华北油田变电站电力系统改造方案设计及评价.pdf

第 3 4 卷 第 1 0 期( 2 0 1 5 ． 1 0 )( 仪 表 电信) 华北油田变电站电力系统改造方案设计及评价 何 军 贵州电子信息职业技术学院 摘要 ：随着油田的不断开发和建设 ，华北油田变电站 电力 系统 已不能满足 生产需求。以低 投资、小工量、新技术为原则设计 出了3 套电力系统改造方案，通过对技术、性能、费用等各种 因素综合分析 比对 ，充分优 选 ，确定 了技术先进 、成本合理的最佳改造方案 ，该方案能够从根 本 上 消 除 目前 变 电站 的安 全 隐 患。其 年平 均 总成 本为 1 7 7 2 万元 ，年 利 润总额 2 0 9 1 2万元 ，税后 的年 利润 为 1 6 1 3 6万元 ；投 资的 回报 周 期 为 6 ． 5 4年 ，远低 于行 业 平均 1 0 年 的回收 周期 。 关键词：油田变电站 ；电力系统 ；设备改造 ；方案；费用 ；盈亏平衡 d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 - 6 8 9 6 ． 2 0 1 5 ． 1 0 ． 0 2 7 华北油 田电力 系统 自建设 以来 已经运行 3 0 多 年 ，随着油 田的不断开发和建设 ，变电站已不能满 足生产需求 。本文以低投资、小工量、新技术为原 则设计 出3 套改造方案 ，通过对技术 、性能 、费用 等各种因素综合分析比对 ，确定 了技术先进 、成本 合理的最佳改造方案 ，该方案能够从根本上解决 目前变电站的安全隐患。 1 设计方案 一 旧的 2 2 0 k V高 压 断 路 器 、 电压 互 感 器 、隔 离 开关 等 设备 不 变 ，用 1 1 0 k V替换 2 2 0 k V进线 电 源 ，3 5 k V改为单母线分段 方式 ；将现在 i 0 k V无 功补偿设备拆 除 ，改为 3 5 k V户外式 ，拟建 1 栋综 合配 电楼 ，内设 1 1 0 k V中控室 、3 5 k V开关室等 ； 1 i 0 k V和 3 5 k V进 、出线材质为 电缆 。 ( 1 ) 主变压 器 优选 。根 据 预测 负荷 的结果 ，综 合考虑新站 负荷与原站之间 的平衡 问题 ，新 增加 9 0 Mw 电量负荷。第一级 、第二级电量负荷均高于 7 O MV A， 把 以 前 的 2台 S F P S Z 8 —1 2 0 0 0 0 ／ 2 2 0 ， 2 2 081 ． 2 5 ％／ 1 2 1 ／ 1 l k V变压器分别换成 S F S Z 1 0 — 1 8 0 0 0 0 ／ 2 2 0 ，2 2 081 ． 2 5 ％／ 1 2 1 ／ 3 5 k V型 ，冷 却 方 式采 用强 迫油 循环 风冷 。 ( 2 ) 电 气 主 接 线 。 采 用 旧 的 2 2 0 k V接 线 方 式 ；用 G I S 双 母 线 替 换 原 1 1 0 k V母 线 ，出线 9回 ， 3回备 用 ；3 5 k V接线 采用单母 线分段 接线方式 ， 出 线 9回 ，2回备 用 ；2 2 0 k V、1 1 0 k V接 线 采 用 中 性点 直接 接地 的系统 。主变 压器 的 中性点 可按 照设 计要 求直 接接 地 或者 不接 地来 运行 。 ( 3 )无功功率补偿 。采用单相集合式 电容器 ， 电缆进线 ，接线为单星形 ，户外分相布置 3 5 k V侧 电容 器组 。装 置 主要 由进 线 隔离 开关 、避 雷器 、干 式空芯串联电抗器、放电线圈、集合型并联电容器 和连接导体等共 同组成 。按照每台变压器 3 0 ％的容 量来计算无功功率补偿 ，容量定为 6 0 0 0 0 k V A。 ( 4 )平 面布 置 设 计 。2 2 0 k V配 电装 置 等保 持不变 ，拆除 i 0 k V无功补偿设备和辅助厂房 。拟 建造 l 栋综合楼 ，包括 3 5 k V配电设备和相关配套 的生产和辅助生产的房间，3 5 k V配 电装置户 内交 流移 开式开关 柜( 布置方 式采用单 排列 ) ，电缆 进 、出线 ；1 1 0 k V G I S 房 ，G I S选 择 为户 内共箱 式 。 ( 5 ) 自动化系统优选 。全站控制和通信结构分 别采用分层分散式和分布式 ，如图1 所示 。优选计 算机监控系统，选用分层 、分布式微机综合 自动化 保护系统 。在主控制室设置 2 2 0 k V配电装置和主 变压器的控制和保护装置 ，控制和保护装置接入监 控系统时选用总线通信的方式 。依然采用原来的光 纤通讯 设 备连 接该 变 电站 至 电力 调 度 中心 。 块1 块2 块3块4 图 1 变 电 站 控 制 和通 信 结构 考虑站内同一 电压等级的选取原则 ，把全站设 置成五个“ 块”结构 ，依次为 1 1 0 、3 5 、1 0 k V系 统 ，主变 ，站 用 电及直 流 。五 个 “ 块 ” 内 ，相 同 的 一 次设 备各 自对应 同样 的保护及控制元件 ，“ 块 ” 结构 内部 的 同一性 能够 便 于管理 和使 用全 站软 件 。 2 设计方案 二 保持老站原有各开关场的位置 ，一次设备运行 油气田地面工程( h t t p ： ／ ／ w ww． y q t d mg c ． c o m) 一7 1— 第 3 4 卷第 1 0 期 ( 2 0 1 5 ． 1 0 )( 仪 表 电信 ) 状况 良好 的继 续使 用 ，高故 障率 、老化 的 电器设 备 更 换 掉 ，将 2台 变 压 器 替 换 成 S F P S Z 1 0 — 1 8 0 0 0 0 ／ 2 2 0 ／ 1 1 0 ／ 1 0 k V三 绕 组 有 载调 压 变压 器 ，选 择 强 迫 油循 环 风冷 。 3 设 计方案三 根据老变 电站位置基础 ，新建 l 座紧凑型 2 2 0 k V 变 电站 。主变 压 器采 用 21 8 0 MV A三相 三 绕组 变 压器，电压等级为2 2 0 ／ 1 1 0 ／ 1 0 k V 。2 2 0 k V、1 i 0 k V 变 电站 户 内均采 用 G I S设 备进 行布 置 ，选用 双母 线 的接 线 方 式 ，前 者 的 进 出线 是 4回 ，采 用 架 空 进 线 ；后 者 出线 间 隔 为 1 0回 ，采 用 电 缆 出 线 。用 户 内开 关 柜采 用 5回 的电缆 出线 ，选 择 1 0 k V无 功补 偿设 备 。 ( 1 )主要设备选择 。根据负荷预测结果 ，考虑 本站负荷与老站之问的平衡 ，新增加 9 0 Mw 电量 负荷，第一级、第二级电量负荷均高于7 0 MV A，主变 容 量 选 择 1 8 0 MV A。冷 却 方 式 采 用 强 迫 油 循 环 风 冷 ，主变 压器 采 用 有载 调 压 的变 压器 。采 用户 内 S F 6全封 闭组合 电器装备 2 2 0 k V和 1 1 0 k V配 电装 置 ；3 5 k V配 电装 置 选 用户 内交 流金 属 封 闭 铠装 移 开式开关设备 。按变压器 3 0 ％的容量来考虑 1 0 k V无 功 补偿 设备 的容 量 问题 。 ( 2 ) 继 电的保护 与控制 。微机综合 自动化 系 统 选择 分层 、分 布 式 的排 布 方式 。在 主控 制室 设有 控 制 和 保 护 2 2 0 k V 配 电装 置 和 主 变 压 器装 置 的设 备 ，选 择分 布式 微 机监控 和保 护装 置 应用 于 3 5 k V、 1 0 k V 出线 ，并 且把 该 装 置安 装在 开 关 柜上 。采 用 总线通信方式把控制和保护装置接入到监控系统 。 4 技术经 济 比较分析 3 个 方案 技术 经济 指标 的对 比见 表 l 。 表 1 设计 方 案各 项 数 据 比较 瓣媳项目 — 。 努案 曩 努案薹 方案三 1 1 0 k V输出回路 共9 回， 备3 回 共9 回， 备3 回 共9回， 备3 回 2 2 0 k V新设备比例， ％ 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 k V新设备比例， ％ 1 0 0 4 0 1 0 0 3 5 k V 新设备比例／ ％ 1 0 0 i 0 1 0 0 1 0 k V 新设备比例， ％ 基准 基准 基准 变电站建筑面积／m 。 9 1 0 0 0 1 2 0 0 变电站征地面积／ 亩 7 0 r 0 投资分析／ 1 1 0 k V电缆系统投资 基准0 基准 力兀 方案估算 2 1 8 4 4 ． 0 8 7 9 8 5 ．4 2 1 3 8 5 9 ． 4 8 根 据 对 比结果 可知 ，方 案二 不能 解决 根本 性 问 题 ；方 案 三实 施后 会造 成严 重 的资源 浪 费 ；方 案 一 容易 实施 ，可 以消除 现有 变 电站实 际存 在 的安全 隐 患 ，并 且 实 际应用 中也 不会对 油 田供 电设 备 的正 常 作业造成影 响，技术层面上完全符合要求 ，供电的 安 全 性有保 障 ，经 济投 资较 高 ，但运行 维 护成本 较 低 。综合 比较 ，选择方案一。r 4 ． 1 经 济评价 1 年 建 设 期 和 2 0年 生 产 期 ， 即评 价 计 算 期 为 2 1年 ；生 产定 员 需要 2 3 人 ；电进 价 、卖 价 分别 按 每 千 瓦 0 ． 4 6 6 1 和 0 ． 6 2 2 5 元 计 算 ；工 资福 利 每人 每 年 4 ． 0 万 ；设 备 的平 均 折 旧年 限是 1 0 年 ；预计 的净 残值率为 5 ％。无形资产 的摊销预算为 1 0 年 ；剩余 资产全部摊销在投产第一年上。按照固定资产原值 的 5 ％来 记 取修 理 费用 。按 照 1 ． 5 万 元／ 人／ 年来 计 算 其 他 的管 理 费用 。基 准 内部 收 益率 为 1 1 ％ ；基 准 投 资 回收期 为 1 2 年 。 通过实际计算得出 ：年平均总成本为 1 7 7 2 万 元 ，年利 润 总额 为 2 0 9 1 2万 元 ，税 后 的 年利 润 为 1 6 1 3 6万元 。 4 ． 2盈 亏平 衡分析 根据计算 ， 公司年均售电总量在 3 3 8 9 0 X 1 0 k W h 左右时就 可 以盈 亏持平 ，所 以本 项 目风 险 比较 小 。 根 据 分 析 计 算 结果 ，税 后 财 务 内部 收 益 率 为 2 4 ． 5 ％ ， 跟 同 行 业 平 均 收 益 率 比 较 ， 高 出 大 约 1 0 ％；税后 投 资 回收 时 间为 6 ． 5 4 年 ，远低 于 行业 平 均 1 0 年 的 回 收周 期 。根 据 以上 分析 ，该 项 目具 有 较好 的经济效 益 ，并且 具有 一定 的抗 风 险能力 。 参 考 文献 ⋯ 铁 道部电气化工程局电气化勘测设计院．电气化铁道一 牵引供 电 系统[ M] ．北京 ：中国铁道 出版社 ，1 9 8 8 ：2 1 ． [ 2 ] 吴世 富． 油 田电力系统 电 网的优化设 计 [J ] ．油 气 田地 面 工程 ， 2 O 1 4 ．3 3 ( 6 ) ：7 0 — 7 1 ． 1 3 1 李彦 哲 ，胡彦 奎 ，王果 ，等． 电气 化铁道供 电系统 与设计I N] ． 兰州 ：兰州大学 出版社 ，2 0 0 6 ：6 - 8 ． [ 4 ] 高 飞 ． 油 田 电力 系统 无 功 功 率 补 偿 [ J ] l油 气 田 地 面 工 程 ， 2 0 1 2．3 1 ( 1 0) ：7 5 ． 【 5 】施健 ， 唐云善．基于 R I A技术 的综合 网管平 台研究 [ J ] _电力系 统通信 ，2 0 1 0 ，3 1( 9 ) ：5 5 — 6 1 [ 作者简介] 何 军：工学硕士，副教授 ， 2 0 0 6 毕业 于 东南大 学信 号 与信 息处 理 专业 ，研 究方 向 为电 力 电子技 术 。 1 8 7 8 5 5 9 3 8 3 9、y a o y a o 3 6 5 @1 6 3 ． c o n 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 8 — 0 5 ( 栏 目主 持关 梅 君 ) 一 72一 油气 田地 蕾 工程( h t t p ： ／ ／ w ww． y q t d mg c ． c o m)