長慶油田老油區(qū)電網(wǎng)的優(yōu)化與改造

長慶油田老油區(qū)電網(wǎng)的優(yōu)化與改造蔡培升;李化龍;黃永軍【摘要】”十三五”期間，隨著油田滾動開發(fā)和持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的需要,長慶油田電網(wǎng)已由大規(guī)模的電力系統(tǒng)建設與完善轉(zhuǎn)向各油區(qū)內(nèi)部電網(wǎng)的優(yōu)化與改造.根據(jù)長慶油田開發(fā)時間較長的老油區(qū)電網(wǎng)建設和運行特點，提出了變電站設備升級改造、優(yōu)化線路負載、消除運行隱患的總體優(yōu)化改造思路;針對張家灣、里148井區(qū)的35kV系統(tǒng)、10(6)kV配電網(wǎng)的運行現(xiàn)狀和存在的問題，優(yōu)化改造時充分利用了已建設施,將2座35kV線路變壓器組升級改造為一體化35kV變電站，對井區(qū)內(nèi)10kV線路進行優(yōu)化使電網(wǎng)能夠安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟運行，以保障油田的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn).【期刊名稱】《油氣田地面工程》【年(卷)，期】2018(037)006【總頁數(shù)】4頁(P52-55)【關鍵詞】老油區(qū)電網(wǎng);35kV系統(tǒng);10(6)kV配電網(wǎng);優(yōu)化改造【作者】蔡培升;李化龍;黃永軍【作者單位】西安長慶科技工程有限責任公司;西安長慶科技工程有限責任公司;克拉瑪依紅山油田有限責任公司【正文語種】中文長慶油田電網(wǎng)經(jīng)過40年的建設與發(fā)展，110kV和35kV主干電網(wǎng)架構已趨于完善，建立了以外引電源為主的電力系統(tǒng)，形成了隴東、靖-安、寧定吳三大電網(wǎng)，油田電網(wǎng)自成體系、相對獨立。目前已建有110kV變電站13座，35kV變電站94座，35kV及110kV輸電線路174條，共2918km，10(6)kV配電線路536條，共16110.2km，總用電負荷最高達552.8MW，年供電量突破40x108kWho截至2018年，根據(jù)已建成地面系統(tǒng)的地理位置和原油流向，長慶油田共劃分為九大油區(qū)，各油區(qū)內(nèi)均已形成了以110kV變電站為中心，35kV系統(tǒng)為骨架，10(6)kV配電網(wǎng)為輻射的供電網(wǎng)絡，總體滿足各油區(qū)的生產(chǎn)供電需求。1老油區(qū)電網(wǎng)優(yōu)化改造的總體思路長慶油田的馬嶺、西峰、安塞、靖邊4大油區(qū)屬于開發(fā)20年以上的老油區(qū)，近年來，隨著國際油價持續(xù)低迷，油氣資源品質(zhì)的變化以及新“兩法”的頒布實施，老油區(qū)電網(wǎng)的建設和運行在適應油田開發(fā)新形勢、滿足安全環(huán)保新要求以及提質(zhì)增效等方面呈現(xiàn)出一定的不適應性，主要表現(xiàn)在以下方面：(1)油區(qū)內(nèi)的35kV系統(tǒng)建設于20世紀80年代，部分變電站存在接線簡單、設備陳舊、運行時間長、故障率高、安全性較低及維護不便等問題。(2)隨著油田的滾動開發(fā)和穩(wěn)產(chǎn)需要，油區(qū)內(nèi)的10(6)kV配電網(wǎng)呈現(xiàn)出供電半徑大、線路分支多、路徑不合理、負荷分配不均、聯(lián)絡點重復及電桿金具老化等特點。(3)由于老油區(qū)的持續(xù)開發(fā)和當?shù)厣鐣?jīng)濟的快速發(fā)展，變電站負荷變化較大并逐步遠離負荷中心，線路與當?shù)剜l(xiāng)村房屋、公路、鐵路等地物交叉跨越多。部分線路在運行過程中存在安全隱患，且故障檢修頻繁、停電時間長，在一定程度上影響了油田的正常生產(chǎn)生活。根據(jù)長慶油田老油區(qū)電網(wǎng)運行特點，主要針對35kV供電系統(tǒng)和10(6)kV配電網(wǎng)絡，在充分利用已建系統(tǒng)能力的基礎上，繼續(xù)優(yōu)化油區(qū)內(nèi)電網(wǎng)布局。以設備升級改造，變電站的〃關、停、并、轉(zhuǎn)”，確定10(6)kV配電網(wǎng)的合理供電半徑，優(yōu)化負載，消除隱患［1-2］為總體思路，同時采用一體化、橇裝化、集成化、智能化、網(wǎng)絡化的技術路線，推進一體化集成裝置的應用，從設施完善和優(yōu)化運行兩個方面對老油區(qū)電網(wǎng)進行優(yōu)化改造［3-5］，以滿足油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的需求。235kV供電系統(tǒng)的設施完善35kV供電系統(tǒng)為各油區(qū)內(nèi)的骨架供電網(wǎng)絡，經(jīng)過長時間的運行，變電站內(nèi)的開關柜、刀閘、控保系統(tǒng)等主要設備均較陳舊，部分已是淘汰產(chǎn)品，出現(xiàn)故障時配件無法采購，維護難度較大，刀閘開關采用手動操作，控制及保護系統(tǒng)存在不動作、錯誤報警等現(xiàn)象?！ㄊ濉逼陂g，長慶油田針對老油區(qū)內(nèi)運行時間長、存在隱患的35kV變電站采取了高壓開關柜更換、控制及保護系統(tǒng)改造等設施完善措施，同時依托已建作業(yè)區(qū)電力集控站和配電網(wǎng)絡數(shù)字化管理平臺，實現(xiàn)變電站的〃電子巡站、遠程控制、報表上傳、中心值守”，以滿足數(shù)字化模式下油田的電網(wǎng)調(diào)度管理要求［6］，提高了供電的可靠性和安全性。長慶油田在開發(fā)初期，為了簡化地面系統(tǒng)，在距離主力區(qū)塊較遠且地面系統(tǒng)相對獨立的油區(qū)建設了35kV線路變壓器組。這些區(qū)塊負荷相對穩(wěn)定，大多在2000-3000kW之間，35kV線路變壓器組的主變?nèi)萘吭?150kVA以下。但35kV電源單一，設備的接線簡單，架空進線經(jīng)過避雷器、隔離開關、熔斷器后直接接入主變，主變10kV側(cè)直接進入電纜分接箱后，采用架空出線至井區(qū)供電。35kV線路變壓器組設備簡易、供電可靠性較低，發(fā)生短路時無法切斷短路電流，線路主變故障時無法報警，甚至會發(fā)生越級跳閘，造成井區(qū)大面積停電。針對這種情況，利用橇裝組合式變電站的技術成果，將線路變壓器組的配電設備、變壓器、保護系統(tǒng)集成為橇裝設備，以替代傳統(tǒng)35kV線路變壓器組的供電模式，主變?nèi)萘靠膳渲脼?500~4000kVA，以適應于相對偏遠、獨立的油區(qū)35kV線路變壓器組的升級改造。同時，針對老油區(qū)用電負荷逐年遞減，變電站位置偏離負荷中心的情況，根據(jù)變電站的建設規(guī)模、位置和負荷遞減的情況，按照〃關、停、并、轉(zhuǎn)”的思路，將年遞減負荷在15%以上、用電負荷在1000kW以下的35kV變電站關停，負荷轉(zhuǎn)入就近的變電站，每年可節(jié)約運行維護及人力成本約120萬元。310(6)kV配電網(wǎng)的優(yōu)化改造油區(qū)內(nèi)由10(6)kV線路組成的配電網(wǎng)數(shù)量大、分布廣。據(jù)統(tǒng)計，長慶油田長度在30km及以上，且負荷在1500kW以上的10kV線路有94條，總長度超過5500km，線路總負載超過180MW。長慶油田馬嶺、西峰、安塞、靖邊4個油區(qū)中，干支線總長度超過50km，負載超過1500kW，上級電源引自農(nóng)網(wǎng)的線路共有32條。2015—2017年間，由于線路各類故障造成的停電事故超過1200次，影響了油田的正常生產(chǎn)。對10kV配電網(wǎng)進行優(yōu)化改造，主要以確定合理供電半徑、優(yōu)化線路負載和消除運行隱患為主要思路，采用高壓無功自動補償技術、故障在線監(jiān)測技術［7］等，以提高線路的供電能力和可靠性。線路優(yōu)化后的功率因數(shù)大于0.9，線路末端壓降小于7%，線路損耗小于5%，可達到安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟運行的目的。同時根據(jù)多年來油田配電網(wǎng)運行實踐，采用了性能較為先進的桿塔金具、智能型斷路器、節(jié)能型變壓器［8］等，線路經(jīng)過優(yōu)化后的主要技術經(jīng)濟指標見表1、表2。表110(6)kV線路輸送容量和輸送距離電壓等級/kV106輸送容量/MW0.2~1.80.1-1.0輸送距離/km6-204-10表210(6)kV線路的導線和檔距選擇導線型號JL/G1A-70/10JL/G1A-95/20JL/G1A-120/25檔距/m<350<450<450使用條件分支線路主干線，檔距大于350m的分支線主干線，跨越居民區(qū)、道路其他線路的分支線4工程設計實例馬嶺油區(qū)的里148井區(qū)和張家灣井區(qū)開發(fā)已超過15年，兩個井區(qū)相對獨立，相距約15km，地面已建供配電系統(tǒng)運行時間長，具有典型老油區(qū)的特點。兩個井區(qū)內(nèi)均已建有35kV線路變壓器組，其中里148井區(qū)采用35/10kV電壓等級，張家灣井區(qū)的35kV線路變壓器組建有35/10kV、35/0.4kV和35/1.14kV三個不同電壓等級的變壓器，采用串聯(lián)形式的單電源接入方式，發(fā)生故障時3臺主變將同時停電。兩井區(qū)起初總負荷約2500kW，隨著油區(qū)的滾動開發(fā)，井區(qū)負荷增長到3900kW，井區(qū)內(nèi)配電網(wǎng)出現(xiàn)線路繞行距離長、負荷分配不均勻及電源電壓等級較多等問題。在確定里148和張家灣井區(qū)的電網(wǎng)優(yōu)化改造方案時，首先從系統(tǒng)整體角度進行考慮，將兩個井區(qū)已建的35kV線路變壓器組升級改造為一體化35kV變電站，統(tǒng)一電壓等級至35/10kV，同時對主變壓器增容至4000kVA。一體化35kV變電站主變壓器35kV側(cè)采用組合電器保護，10kV側(cè)采用智能斷路器保護，同時配置戶外智能控制柜，三大單元集成成橇，具有橇裝化、集成化的特點。一體化35kV變電站橇體規(guī)格為7.5mx2.5m,占地面積小，橇體到貨后只需要進行變壓器、35kV組合電器的組裝和外卜部接線即可完成整體安裝工作，施工簡單。圖1張家灣和里148井區(qū)10kV配電網(wǎng)優(yōu)化改造平面圖—體化35kV變電站設計10kV出線2回，以滿足周邊井區(qū)供電的要求。同時配置1面智能保護柜，主要包括變壓器后備及差動保護裝置、線路保護裝置、UPS、視頻通信設備等，可實現(xiàn)電力調(diào)度、線路保護、遠程操作、視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)上傳、電能計量等功能。張家灣變電站和里148變電站各有10kV出線2回，2座變電站的10kV出線均存在負荷分布不均勻、聯(lián)絡點重復、線路繞行等問題。其中里148變電站2#線僅主干線長度就達到24.5km，已超出10kV線路的合理供電范圍。對里148和張家灣井區(qū)10kV配電網(wǎng)進行優(yōu)化改造，新建聯(lián)絡線1.4km，重新設置線路聯(lián)絡點3處，以優(yōu)化供電范圍和負荷分配。同時，拆除線路5處，改線5.4km以解決線路中存在的大檔距、聯(lián)絡點重復、線路空載、交叉跨越、油網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)分離等問題。井區(qū)線路的優(yōu)化改造平面圖見圖1,優(yōu)化改造效果見表3。表3張家灣和里148井區(qū)優(yōu)化改造前后對比線路階段供電范圍里148變電站1#線張家灣變站電1#線改造前改造后改造前改造后負荷/MW0.20.81.81.2線路壓降/%1.24.312.76.9線路電能損耗/%0.652.65.93.9南部井區(qū)南部北部井區(qū)北部井區(qū)西北部井區(qū)東部井區(qū)東部井區(qū)變電站周邊井區(qū)周邊及北部井區(qū)里148、張家灣井區(qū)供電系統(tǒng)的優(yōu)化改造充分利用了已建設施，將2座35kV線路變壓器組升級改造為一體化35kV變電站，并對井區(qū)內(nèi)10kV線路進行優(yōu)化。在里148-張家灣井區(qū)內(nèi)形成了35kV電源的雙回引入，井區(qū)內(nèi)的10kV線路相互聯(lián)絡并形成環(huán)網(wǎng)的供電模式，配電線路供電范圍合理，帶載適中，供電質(zhì)量提升，故障時可互為備用，運行方式多樣靈活。同時解決了井區(qū)內(nèi)10kV配電網(wǎng)的大檔距、線路空載、聯(lián)絡點重復、交叉跨越多等問題。方案實施簡單，停電時間短，可將電網(wǎng)優(yōu)化改造過程中對油田生產(chǎn)的影響降到最小。5結(jié)語從設施完善和優(yōu)化運行兩個方面對長慶油田老油區(qū)的供電系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，通過對里148和張家灣井區(qū)供電系統(tǒng)的優(yōu)化改造，提出了適合于長慶油田老油區(qū)電網(wǎng)運行特點的總體優(yōu)化思路和具體改造方案，使老油區(qū)內(nèi)的電力系統(tǒng)能夠安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟運行，進一步保障了老油區(qū)的持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)。參考文獻【相關文獻】張濤，馬曉煒.油田電網(wǎng)中提高線路安全運行措施的分析[J].儀器儀表用戶，2017，24（6）：93-96.楊云清.優(yōu)化塔中油田電網(wǎng)運行方式、整改線路隱患，提高線路供電可靠性[J].價值工程，2015（22）：114-116.劉永斌，王金龍，孫寧.油田電網(wǎng)的優(yōu)化建設及調(diào)整[J].油氣田地面工程，2013，32（2）：57-58.向思潔.江漢油田"十二五”電網(wǎng)布局與結(jié)