浅析提高油田供电可靠性的方法
强 瑞
(延长油田股份有限公司南泥湾采油厂供电车间，陕西延安716000)
[摘要]参考油田的工作特点和西气东输的电气设计情况，对影响油田供电可靠性的因素以及提高优点供电可靠性的方法进行了探讨。叉从常霓的供电可靠性的指标和计算方法对供电可靠性的保障方法做了系统的讲解和阐述，从设计的角度提出了提高油田供电可靠性的应对措施。
关键词 石油 供电可靠性 影响因素
中图分类号TM76
1供电可靠性的分析指标及其计算方式
就整个工业的安全生产来讲，可靠性的指标主要包括发电类、输变电设施类以及用户供电类。但是就石油行业来讲，主要针对后两种进行考察分析，发电类主要用于需要自备电源的负荷较重的工业的考核，在这不予进行考量。
1.1变电类
变电类的指标还包括输变电的设施状态，UOR(非计划停运率)，AF(可用系数)，CSH(平均连续可用小时数)，AOT(平均无故障操作次数)。
1.1.1输变电设施的状态
使用中的输变电设施状态分为可用和不可用，其中可用设备又包括运行中和备用两种情况，不可用的设备又分为非计划停运和计划停运两种情况。
1.1.2 UOR
当设备处于不可用的状态，而又不是计划停车时发坐的设备停运情况就叫做设备的非计划停运状态。非计划停运的次数常表述为FOT。非计划停运率一般用以下公式计算得出：
其中，n表示在实际运转中统计的百台年数或者百公里年数，UOR的单位为(次/百台年)或者(次/百公里年)。
1.1.3 AF
电气设备设施在使用中能够完成本身的预定功能的状态叫做可用状态，其中包括运行状态和备用状态。其可用系数表示为：
其中，AH表示可用小时数，即设备处于可用状态下的时间;PH表示统计小时数，即电气设施处于使用状态下的时间，包括可用状态的时间和不可用状态的时间。
1.1.4 CSH
平均连续可用小时数一般表示为：
其中，n表示停运次数，包括非计划停运次数和计划停运次数两种情况。计划停运一般是指当设备设施需要检修试验和维修时，通过计划安排而达到的停运状态。
1.1.5 AOT
平均无故障操作次数一般表示为：
其中，OT表示总的操作次数，IOF表示非计划停运的间隔操作次数。
1.2用户供电类
用户供电类的指标还包括：用户状态，AIHC(用户平均停电的时间)，RS(用户供电可靠率)
1.2.1用户状态
对整个供电系统的用户状态进行划分，可以分为正常供电和停电两种状态，其中停电还分为故障停电和安排停电两种状态。
1. 2.2 AIHC
用户平均停电时间是指在统计期间内的供电用户的平均停电小时数，一般表达为：
其中，T表示为每次停电时间，N表示为每次停电的用户数;n表示为统计时间内停电的总用户数。
值得注意的是，有时系统会发生电源不足的情况，会对供电用户进行限电。如果以上计算需要排除这种情况就要在分子项中减去限电的用户数极其限电时间。此时的用户平均停电时间表示为AIHC。
1.2.3 RS
用电可靠率一般表达为：
其中n表示统计期间的总的小时数。
值得注意的是，同AIH)C,如果不考虑电源不足时的限电情况，上式中需要将AIHC替换成AIHC'，用电可考虑表示为RS'。在实际的工作中，因为天然气行业一般都分布在偏远地区，这些地方一般人烟稀少，经济也比较落后，所以停电的随意性比较多，所以在进行指标选择时，建议选择RS。
1.3油田供电系统可靠性的分析方法
对油田的供电系统进行可靠性分析时首先要查清每个基本的故障点并对其进行综合，然后建立故障模式及后果表。在对故障进行分析时要结合三个指标，分别是：入(负荷点的故障率);y(平均停电时间);弘(年平均停电时间)。其中故障率及其修复的时间在国内的各种报表中都有统计，在实际分析中可以进行参考。为了减少人为因素的影响，计算RS时指考虑故障停电，忽视计划停电和一些外部影响。此时：
其中，Ta表示用户的平均停电时间;Tt表示统计的时间;Nca表示总的用户数;Ts表示停电的时间;Ncs表示停电的用户数。
2典型的油田供电系统的可靠性比较
对于油田产业来说，每个工程的装置类型、产能大小和工艺流程、负荷等级，甚至地理环境等不同，对供电可靠性指标的要求都会产生很大的不同和影响。因此，在实际的工作和可靠性分析时，要结合实际的生产情况，对各种供电系统的类型和方式进行比较。选择合适和科学的供配电系统，对供电的可靠性和油田供电经济性都有很大的帮助。
2.1油田供配电系统的典型结构
油田的供配电系统根据供电可靠性要求、变压器在厂区内的分布位置和容量、地理环境等不同的情况，常常采用放射式、环式、双电源式等结梅，有时也会有其他类型的组合方式。
2.1.1放射式结构
油田配电系统放射式的结构还可分为无分段式、有适当的分段式、单回路放射式、有备用电源的单回路放射式等结构。
(1)1单回路放射式结构
利用简单的放射性网络进行供电作为配电系统最基本的典型形式具有其特征：整个结构中包括电源在内的所有原件都是串联结构，分支线路的原件和主干线的某一段或者几段也相互串联。
(2)有备用电源的单回路放射式结构，
有备用电源的单回路放射式结构是在以上单回路放射式结构的基础上进行改进和发展，提高了供电的可靠性。这种结构带有备用电源的目的相意义在于正常使用时应该断开的隔离开关或者断路器将备用电源连接到主馈线上，此时主馈线一旦发生故障就可以通过隔离开关和断路器来恢复供电，从而通过减少停电的时间降低经济损失。
2.1.2环网式供电结构
环网式的供电结构一般利用两个电源同时工作的形式或者可用电源和备用电源一起运行的形式，提高供电的可靠性。并且，在电力线路突然故障需要检修或者计划性的检修时可以通过切换电源的形式切换故障点，从而减少了停电的时间。但是由于线路比较复杂的缘故，保护装置和整定配合部分的设计和安装都相对复杂。
2.1.3双电源供电结构
与有备用电源的放射式结构和环形结构不同之处在于，双电源供电系统整体来讲是并联的结构。每一个支路的每一个负荷同时从两个电源获取电能。当其中一个电源不能工作时，可以通过另外一个电源继续向该负荷供电，从而提高了供电的可靠性。
2.2各种供电系统结构形式的可靠性比较
在整个供电系统的网络中，一般可以将各种元件分为操作设备和非操作设备两大类，元件类别的不同对电网的可靠性也会产生许多不同的影响。对非操作设备来讲，发生故障的类型主要是持续强迫性的停运，表现为元件的故障率。为了方便地对各种形式的油田供配电系统进行比校，电力部门对各种可靠性数据进行了比较分析，并且为了进行可靠性的计算设定了统一的计算参数，具体参数可参见表1：
2.2.1单电源供电的放射武配电系统
通过上文的介绍可知，单电源供电的放射式配电系统整个回路均是串联形式，这就造成其中如果有一个元件发生故障不能工作就会造成整个系统瘫痪，这种系统的结构一般被称作可靠性串联等效结构。在实际的工作中，确定了元件的可用率，增加系统中的元件就会增加系统的实效性，这样也会降低系统的可利用率。在上文介绍的几种供配电结构中，这种油田配电结构的供电可靠性是最低的。
如果现有的油田已经采用了这种配电系统模式，可以通过对放射线路分段。在不增加故障元件的情况下，通过增加线路的分段来降低元件的故障率。但是对于开关的故障率比较高以及检修的时间比较长的供配电系统网络来说，通过增加线路的分段也未必能够提高供电线路的可靠性。
2.2.2有备用电源的放射性系统
有备用电源的放射性系统，备用电源的投入使用情况一般分为手动操作和自动投入，但是无论哪种情况，其复合点的故障率与单回路放射式结构都大体相同，只是缩短了平均停电的持续时间以及年平均停电时间。时间的缩短主要取决于备用电源的倒闸应用。所以说如果备用电源采用自动的投入方式，其恢复供电的时间以及自动分段的时间都会降低，成功率也会提高，从而提高供电系统的可靠性。
2.2.3双电源供电系统
双电源供电系统有两条回馈线，系统负荷一般均分在两条回馈线中。如果一条回馈线发生故障，就会依靠另一条回馈线上的电源进行供电，从而提高了供电的可靠性。这种模式和分析方法对环网的供电结构同样适用，只是环网的结构和整定配合以及保护装置都比较复杂。
环网的结构和双电源的结构可靠性大体相近，与以上几种油田供电系统结构比较来讲供电可靠性最高，但是就经济性来讲，环网的供电结构比双电源的结构投资较少，所以是一种很好的选择。
3改善油田供配电可靠性的方法和措施
通过上文对可靠性公式的讲解和分析可以看出，减少负荷的平均停电次数和时间能够有效提高油田供电的可靠性。以下通过对某油田及输送管道所经过的城市的平均指标进行分析。见表2。
从以下角度分析提高供电可靠性的措施：
3.1减少停电次数
通过分析各种符合的性质以及配电系统的可靠和经济性，要全力进行线路和变电所的维护和建设，在对配电设备进行选择时也要优先选择免检修的设备，从而降低整个供电系统的故障率以减少停电次数来提高油田供电系统的可靠性。
3.2缩短停电时间
无论采用哪种供电系统模式，在负荷或者设备发生故障到恢复工作都需要一个切换操作的过程，这个操作过程需要的时间就叫做停电时间。而停电时间的长短主要取决于系统的故障判断以及操作方式和手段。比如自动化的操作手段就比人工操作更加精准和快捷。如果在供电系统模式选择时，选择智能开关和方便更换的模块化的元件，使其能更方便的进行维护保养，不仅可以缩短停电的时间也能提高供电的可靠性。
所以说在进行油田配电系统装置的选择时，在设备投入经济和运行经济允许的情况下，应尽量选择综合自动化模式的供配电系统，以史大限度提高油田供电系统的可靠性。尤其重要的是，在整个回路中对于特别重要的电动机馈线，还要接触器，以便能够在失电后带短暂的延时闭锁。使其故障接触后，接触器的主触头仍然处于吸合状态，再进行上电时就不再需要重新启动，从而减少了停电的时间。
3.3缩小停电范围
参考上文提到的供电可靠性的公式，可以得出停电的用户数量越少越能提高供电可靠性的结论。所以说，在平时的工作中就要将用户以及负荷都划分成重要等级，在进行停电时，以便能缩小停电范围以减少停电损失。在负荷比较多的回路，可以通过加装分段开关的形式来进行划分，从而提高非故障区的可靠性。
3.4减少停电事故
我国相关技术规范要求以及相关资料显示，雷击对我国供电系统的杀伤力还是很大的。由于我国油田一般设在人烟稀少的地域，输变线路也在地域比较辽阔的山区，所以如果没有避雷措施将会存在极大风险。为了减少雷击造成的停电事故，减少不必要的损失，在加装专门的避雷针之余还应该有选择的投入使用自动重合闸以避免雷击危害范围进一步扩大。
3.5严谨的前期设计
受到油田地域性以及其滚动的开发模式的影响，油田一般都设在比较偏远的地区，经济条件和电力设施都受到了很大制约。为了提高供电的可靠性，在油田规划前期就要制定详细科学的部署计划，严格遵守相关国家规定和技术规范要求并且要依照本地的电网骨架进行自有电网的强化以及数字电网的建设。通过培训等手段提高整个油田供电团队的管理水平，提高油田供电网络的供电可靠性。
考虑到油田的滚动开发模式，在油田开发初期应该首先进行降压运行等措施来降低油田开发初期的运行成本。同时，为了保障安全规范生产，在油田的供配电系统中，消防站、油库和处理站、生产指挥站等设备设施都是必不可少的。
3.6科学先进的设计
目前为止，我国工业技术已经实现了智能化。油田供电系统也不能例外，可视化、数字化以及智能化的电力系统已经成为了油田电力规划的基础性技术，所以在供电网络设计的初期，做好自动化技术的设计是保障供电可靠性的有力手段。
在遵循国家相关设计规范的基础上，结合实际的需要、考虑到实际的气象地质条件，。遵循当地电力部门的要求，选择安全经济、技术成熟、节能环保的电力设备。设备具备数据采集和实时监控的条件，从而实现油田供电网络的分层管理和统一调度。而且在考虑整个供电网络系统的设计安装时，要尽量结合实际需要全面考虑，避免日后进行重复施工，浪费投资也增加了停电的损失，影响供电可靠性。
4总结
提高油田供电系统的可靠性不仅需要从影响供电可靠性进行考虑，也应该考虑到实际的设备设施的建设和管理等。建立健全实际应用性强的管理制度，详细的规范每一个步骤的实施，从而保障油田的供电可靠性。
参考文献
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