1 工程概況

該油田一期規模為年產百萬噸級，主要包括CPF(中心處理站)和FPF（轉油站）兩個工藝區塊， 兩個工藝系統地理位置較遠，FPF附近原油在FPF站內經過初步處理后經外輸泵輸送到CPF進一步處理，然后來自兩個系統的原油處理后經由外輸首站輸送到煉廠及外輸。

結合現場實際情況，電氣系統也分為CPF和FPF兩部分，主要負荷均在CPF站內及其周邊，本文針對CPF供配電系統的設計進行介紹。

CPF電氣系統設計工作主要包括燃氣電站一座；CPF內主要油、氣、水處理系統等工藝裝置的配電； 外圍4個計量站及10口油氣井的輸配電。

根據配電系統靠近負荷中心的原則及現場惡劣的自然條件，電站及中、低壓配電室均建在CPF站內，低壓配電室負責站內低壓負荷的配電；中壓室負責外輸首站、站外系統、生活營地及CPF站內重要負荷的供電。

站外系統及生活營地通過11kV架空輸電線路由CPF內中壓室配電。

2 電氣負荷

電氣負荷最重要部分的就是負荷計算，油田地面工程的負荷有其自身的特點，在進行負荷計算的時候必須考慮到這些特點。

首先油田負荷主要是泵與壓縮機，這些負荷的功率均為工藝專業根據工藝需要選型。由于工藝專業在設計時會考慮波動系數，如設計產能100×104t/a的油田，波動系數為1.2，則其提給電氣專業的功率本身就有20%的裕量。

另外，在油田初期投產時，地層壓力可能較大，則站外系統的負荷會在一段時間后才會達到額定值，因此電氣專業必須結合以往的經驗和相關規范手冊合理選擇需用系數，本項目CPF站內系統需用系數取0.9，站外系統0.7。

表1~3 給出了主要的工藝系統電氣負荷，外輸首站負荷為1MW，主要為外輸泵及站內輔助設施供電.站外系統中每個計量站按295kW考慮， 主要為電加熱器等負荷供電，每口井按147.6kW考慮，主要負荷為電潛泵。

表1 中壓負荷及天然氣處理系統負荷表

表2 水處理系統負荷表

CPF負荷主要有油、氣、水處理系統的負荷。原油處理系統，含原油分離、加熱、脫水、儲存以及配套設施。采出水處理站1座、注水站1座。主要電氣負荷見表1~3。

表3 原油處理系統負荷表

CPF站內負荷計算結果見表4。

表4 站內負荷計算結果

站內系統負荷加上站外的計量站與井口的負荷后，總負荷約為7.5MW。根據計算結果選擇的燃氣輪機 為11kV、現場（50℃）出力5.5MW、50Hz 的透平雙燃料發電機兩臺，初期 采用柴油作為燃料，隨著油田開發的深入采用伴生氣和氣井來氣作為燃料，柴油備用。

考慮到油田所處的沙漠環境及周邊無任何城鎮，且油田生產對供電要求極高，選用三臺燃機，兩用一備。現場最終選用的燃機為TAURUS 70，ISO 工況為7.5MW。

圖1 CPF 11kV系統單線圖（Bus-A）

圖2 CPF 11kV系統單線圖（Bus-B）

3 系統拓撲結構與主變選擇

11kV系統采用單母分段結構，天然氣壓縮機及注水泵等重要的中壓工藝設備工藝專業均設置為一用一備，所以中壓系統采用單母分段結構，技術經濟性較好。11kV系統單線圖見圖1-2所示。

站外系統的架空線路合理分布在兩段母線上，各計量站及井口設置箱變，內設環網柜，減少維護工作量提高供電可靠性。

站內低壓配電系統采用雙進線，根據低壓負荷計算結果同時結合本期之后的擴建及現場情況的特殊性，選擇11/0.4kV 1600kVA變壓器兩臺，分別連接兩段低壓母線，BusA與BusB，正常情況下母聯斷開，分列運行，一路進線故障時，母聯閉合。

同時為了確保消防與燃機輔機系統等重要負荷，設置了應急母線段，BusC，該段母線連接應急柴油發電機同時與BusB之間設置母聯，正常情況該母聯閉合，由電站供電，電站失電情況下，母聯斷開，應急發電機負責此段母線上負荷的供電。電站供電恢復后，檢修期后該母聯閉合，隨后應急發電機退出運行。

4 基于EDSA的短路電流計算

該項目的電氣計算和系統模擬仿真均基于EDSA軟件，計算結果見表5。

EDSA電力系統分析軟件功能強大，主要有短路計算、潮流分析、繼保配合、諧波分析、接地網設計、電動機啟動分析等模塊，計算分析能力強大。

表5 系統短路電流計算結果

繼電保護整定按照表中最大運行方式進行整定值設定，按照最小運行方式進行靈敏度校驗，其中最大運行方式為兩臺燃機在線，最小運行方式為一臺燃機在線。電氣設備及母線的短路容量可根據表5計算結果選擇。

5 主要電氣設備的選擇

主要設備包括11kV 與0.4 kV配電柜，站外箱變、中壓軟起等。電氣設備選型主要根據額定值選型，根據短路電流進行動穩定性和熱穩定性校驗。11kV開關柜型號為KYN28-12，母線額定電流為2000A，發電機進線及母聯斷路器型號為VN3-12E/1250A-31.5KA。

站外箱變型號為YBP-11/0.415-500。中壓軟起負責800kW的天然氣壓縮機與800kW的注水泵的啟動，型號為HRVS-DN140A/11kV，型式為固態晶閘管軟啟動器。

6 電站投產

電站是整個油田區塊供電系統的心臟，必須保證啟動迅速、運行可靠。投產時首先要啟動應急柴油發電機，使應急母線段上的燃機電站輔機系統運行起來，然后啟動燃氣輪機，低壓母線電壓建立起來之后應急母線段通過燃機供電，應急柴油發電機自動退出。

燃氣電站輔機系統允許斷電10s，現場實際調試運行情況是10s可以完全起動起來，并實現母聯的連鎖動作，滿足燃機輔機系統及應急負荷的供電要求，但是由于電站的重要性及現場惡劣的條件，建議重要輔機系統采用EPS電源備用，以保證10s內啟動的要求。

7 結論

該項目目前燃氣電站運行穩定，配電系統可靠，經受住了嚴酷的沙漠條件考驗，為整個油氣田的持續生產運行提供了穩定的電力供應。

本文編自《電氣技術》，標題為“西非某油田CPF供配電系統設計”，作者為梅業偉、馬建宇 等。