海上油气田开发工程电缆选型设计_王维高.pdf
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1、节能技术与应用55NO.05 2023节能 ENERGY CONSERVATION海上油气田开发工程电缆选型设计王维高 孙亚东 安晓龙 王家乐(海洋石油工程股份有限公司,天津 300450)摘要:随着海上油气田数量日益增加,海上油气田规模不断扩大,电缆工程用量与日俱增。为了确保电缆安全可靠运行,结合海上油气田开发工程实际,从电缆规格选型、电缆截面积选择、电缆电压降计算共3个方面进行电缆选型设计,进一步规范和完善设计思路。针对电缆规格选型,着重讨论工程中常见的电缆结构及类型;针对电缆截面积选择,概括推导设备额定电流和电缆载流量的计算方法;针对电缆电压降计算,理论分析线路电压降超过允许值时应采取的
2、措施。关键词:海上油气田开发工程;电缆选型设计;电缆规格;电缆截面积;电缆电压降中图分类号:TM246 文献标识码:A 文章编号:1004-7948(2023)05-0055-03 doi:10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.014Design of cable selection for offshore oil and gas field development projectWANG Wei-gao SUN Ya-dong AN Xiao-long WANG Jia-leAbstract:With the increasing number of offsh
3、ore oil and gas fields,the scale of offshore oil and gas fields continues to expand,and the amount of cable engineering is increasing day by day.In order to ensure the safe and reliable operation of cables,based on the actual situation of offshore oil and gas field development project,cable selectio
4、n design is carried out from three aspects:cable specification selection,cable cross-sectional area selection and cable voltage drop calculation,further standardizing and improving the design ideas.Regarding the selection of cable specifications,the common cable structures and types in engineering w
5、ere mainly discussed.Based on the selection of cable cross-sectional area,the calculation methods for equipment rated current and cable current carrying capacity were summarized and derived.For the calculation of cable voltage drop,the measures that should be taken when the line voltage drop exceeds
6、 the allowable value were theoretically analyzed.Key words:offshore oil and gas field development project;cable selection design;cable specification;cable cross-sectional area;cable voltage drop引言近年来,我国逐渐加大海上油气田勘探开发力度,海上油气田数量日益增加。开采一个完整的海上油气田需建造若干个海上结构物,如固定平台或浮式生产储卸油装置(FPSO)。电缆作为海上油气田开发工程电力系统的重要组成,发
7、挥着输送电能、传递信号、连接设备、衔接平台的重要作用1-2。随着海上油气田规模不断扩大,电缆工程用量逐渐加大,电缆状况直接影响生产效率。海洋环境比陆地环境更加恶劣,电缆经常处于潮湿、盐雾、油雾的环境中,维持电缆安全可靠面临挑战。为了确保电缆长期稳定运行,电缆选型符合经济适用原则,结合海上油气田开发工程,从电缆规格选型、电缆截面积选择、电缆电压降计算共3个方面展开电缆选型设计相关工作。1电缆规格选型1.1电缆结构电缆主要由一根或多根带有绝缘层的导体以及防护套组成,典型电缆结构截面如图1所示。导体是电缆的核心构件,承担载流和传输信号的重任,海洋工程广泛采用铜导体电缆,因为铜具备较好的图1典型电缆结
8、构截面作者简介:王维高(1996),男,硕士,助理工程师,研究方向为海上油气田开发工程电气设计。收稿日期:2023-01-21引用本文:王维高,孙亚东,安晓龙,等.海上油气田开发工程电缆选型设计 J.节能,2023,42(5):55-57.节能技术与应用56节能 ENERGY CONSERVATIONNO.05 2023导电性、耐腐蚀性及机械强度;绝缘层是隔绝导体与外界环境的绝缘材料,海上平台多选择乙丙橡胶(EPR)和交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆;屏蔽层是避免导体与绝缘层、绝缘层与铜带之间不良好接触造成局部放电的半导体材料,铜带充当金属屏蔽层,起接地保护和抑制内外电磁干扰的作用3;铠装是编织
9、在内护套外围的网状合金,以防电缆在敷设过程中被外力损伤,如带有镀锌钢丝铠装的海底电缆;内外护套是电缆的保护层,有效延长了电缆使用寿命,海洋油气田开发领域一般使用聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)护套电缆。1.2电缆类型海上油气田开发工程中,电缆类型众多。按照导体数量,电缆可分为单芯电缆、双芯电缆、三芯电缆、多芯电缆;按照用途,电缆可分为动力电缆、控制电缆、复合电缆,复合电缆内部包含动力电缆和控制电缆;按照电压等级,电缆可分为高压电缆、中压电缆、低压电缆;按照燃烧特性,电缆可分为阻燃(HOFR)电缆、耐火(FS)电缆,通常情况下,HOFR电缆适用于中高压系统,FS电缆适用于消防和应急系统,低烟、
10、无卤型HOFR或FS电缆适用于海上平台生活区。电缆规格选型作为电缆选型设计的前期环节,应充分考虑电缆用途、电压等级、燃烧特性、电缆构造、敷设位置、环境条件等要求。2电缆截面积选择电缆选型设计的关键是电缆截面积选择,会直接影响电缆的实际运行和工程经济成本。电缆截面积指电缆内部导体的截面积,并非整个电缆结构的截面积。电缆截面积选用偏小,会导致电缆载流量不足以承担线路最大负载电流;电缆截面积选用偏大,会造成浪费,不符合经济适用原则。电缆截面积选择的方法是通过计算线路中用电设备的额定电流,将得到的额定电流与电缆载流量进行比较,不小于并最接近额定电流的载流量所对应的截面积为目标截面积。单个三相交流用电设
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