浅析自升式钻井平台电力系统设计

自升式钻井平台又称桩腿式钻井平台,由主船体。桩腿和升降机构组成,一般无自航能力,是目前世界上应用最为广泛的钻井平台,其电力系统与常规船舶的电力系统相类似,主要由发电机。配电柜。输电线路。电力用户组成,由于自升式钻井平台特殊的构造和作业形式,决定其电力论文网系统在配制,功能和操作上与一般船舶有所不同。

1发电机系统

自升式钻井平台电力系统通常设5台主发电机(每台发电机电功率约1700千瓦),及1台应急发电机(电功率约1000千瓦)。5台主发电机为钻井平台提供主电力电源,通过600V低压配电柜重载询问功能,发电机组控制柜可控制一台或多台发电机并联运行以满足钻井平台在不同工况(如平台拖航,平台升降,常规钻井,重载钻井等)下的电力需求。应急发电机为钻井平台提供应急电力电源,在主发电机组因故障或其他原因停止运行后,应急发电机需在规定的时间内自动启动运行,并接入电网,为平台应急照明系统及其他重要设备提供应急电源。

2600V低压配电柜

600V低压配电柜主要由发电机组控制柜,发电机同步屏,PLC通讯柜及其他用电负载(如空压机,有源滤波器,吊车等)馈电柜组成。一般地,600V低压电力部分设有一台主配电柜和一台应急配电柜,正常供电状态下,600V主配电柜由主发电机组供电,并通过与600V应急配电柜间的馈电开关‘EF’实现由主盘柜向应急盘柜供电,馈电开关‘EF’与应急发电机电源开关‘EA’之间设有互锁功能,当‘EF’开关闭合时,‘EA’开关应处于断开状态,且由于互锁功能,无法进行闭合操作,避免主发电机组和应急发电机组同时接入电网而造成系统运行不稳定,发生故障。当主发电机组因故障或其他原因停止运行时,600V主配电柜失电,开关‘EF’断开,应急发电机自动启动后,‘EA’开关将自动吸合(此时‘EF’开关处于断开状态,‘EA’可以吸合),将应急发电机组接入600V应急配电柜。在应急发电机供电状态下,根据客户及负载的特殊需要,在保证负载总消耗功率不超过应急发电机容量的前提下(一般在平台拖航工况下),可通过手动操作,取消应急发电机电源开关‘EA’与馈电开关‘EF’之间的互锁,使得‘EA’。‘EF’两组开关同时处于闭合状态,实现由600V应急配电柜向600V主配电柜的选择性反向馈电功能。由于钻井平台整体结构的限制,各舱室空间尺寸与其他型船舶相比普遍偏小,配电板房间可利用的空间非常有限,如当前盘柜尺寸布置困难,可将600V低压主配电柜分成两部分进行布置,前后母排采用铜排搭接的方式进行连接,代替以往用电缆连接的方式,既可保证系统的稳定性,又能减轻重量。节约成本。关于钻井设备600V泥浆泵配电柜,可同样采取铜排搭接的方式连接,节约成本。

3480V低压配电柜

480V低压配电柜同样设有一台主配电柜和一台应急配电柜。其中,480V主配电柜由A/B两段母排组成,通过母连开关连接,两段母排分别由两组同型号的变压器T1,T2供电,两组供电回路可互为备用,提高系统的稳定性和可靠性。480V主配电柜的两组供电变压器T1,T2的进线开关与母连开关之间存在互锁关系,可实现480V主配电柜两组供电回路之间的转换:同一时间点,三组断路器开关中的任意两组需处于闭合状态,另外一组因互锁功能无法闭合,三组断路器开关不能同时处于闭合状态。正常供电状态下,480V主配电柜由两路变压器供电,母连开关断开,A/B两段母排各自供电。当其中一组变压器故障时,其对应的480V主配电柜侧的进线断路器开关将断开,此时可操作闭合母联开关,由另一组变压器向A/B两段母排同时供电,反之亦然。480V应急配电柜设有三组电源进线断路器开关,一是600V/480V应急变压器供电,二是480V主配电板供电,三是岸电箱供电。600V/480V应急变压器供电开关与480V主配电板供电开关之间存在互锁功能,其互锁功能与600V应急配电板同理。岸电箱供电开关‘GB’与600V/480V应急变压器供电开关‘GA’。480V主配电板的两组供电变压器T1,T2的进线开关‘BA’,‘BB’之间存在互锁功能:当钻井平台需要接入岸电时,应断开‘GA’,‘BA’,‘BB’三组断路器开关,如三组断路器开关中的任意一组处于闭合状态,都无法闭合岸电箱供电开关‘GB’,岸电无法接入,反之,当‘GB’开关闭合后即已连接岸电系统,‘GA’,‘BA’,‘BB’三组断路器开关都无法进行闭合操作,避免误操作导致电力系统故障。

4480V马达集中控制柜(MCC)

480V马达集中控制柜主要为平台各马达负载提供电源并控制其运行,并为部分电力系统分电箱(如机修间设备分电箱,厨房设备分电箱等)。机舱设备(如造水机,分油机,热水柜等)。照明系统等提供电源,由480V低压配电柜供电。根据不同马达负载的运行和控制需要,马达集中控制柜需提供不同功能的启动器回路。例如平台压载水系统的潜水泵。预压载泵马达,消防系统的消防泵。保压泵马达,需在压载水控制站和应急消防控制站设置远程遥控功能,能够对马达运行状态进行远程监控和对其进行远程启/停操作。带自吸装置的马达如主/应急消防泵马达。钻井水泵马达等,启动器控制回路中马达主接触器需设置延时动作,在发出启动指令后,泵的自吸装置应直接投入运行,马达需延时一段时间后再投入运行,避免马达长时间空转运行。平台上部分钻井设备如泥浆泵风机马达。泥浆泵滑移马达等,需提供手动模式和自动模式转换功能,自动模式下马达由钻井系统PLC逻辑控制运行,手动模式下由MCC及按钮盒控制。根据相关规范要求,部分重要设备如消防泵马达。燃油泵马达。机舱风机马达等,马达启动器需提供UVR(undervoltagerelease)功能,即配电板母排由欠电压或失压状态恢复到正常供电后,马达应保持欠电压或失压前的运行状态,通常可通过启动器控制回路设计或配电板PLC逻辑控制实现该功能。

5400/230V照明系统配电柜

钻井平台设400/230V主。应急照明系统配电柜各一台,分别由480V低压主配电柜和480V低压应急配电柜供电,采用三相四线制,为整个钻井平台照明系统分电箱及其他400/230V电气负载和分电箱提供电源。

6结束语

当今世界,海洋资源开发技术发展迅猛,各种配套技术和装备呈现日新月异的变化,极大地推动了海洋开发活动在深度和广度上的不断拓展,海洋油气开发作为海洋资源的重要组成部分,发展迅速并不断获得重大发现和技术突破,不断提高产能,其产值占据了整个海洋经济的一半以上。随着人类日益增长的资源需求和技术突破,自升式钻井平台在未来海洋资源开发的舞台上必将面对更多的机遇和挑战。

浅析自升式钻井平台电力系统设计