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3.0 MTPA FLNG配电系统设计分析.pdf
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1、 船 舶 与 海 洋 工 程年 第卷 第期(总 第期)收 稿 日 期:作 者 简 介:刘 小 庆,女,工 程 师,年 生。年 毕 业 于 江 苏 科 技 大 学 电 气 工 程 及 其 自 动 化 专 业,主 要 从 事 船 舶 海 工 电气 开 发 研 究 及 设 计 方 面 的 工 作。:配 电 系 统 设 计 分 析刘 小 庆(上 海 惠 生 海 洋 工 程 有 限 公 司,上 海)摘 要:研 究 百 万 吨 每 年(,)浮 式 液 化 天 然 气 生 产 储 卸 装 置(,)配 电 系 统。根 据 的 典 型 工 况,分 析 其电 力 负 荷 和 发 电 机 组 配 置,并 从 经 济
2、 性 和 可 靠 性 等 方 面 对 比 不 同 电 压 等 级 配 电 系 统 型 式,包 括 馈 线 式 配 电 网 和 环 式配 电 网。对 较 大 容 量 配 电 系 统 设 计 中 的 关 键 点 进 行 研 究,包 括 中 压 配 电 系 统 保 护、单 相 接 地 故 障 电 容 电 流、中 性 点接 地 方 式 选 择 和 功 率 管 理 系 统。关 键 词:中 压 配 电 系 统;燃 气 透 平 发 电 机 组;短 路 电 流;单 相 接 地 故 障;高 阻 接 地;功 率 管 理 系 统中 图 分 类 号:;文 献 标 志 码:文 章 编 号:()(,):(),(),:;引
3、言浮 式 液 化 天 然 气 生 产 储 卸 装 置(,)具 有 处 理、液 化、储 存 和 装 卸 天 然 气 的 功 能。随 着 平 台 处 理 规 模 的 增 大,电 气 负 荷 用 电 量 增 大,目 前 百 万 吨 每 年(,)总 电 站 容 量 已 达 到 ,单 台 发 电 机 组的 容 量 也 已 达 到 。随 着 电 网 容 量 的 增 大,配 电 系 统 的 网 络 型 式 对 平 台 的 经 济 性 和 生 产 供 电 的 可靠 性 的 影 响 更 为 显 著。电 网 容 量 的 增 大 意 味 着 电 压 等 级 的 升 高,同 等 级 电 压 下 系 统 的 短 路 电
4、 流 增 大,配 电 系统 保 护 存 在 限 制,需 对 其 进 行 分 析;平 台 主 尺 度 的 增 大 意 味 着 电 缆 长 度 的 增 加,电 力 系 统 对 地 电 容 电 流 大 幅度 增 大,单 相 接 地 故 障 电 流 增 大,需 对 平 台 电 力 系 统 的 接 地 方 式 进 行 研 究;功 率 管 理 系 统 网 络 架 构 对 供 电的 可 靠 性 有 影 响,也 是 较 为 关 键 的 部 分。主 要 工 况 及 发 电 机 组 配 置根 据 工 艺 流 程 需 求,主 要 将工 况 分 为 正 常 液 化 工 况、降 低 液 化 工 况、液 化 卸 载 工
5、况、基 本 工 况 和 应急 工 况 等种。表为 某 在 这种 工 况 下 的 用 电 情 况。主 电 站 作 为的 心 脏,为 生 活和 生 产 设 施 提 供 电 能,是 确 保 整 个 生 产 设 施 可 靠、连 续、安 全 运 转 的 核 心 设 备。该配 置台 透 平 电机 组,单 机 功 率 约 为;正 常 液 化 工 况 和 液 化 卸 载 工 况 下 使 用台 机 组,台 机 组 备 用;降 低 液 化工 况 下 使 用台 机 组。该的 设 计 温 度 为,燃 气 透 平 机 组 功 率 受 环 境 温 度 的 影 响 较 大,需考 虑 机 组 降 容,厂 家 标 称 功 率
6、为 国 际 标 准 化 组 织(,)对 应的 功 率,当 设 计 温 度 为 时,单 机 组 发 出 功 率 修 正 为。表某 在种 工 况 下 的 用 电 情 况单 位:工 况正 常 液 化 工 况降 低 液 化 工 况液 化 卸 载 工 况基 本 工 况应 急 工 况总 最 大 负 载 配 电 系 统 的 型 式根 据 短 路 电 流 计 算,该主 配 电 网 电 压 选 择。功 率 大 于 的 设 备 属 于 大 功 率 设 备,一 般需 由 中 压 配 电 板 供 电,液 化 天 然 气(,)货 泵、液 化 石 油 气(,)货 泵 和 冷 凝 泵 厂 家 一 般 只 提 供 电 压 等
7、 级,其 他 大 功 率 设 备 的 供 电 电 压 可 选 或 。馈 线 式 配 电 网馈 线 式 供 电 系 统 由 主 配 电 板 直 接 向 各 区 域 配 电 板 供 电,结 构 简 单,保 护 装 置 动 作 较 容 易,发 生 事 故 时 只需 断 开 相 应 的 开 关 即 可,馈 线 式 配 电 网 方 案 单 线 图 见 图。若 大 功 率 设 备 的 电 压 均 选 用 ,则 可在 该 方 案 的 基 础 上 通 过 增 加 变 压 器 实 现。图馈 线 式 配 电 网 方 案 单 线 图 环 路 式 配 电 网主 干 式 环 路 式 供 电 系 统 主 要 使 主 配
8、电 板、顶 部 配 电 板 和 基 本 配 电 板 形 成 闭 合 环 路,使 所 有船 舶 与 海 洋 工 程年 第期用 电 设 备 都 可 从 环 路 供 电,供 电 灵 活 性 和 可 靠 性 强,但 环 路 结 构 较 为 复 杂,保 护 装 置 整 定 复 杂。配 电 网 方 案 分 析 比 较 经 济 性分 别 对种 配 电 网 方 案 中 各 设 备 的 特 性 进 行 对 比 分 析(见 表),从 而 实 现 对 配 电 网 方 案 的 经 济 性 分 析。表 种 配 电 网 方 案 经 济 性 对 比方 案馈 线 式 配 电 网大 功 率 设 备 方 案馈 线 式 配 电 网
9、大 功 率 设 备 方 案环 路 式 配 电 网 方 案大 功 率 电 机电 压 电 压 电 压 主 配 电 板,区 域 配 电 板电 压 ;额 定 容 量 最 大 ;短 路 电 流 电 压;额 定 容 量 最 大 ;短 路 电 流 电 压;额 定 容 量 最 大 ;短 路 电 流 变 压 器台 和台 变 压 器台 变 压 器台 变 压 器中 压 电 缆按 额 定 容 量,较 少按 额 定 容 量,较 少按 额 定 容 量,较 多变 压 器 所 需 空 间较 大较 小较 小 )对 于 馈 线 式 配 电 网 方 案,若 大 功 率 设 备 选 用 电 压,配 电 板 短 路 电 流 会 小 很
10、 多,但 设 备需 经 变 压 器 从 主 配 电 板 供 电,变 压 器 数 量 较 多 且 容 量 较 大,价 格 昂 贵。因 此,对 于 馈 线 式 电 网,大 功 率 设 备 选 电 压 较 为 经 济。)对 于 环 路 式 配 电 网 方 案,主 配 电 板 与 所 有 区 域 配 电 板 采 用 同 一 网 络,因 此 所 有 配 电 板 的 容 量 都 很 大,且 配 电 板 间 用 电 缆 载 流 量 也 将 增 大,因 此 环 路 式 配 电 方 案 相 比 馈 线 式 配 电 网 方 案 价 格 更 高。综 合 上 述 对 比 可 知,采 用 馈 线 式 配 电 网,且 大
11、 功 率 设 备 选 用 电 压 的 方 案 为 经 济 性 更 好 的 方 案。供 电 可 靠 性)对 于 馈 线 式 配 电 网:主 配 电 板 分 左、右个 独 立 分 段,中 间 设 常 闭 开 关;区 域 配 电 板 分 左、右个 独 立分 段,中 间 设 常 开 开 关。区 域 配 电 板 分 别 从 主 配 电 板 左 右 分 段 供 电,进 线 开 关 和 中 间 开 关 采 用选模 式,即 当 主 配 电 板 任 意 一 段 失 电,或 任 意 一 台 变 压 器 发 生 故 障 时,在 剩 余 发 电 机 组 功 率 范 围 内,区 域 配 电 板 仍 可工 作。)对 于
12、环 路 式 配 电 网,所 有 配 电 板 都 在 同 一 环 路 上,之 间 设 常 闭 开 关,当 任 意 一 段 配 电 板 失 电 时,在 剩 余 发 电 机 组 功 率 范 围 内,其 余 配 电 板 仍 可 工 作。环 路 供 电 系 统 特 别 适 合 负 荷 比 较 集 中、密 度 大 而 每 个 分站 的 用 电 负 荷 不 是 特 别 大 的 场 合,分 站 数 一 般 个 比 较 经 济 合 理。此 处 环 路 式 配 电 网 不 能 特 别 发 挥优 势。对 于 供 电 可 靠 性,优 化 设 计 的 馈 线 式 配 电 网 和 环 路 式 配 电 网 都 具 有 较
13、强 的 供 电 可 靠 性。综 上 分 析,采 用 馈 线 式 配 电 网,且 大 功 率 设 备 选 用 电 压 的 方 案 经 济 性 好,可 靠 性 强,为 最 佳 配 电 网 方 案。配 电 系 统 设 计 关 键 点 中 压 配 电 系 统 保 护根 据 短 路 电 流 计 算,主 配 电 板 最 大 对 称 短 路 电 流 为,最 大 峰 值 短 路 电 流 为。目 前 主流 厂 家 的 真 空 断 路 器 额 定 短 路 开 断(耐 受)电 流 最 大 为,额 定 短 路 关 合 电 流 峰 值(额 定 峰 值 耐 受电 流)为,因 此 可 满 足 要 求。此 外,若 电 站 容
14、 量 增 大,导 致 主 配 电 板 最 大 对 称 短 路 电 流 超 过,可在 配 电 板 左 右 段 间 加 装 快 速 限 流 器,即 当 短 路 电 流 超 过 时,快 速 限 流 器 快 速 动 作,配 电 板 分 成 左 右刘 小 庆:配 电 系 统 设 计 分 析段 排,左 右 排 短 路 电 流 互 无 贡 献,使 单 排 短 路 电 流 减 小。接 地 方 式 选 择 接 地 方 式 选 择 原 则中 性 点 接 地 方 式 基 本 上 可 分 为 大 电 流 接 地 和 小 电 流 接 地种,其 中:大 电 流 接 地 有 直 接 接 地 和 低 阻 接 地种;小 电 流
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