(jiān)測(cè)設(shè)備。中國(guó)海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施上的電力系統(tǒng)使用最多的是三相絕緣系統(tǒng)。隨著海上油氣田規(guī)模的擴(kuò)大，海上油田電力系統(tǒng)主電站的裝機(jī)容量和電壓等級(jí)也在逐步加大和提高，供電范圍也擴(kuò)大了。當(dāng)電力輸送距離較長(zhǎng)（35kV的海底電纜的線路超過23公里。6kV或10kV電壓的海底電纜的線路超過3510公里）時(shí)，電容電流會(huì)比較大。在電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，單相接地電流大于下列數(shù)值時(shí)，電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)就需要考慮采用其它的接地方式。有關(guān)這方面的內(nèi)容將在第三章中詳細(xì)介紹。2. 電制所謂電制，主要使指電站及配電系統(tǒng)的電制是

48、交流，還是直流。海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施采油平臺(tái)上的電站和電力系統(tǒng)使用最多的是交流電制；但是，鉆井平臺(tái)和一些特殊的工程船，如：起重船和鋪管船等的鉆機(jī)，轉(zhuǎn)盤，水泥攪拌機(jī)，泥漿泵和大型起重設(shè)備等容量較大的電動(dòng)機(jī)，它們對(duì)調(diào)速的要求比較高，而且頻繁，所以這些電動(dòng)機(jī)通常使用的是直流電動(dòng)機(jī)。在一些鉆井平臺(tái)和工程船舶上的電站和配電系統(tǒng)使用的是交，直流兩種電制。3. 電壓等級(jí)國(guó)內(nèi)外海上油氣田工程設(shè)施上常用的電壓等級(jí)如下表所示：表4.2.3.1 海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施電氣設(shè)備的額定電壓等級(jí)電源設(shè)備的額定電壓（V）用電設(shè)備的額定電壓（V）直流電氣設(shè)備國(guó)內(nèi)28115230750*24110220750*國(guó)外28127

49、72075028120720750交流電氣設(shè)備國(guó)內(nèi)11523040033006300105001102203803150600010000國(guó)外12728048066041601380120280480660注：* 號(hào)僅用于鉆井平臺(tái)，作業(yè)平臺(tái)和電力推進(jìn)裝置上。海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施上絕大部分的用電設(shè)備（主要是電動(dòng)機(jī)）使用的是400V的電壓；照明系統(tǒng)和電伴熱系統(tǒng)通常使用的是230V的電壓；不間斷電源（UPS）系統(tǒng)使用的是115V的電壓。海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施的主發(fā)電機(jī)組，輸配電線路的電力變壓器，海底電纜和大容量的電動(dòng)機(jī)，比如：注水泵，原油外輸泵和天燃?xì)鈮嚎s機(jī)等,有可能使用的是3.3kV，6.3kV

50、，10.5kV或更高等級(jí)的中/高電壓。電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的選擇是一個(gè)涉及面很廣的綜合性問題，除考慮發(fā)電機(jī)組的容量，輸送電力的容量，輸送距離，運(yùn)行方式等多種因素外，還應(yīng)根據(jù)電站的設(shè)置以及將來的發(fā)展情況，進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。除此以外還應(yīng)符合業(yè)主和海上油氣田開發(fā)工程設(shè)施所在地的國(guó)家和地區(qū)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)海上油氣田開發(fā)工程多年的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，主發(fā)電機(jī)組，輸電線路的變壓器，海底電纜和大容量的電動(dòng)機(jī)的電壓選擇不可能使用一個(gè)簡(jiǎn)單的公式來完滿地概括，它與許多因素有關(guān)，比如：輸電線路的電壓降，海底電纜的截面積，一臺(tái)電氣設(shè)備并聯(lián)電纜的根數(shù)，電氣設(shè)備的尺寸，重量和價(jià)格等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以及人身安全等因素。除此以外，

51、在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的是以下幾點(diǎn)：1) 盡量減少電壓等級(jí)的種類，尤其是中間變壓的等級(jí)，如果選用了6kV的電壓，就不要再選用3kV的電壓，這樣可以方便操作，節(jié)省設(shè)備的安裝空間，減少工程的投資費(fèi)用，從而取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。2) 在選擇發(fā)電機(jī)組的電壓時(shí)，除了考慮容量的因素以外，還需要考慮是否有大容量的用電設(shè)備，主要是指大于200KW以上的用電設(shè)備。在盡可能的條件下，發(fā)電機(jī)組選用的電壓與大容量用電設(shè)備的電壓保持一致。3) 輸電線路電壓的選擇與負(fù)荷的大小和電源距離的遠(yuǎn)近對(duì)輸電電壓的選擇有直接的關(guān)系。表4.2.3.2給出了額定電壓等級(jí)相適應(yīng)的輸送功率和輸送距離，同時(shí)還列出了不同容量的發(fā)電機(jī)組和電動(dòng)機(jī)常用的額定

52、電壓，供設(shè)計(jì)參考選用。表4.2.3.2 供/配電系統(tǒng)的電壓選擇設(shè)備型式額定功率(KW)輸送距離(KM)額定電壓(V)主發(fā)電機(jī)小于1500KW4001500KW6500KW 33006500KW15000KW6300大于15000KW10500應(yīng)急發(fā)電機(jī)1500KW400電動(dòng)機(jī)小于200(或150)KW380電動(dòng)機(jī)大于200(或150)KW3150(或6000)輸送功率小于1000KW13 33001000KW2500KW3563002500KW5000KW58105005000KW以上820350004) 海上油氣田電力系統(tǒng)電壓的選擇與電氣設(shè)備的主要元件有著密切的關(guān)系，很好地了解它們之間的關(guān)系，對(duì)供/配電系統(tǒng)的電壓選擇有一定的參考價(jià)值，其特點(diǎn)是：（1） 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的額定電壓越低，效率越高，價(jià)格相對(duì)比較低。同容量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)使用380V的電壓時(shí)，它的效率比3KV的電壓約高出1%；同容量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)使用3KV的電壓時(shí)，它的效率比6KV的電壓約出高1%；同容量的感應(yīng)電動(dòng)