淺析提高油田供電可靠性的方法

強 瑞

(延長油田股份有限公司南泥灣采油廠供電車間，陜西延安716000)

[摘要]參考油田的工作特點和西氣東輸的電氣設計情況，對影響油田供電可靠性的因素以及提高優(yōu)點供電可靠性的方法進行了探討。叉從常霓的供電可靠性的指標和計算方法對供電可靠性的保障方法做了系統(tǒng)的講解和闡述，從設計的角度提出了提高油田供電可靠性的應對措施。

關鍵詞 石油 供電可靠性 影響因素

中圖分類號TM76

1供電可靠性的分析指標及其計算方式

就整個工業(yè)的安全生產來講，可靠性的指標主要包括發(fā)電類、輸變電設施類以及用戶供電類。但是就石油行業(yè)來講，主要針對后兩種進行考察分析，發(fā)電類主要用于需要自備電源的負荷較重的工業(yè)的考核，在這不予進行考量。

1.1變電類

變電類的指標還包括輸變電的設施狀態(tài)，UOR(非計劃停運率)，AF(可用系數)，CSH(平均連續(xù)可用小時數)，AOT(平均無故障操作次數)。

1.1.1輸變電設施的狀態(tài)

使用中的輸變電設施狀態(tài)分為可用和不可用，其中可用設備又包括運行中和備用兩種情況，不可用的設備又分為非計劃停運和計劃停運兩種情況。

1.1.2 UOR

當設備處于不可用的狀態(tài)，而又不是計劃停車時發(fā)坐的設備停運情況就叫做設備的非計劃停運狀態(tài)。非計劃停運的次數常表述為FOT。非計劃停運率一般用以下公式計算得出：

其中，n表示在實際運轉中統(tǒng)計的百臺年數或者百公里年數，UOR的單位為(次/百臺年)或者(次/百公里年)。

1.1.3 AF

電氣設備設施在使用中能夠完成本身的預定功能的狀態(tài)叫做可用狀態(tài)，其中包括運行狀態(tài)和備用狀態(tài)。其可用系數表示為：

其中，AH表示可用小時數，即設備處于可用狀態(tài)下的時間;PH表示統(tǒng)計小時數，即電氣設施處于使用狀態(tài)下的時間，包括可用狀態(tài)的時間和不可用狀態(tài)的時間。

1.1.4 CSH

平均連續(xù)可用小時數一般表示為：

其中，n表示停運次數，包括非計劃停運次數和計劃停運次數兩種情況。計劃停運一般是指當設備設施需要檢修試驗和維修時，通過計劃安排而達到的停運狀態(tài)。

1.1.5 AOT

平均無故障操作次數一般表示為：

其中，OT表示總的操作次數，IOF表示非計劃停運的間隔操作次數。

1.2用戶供電類

用戶供電類的指標還包括：用戶狀態(tài)，AIHC(用戶平均停電的時間)，RS(用戶供電可靠率)

1.2.1用戶狀態(tài)

對整個供電系統(tǒng)的用戶狀態(tài)進行劃分，可以分為正常供電和停電兩種狀態(tài)，其中停電還分為故障停電和安排停電兩種狀態(tài)。

1. 2.2 AIHC

用戶平均停電時間是指在統(tǒng)計期間內的供電用戶的平均停電小時數，一般表達為：

其中，T表示為每次停電時間，N表示為每次停電的用戶數;n表示為統(tǒng)計時間內停電的總用戶數。

值得注意的是，有時系統(tǒng)會發(fā)生電源不足的情況，會對供電用戶進行限電。如果以上計算需要排除這種情況就要在分子項中減去限電的用戶數極其限電時間。此時的用戶平均停電時間表示為AIHC。

1.2.3 RS

用電可靠率一般表達為：

其中n表示統(tǒng)計期間的總的小時數。

值得注意的是，同AIH)C,如果不考慮電源不足時的限電情況，上式中需要將AIHC替換成AIHC'，用電可考慮表示為RS'。在實際的工作中，因為天然氣行業(yè)一般都分布在偏遠地區(qū)，這些地方一般人煙稀少，經濟也比較落后，所以停電的隨意性比較多，所以在進行指標選擇時，建議選擇RS。

1.3油田供電系統(tǒng)可靠性的分析方法

對油田的供電系統(tǒng)進行可靠性分析時首先要查清每個基本的故障點并對其進行綜合，然后建立故障模式及后果表。在對故障進行分析時要結合三個指標，分別是：入(負荷點的故障率);y(平均停電時間);弘(年平均停電時間)。其中故障率及其修復的時間在國內的各種報表中都有統(tǒng)計，在實際分析中可以進行參考。為了減少人為因素的影響，計算RS時指考慮故障停電，忽視計劃停電和一些外部影響。此時：

其中，Ta表示用戶的平均停電時間;Tt表示統(tǒng)計的時間;Nca表示總的用戶數;Ts表示停電的時間;Ncs表示停電的用戶數。

2典型的油田供電系統(tǒng)的可靠性比較

對于油田產業(yè)來說，每個工程的裝置類型、產能大小和工藝流程、負荷等級，甚至地理環(huán)境等不同，對供電可靠性指標的要求都會產生很大的不同和影響。因此，在實際的工作和可靠性分析時，要結合實際的生產情況，對各種供電系統(tǒng)的類型和方式進行比較。選擇合適和科學的供配電系統(tǒng)，對供電的可靠性和油田供電經濟性都有很大的幫助。

2.1油田供配電系統(tǒng)的典型結構

油田的供配電系統(tǒng)根據供電可靠性要求、變壓器在廠區(qū)內的分布位置和容量、地理環(huán)境等不同的情況，常常采用放射式、環(huán)式、雙電源式等結梅，有時也會有其他類型的組合方式。

2.1.1放射式結構

油田配電系統(tǒng)放射式的結構還可分為無分段式、有適當的分段式、單回路放射式、有備用電源的單回路放射式等結構。

(1)1單回路放射式結構

利用簡單的放射性網絡進行供電作為配電系統(tǒng)最基本的典型形式具有其特征：整個結構中包括電源在內的所有原件都是串聯結構，分支線路的原件和主干線的某一段或者幾段也相互串聯。

(2)有備用電源的單回路放射式結構，

有備用電源的單回路放射式結構是在以上單回路放射式結構的基礎上進行改進和發(fā)展，提高了供電的可靠性。這種結構帶有備用電源的目的相意義在于正常使用時應該斷開的隔離開關或者斷路器將備用電源連接到主饋線上，此時主饋線一旦發(fā)生故障就可以通過隔離開關和斷路器來恢復供電，從而通過減少停電的時間降低經濟損失。

2.1.2環(huán)網式供電結構

環(huán)網式的供電結構一般利用兩個電源同時工作的形式或者可用電源和備用電源一起運行的形式，提高供電的可靠性。并且，在電力線路突然故障需要檢修或者計劃性的檢修時可以通過切換電源的形式切換故障點，從而減少了停電的時間。但是由于線路比較復雜的緣故，保護裝置和整定配合部分的設計和安裝都相對復雜。

2.1.3雙電源供電結構

與有備用電源的放射式結構和環(huán)形結構不同之處在于，雙電源供電系統(tǒng)整體來講是并聯的結構。每一個支路的每一個負荷同時從兩個電源獲取電能。當其中一個電源不能工作時，可以通過另外一個電源繼續(xù)向該負荷供電，從而提高了供電的可靠性。

2.2各種供電系統(tǒng)結構形式的可靠性比較

在整個供電系統(tǒng)的網絡中，一般可以將各種元件分為操作設備和非操作設備兩大類，元件類別的不同對電網的可靠性也會產生許多不同的影響。對非操作設備來講，發(fā)生故障的類型主要是持續(xù)強迫性的停運，表現為元件的故障率。為了方便地對各種形式的油田供配電系統(tǒng)進行比校，電力部門對各種可靠性數據進行了比較分析，并且為了進行可靠性的計算設定了統(tǒng)一的計算參數，具體參數可參見表1：

2.2.1單電源供電的放射武配電系統(tǒng)

通過上文的介紹可知，單電源供電的放射式配電系統(tǒng)整個回路均是串聯形式，這就造成其中如果有一個元件發(fā)生故障不能工作就會造成整個系統(tǒng)癱瘓，這種系統(tǒng)的結構一般被稱作可靠性串聯等效結構。在實際的工作中，確定了元件的可用率，增加系統(tǒng)中的元件就會增加系統(tǒng)的實效性，這樣也會降低系統(tǒng)的可利用率。在上文介紹的幾種供配電結構中，這種油田配電結構的供電可靠性是最低的。

如果現有的油田已經采用了這種配電系統(tǒng)模式，可以通過對放射線路分段。在不增加故障元件的情況下，通過增加線路的分段來降低元件的故障率。但是對于開關的故障率比較高以及檢修的時間比較長的供配電系統(tǒng)網絡來說，通過增加線路的分段也未必能夠提高供電線路的可靠性。

2.2.2有備用電源的放射性系統(tǒng)

有備用電源的放射性系統(tǒng)，備用電源的投入使用情況一般分為手動操作和自動投入，但是無論哪種情況，其復合點的故障率與單回路放射式結構都大體相同，只是縮短了平均停電的持續(xù)時間以及年平均停電時間。時間的縮短主要取決于備用電源的倒閘應用。所以說如果備用電源采用自動的投入方式，其恢復供電的時間以及自動分段的時間都會降低，成功率也會提高，從而提高供電系統(tǒng)的可靠性。

2.2.3雙電源供電系統(tǒng)

雙電源供電系統(tǒng)有兩條回饋線，系統(tǒng)負荷一般均分在兩條回饋線中。如果一條回饋線發(fā)生故障，就會依靠另一條回饋線上的電源進行供電，從而提高了供電的可靠性。這種模式和分析方法對環(huán)網的供電結構同樣適用，只是環(huán)網的結構和整定配合以及保護裝置都比較復雜。

環(huán)網的結構和雙電源的結構可靠性大體相近，與以上幾種油田供電系統(tǒng)結構比較來講供電可靠性最高，但是就經濟性來講，環(huán)網的供電結構比雙電源的結構投資較少，所以是一種很好的選擇。

3改善油田供配電可靠性的方法和措施

通過上文對可靠性公式的講解和分析可以看出，減少負荷的平均停電次數和時間能夠有效提高油田供電的可靠性。以下通過對某油田及輸送管道所經過的城市的平均指標進行分析。見表2。

從以下角度分析提高供電可靠性的措施：

3.1減少停電次數

通過分析各種符合的性質以及配電系統(tǒng)的可靠和經濟性，要全力進行線路和變電所的維護和建設，在對配電設備進行選擇時也要優(yōu)先選擇免檢修的設備，從而降低整個供電系統(tǒng)的故障率以減少停電次數來提高油田供電系統(tǒng)的可靠性。

3.2縮短停電時間

無論采用哪種供電系統(tǒng)模式，在負荷或者設備發(fā)生故障到恢復工作都需要一個切換操作的過程，這個操作過程需要的時間就叫做停電時間。而停電時間的長短主要取決于系統(tǒng)的故障判斷以及操作方式和手段。比如自動化的操作手段就比人工操作更加精準和快捷。如果在供電系統(tǒng)模式選擇時，選擇智能開關和方便更換的模塊化的元件，使其能更方便的進行維護保養(yǎng)，不僅可以縮短停電的時間也能提高供電的可靠性。

所以說在進行油田配電系統(tǒng)裝置的選擇時，在設備投入經濟和運行經濟允許的情況下，應盡量選擇綜合自動化模式的供配電系統(tǒng)，以史大限度提高油田供電系統(tǒng)的可靠性。尤其重要的是，在整個回路中對于特別重要的電動機饋線，還要接觸器，以便能夠在失電后帶短暫的延時閉鎖。使其故障接觸后，接觸器的主觸頭仍然處于吸合狀態(tài)，再進行上電時就不再需要重新啟動，從而減少了停電的時間。

3.3縮小停電范圍

參考上文提到的供電可靠性的公式，可以得出停電的用戶數量越少越能提高供電可靠性的結論。所以說，在平時的工作中就要將用戶以及負荷都劃分成重要等級，在進行停電時，以便能縮小停電范圍以減少停電損失。在負荷比較多的回路，可以通過加裝分段開關的形式來進行劃分，從而提高非故障區(qū)的可靠性。

3.4減少停電事故

我國相關技術規(guī)范要求以及相關資料顯示，雷擊對我國供電系統(tǒng)的殺傷力還是很大的。由于我國油田一般設在人煙稀少的地域，輸變線路也在地域比較遼闊的山區(qū)，所以如果沒有避雷措施將會存在極大風險。為了減少雷擊造成的停電事故，減少不必要的損失，在加裝專門的避雷針之余還應該有選擇的投入使用自動重合閘以避免雷擊危害范圍進一步擴大。

3.5嚴謹的前期設計

受到油田地域性以及其滾動的開發(fā)模式的影響，油田一般都設在比較偏遠的地區(qū)，經濟條件和電力設施都受到了很大制約。為了提高供電的可靠性，在油田規(guī)劃前期就要制定詳細科學的部署計劃，嚴格遵守相關國家規(guī)定和技術規(guī)范要求并且要依照本地的電網骨架進行自有電網的強化以及數字電網的建設。通過培訓等手段提高整個油田供電團隊的管理水平，提高油田供電網絡的供電可靠性。

考慮到油田的滾動開發(fā)模式，在油田開發(fā)初期應該首先進行降壓運行等措施來降低油田開發(fā)初期的運行成本。同時，為了保障安全規(guī)范生產，在油田的供配電系統(tǒng)中，消防站、油庫和處理站、生產指揮站等設備設施都是必不可少的。

3.6科學先進的設計

目前為止，我國工業(yè)技術已經實現了智能化。油田供電系統(tǒng)也不能例外，可視化、數字化以及智能化的電力系統(tǒng)已經成為了油田電力規(guī)劃的基礎性技術，所以在供電網絡設計的初期，做好自動化技術的設計是保障供電可靠性的有力手段。

在遵循國家相關設計規(guī)范的基礎上，結合實際的需要、考慮到實際的氣象地質條件，。遵循當地電力部門的要求，選擇安全經濟、技術成熟、節(jié)能環(huán)保的電力設備。設備具備數據采集和實時監(jiān)控的條件，從而實現油田供電網絡的分層管理和統(tǒng)一調度。而且在考慮整個供電網絡系統(tǒng)的設計安裝時，要盡量結合實際需要全面考慮，避免日后進行重復施工，浪費投資也增加了停電的損失，影響供電可靠性。

4總結

提高油田供電系統(tǒng)的可靠性不僅需要從影響供電可靠性進行考慮，也應該考慮到實際的設備設施的建設和管理等。建立健全實際應用性強的管理制度，詳細的規(guī)范每一個步驟的實施，從而保障油田的供電可靠性。

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