（电气工程专业论文）自升式修井平台电站的设计与研究.pdf

中文摘要 摘要 自升式修井平台技术要求高，工程难度大，配备大型的修井设备才能开展工 作。修井平台上的用电设备显著增加，通过负荷计算得到发电机的总功率不断提 升。电力系统的安全可靠运行更提高到前所未有的高度。所以修井平台电力系统 设计的技术性能指标的合理性、实用性和规范化程度就显得异常重要。 自升式修井平台电气系统的设计与研究在海洋工程领域的应用得到了越来越 广泛的关注。本论文的数据等工程资料来源于某自升式修井平台。本文从国内外 研究现状出发，分析修井平台电力系统特点、电力网配置；电站设计，短路电流 计算；电力系统电盘选型；通过构建这个系统模型，采用海洋工程行业软件e d s a 的作图和参数输入方法，进一步进行短路计算分析建模仿真；根据仿真结果及实 平台论证电力系统设计及短路电流计算的正确性。本项目设计的修井马达变频驱 动系统技术在国外也只有几家比较大的公司能做，其技术含量很高。 本次研究依托某修井平台实际工程，通过对修井平台电力系统的开发研究， 进一步熟悉电力系统的设计、计算以及控制与管理监控程序编制等关键技术，提 高国内大型自升式修井平台设计水平，为以后在基本设计阶段的系统配置与选型 打下基础，为确定电力系统以及电力分配提供技术支持。 关键词：修井平台；电站；电力网；短路电流；e d s a 英文摘要 a b s t r a c t j a c k u pw e l lw o r k o v a p l a t f o r m sr e q u i r i n gl l i g l lt e c h n o l o g i e sm u s tb ee q u i p p e dw i t h l a r g ew o r k - o v e re q u i p m e n t sa n ds p e c i a le l e c t r i ce q u i p m e n t st o w o r kw e l l t h et o t a l p o w e ro ft h eg e n e r a t o r sc h o s e nb yl o a d c a l c u l a t i o na r ei n c r e a s e d ，b e c a u s eo ft h e i n c r e a s i n gn u m b e ro fe l e c t r i c a le q u i p m e n t s s o ，t h es a f e t ya n dr e l i a b l eo p e r a t i o no f t h e p o w e rs y s t e m i s r a i s e dt o u n p r e c e d e n t e dh e i g h t s t h e r e f o r e ，t h e r a t i o n a l i t y , p r a c t i c a b i l i t ya n dt h ed e g r e eo fs t a n d a r d i z a t i o no ft h et e c h n o l o g yp e r f o r m a n c ei sv e r y i m p o r t a n t t h ee l e c t r i c a ls y s t e md e s i g na n da p p l i c a t i o no ft h ej a c k - u pw o r k - o v e rp l a t f o r ma t t r a c t m o r ea n dm o r ea t t e n t i o n s t h ep r o j e c ti n f o r m a t i o ni nt h i sp a p e rc o m e sf r o mar e a l j a c k - u pw o r k o v e rp l a t f o r m t h i sp a p e rd e s c r i b e st h er e s e a r c hs t a t u si na n do u to f t h e b r o a d ，a n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ep o w e rs y s t e m ，p o w e rn e t w o r kc o n f i g u r a t i o n , p o w e rp l a n td e s i g n , s h o r tc i r c u i tc u r r e n tc a l c u l a t i o n , p o w e rs y s t e mt r a ys e l e c t i o n i nt h e w o r k o v e rp l a t f o r m t h es y s t e mm o d ei sc o n s t r u c t e d ，t h e nt h es i m u l a t i o n c a l lb e c a r r i e do nb ye d s au s e di nm a r i n ea r e a t h ea n a l y s i so fs h o r t - c i r c u i t ，l o a df l o w c a l c u l a t i o na n dt h ev o l t a g ea d j u s t m e n ta n a l y s i sc a l lb ew o r k e do u tb yi n c o m i n gt h e d a t e sa n dd r a w i n g si n t oe d s a t h ep o w e rs y s t e md e s i g na n ds h o r t c i r c u i tc a l c u l a t i o n c a nb ed e m o n s t r a t e db yt h er e s u l to fs i m u l a t i o na n dt h er e a lp l a t f o r m t h em o t o rv f d s y s t e m si nt h i sp r o j e c ti sa1 l i 曲t e c h n o l o g y , o n l ys o m eb i gc o m p a n y c a np r o d u c e di n t h ew o r l d t h ep a p e rr e l i e so nar e a lp l a t f o r mt or e s e a r c ha n dd e v e l o pt h ek e yt e c h n o l o g y , s u c ha s t h ed e s i g na n dc a l c u l a t i o no ft h ep o w e rs y s t e m ，p r o g r a m m i n gt h e c o n t r o la n d m o n i t o r i n gp r o c e s s i tc a l ld e v e l o pt h ed o m e s t i cl a r g ej a c k - u pw o r k o v e rp l a t f o r m t h e p a p e ra l s oc a np r o v i d e t e c h n i c a ls u p p o r tt oc h o o s et h ed e v i c e sa n dd e t e r m i n et h ep o w e r s y s t e ma n dp o w e r d i s t r i b u t i o n k e yw o r d s ：j a c k - u pw o r k - o v e rp l a t f o r m s ；p o w e rs t a t i o n ；e l e c t r i c a l n e t w o r k ； s h o r t - c i r c u rc u r r e n t ；e d s a 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文竺自荭式堡羞垩鱼鱼站的逡让曼婴究= = 。除论文中已经注明 引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未 公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：- 二嘲 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全 文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发 行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密( 请在以上方框内打“” ) 敝储獬恸蕴导师擗： 日期： fo 年6 月形日 戛娘 自升式修井平台电站的设计与研究 第1 章引言 1 1 课题来源 广阔的海洋，占地球表面积的6 0 以上。海底埋藏的石油资源约占地球石油 总资源的三分之二。海洋作为一个有巨大开发潜力的宝藏是我国石油发展的战略 重点。我国国民经济增长迅速，石油需求快速增加，陆上增产潜力较小，石油、 天然气进口量逐年增加。 随着目前全球金融危机渗透到各个行业，海洋工程的高附加值和高回报率越 来越被各海洋装配企业重视。其电力系统的安全可靠运行更提高到前所未有的高 度。鉴于配电系统的复杂性，修井平台电站的设计与研究已成为国内建造行业和 科研单位的研究热点。本次研究依托某修井平台实际，通过对修井平台电力系统 的设计研究，深入掌握电力系统的设计、计算以及控制和管理监控程序编制等关 键技术，提升国内自升式修井平台设计水平，为以后在基本设计阶段的系统配置 与选型打下基础，为确定电力系统以及电力分配提供技术支持。 1 2 修井平台电力系统的特点 修井平台的电力系统是指：电能的产生，变换，传输，分配和消耗等电气设 施和网络的总称。通过柴油同步发电机，旋转机械设备的机械能转换成电能，再 通过变电，配电，将电能分配给用电负荷【l 】。 修井平台电气设施包括发电机，主配电盘，电力变压器，各种不同电压等级 的分电板及用电负荷，利用电缆连接成为一个完整的网络，称为电力网。修井平 台设施上的电力系统可以由一个或多个在统一监控下运行的电源及与之相连接的 电力网组成。为更好确保电力系统的正常、连续和安全运行，它还担负着监视、 测量、控制、保护和管理作用，它是电能产生，变电，输电，配电和用电等电气 设备协调运行的有机组合。 海洋工程电力系统设计是其众多设计领域中的一个专业，它对电气系统设计 的标准也越来越高，因此修井平台电气系统设计的性能指标合理性、实用性与规 范化程度就显得十分重要。 第1 章引言 修井平台电力系统的早期设计是基于钻井平台电力系统设计发展起来的，因 为修井平台的环境条件和钻井平台电气设备的环境条件基本一致，例如：独立电 站与配电系统的设置；海上潮湿的环境，盐雾，油雾及霉菌，倾斜与摇摆，振动 和冲击等因素对电气设备运行和操作的影响。 1 3 本课题设计与研究的任务 修井平台是具有中国特色的，其作业内容包括复杂打捞、油井套管修复、套 管内侧钻等。国外一般采用钻井平台实现其功能。而修井平台使用特点是：机动 灵活、工作效率高，并且比一般自升式钻井平台造价低廉，经济效益好。 在进行修井平台设施电力系统的设计时，同样遵循“海上移动平台入级与建 造规范”和有关的行业标准。 本论文的相关工程资料来源于某自升式修井平台。本文从国内、外设计研究 现状出发，剖析了修井平台电力系统特点、电力网配置；电站设计、短路电流计 算；电力系统主要设备选型等。构建的这个电气系统模型，采用海洋工程行业e d s a 软件的作图和参数输入方法，进一步进行短路计算分析等单线图建模；最后根据 仿真结果及实平台论证了电力系统设计及短路电流计算的正确性。 自升式修井平台电站的设计与研究 第2 童修井平台电力系统概述 海上修井平台电力系统设计，也就是电气专业设计，是海上修井平台设计的 众多专业中的一个。其设计工作主要是：进行海上修井平台的电力系统设计，电 力系统设计任务的开展，电力系统设计的基础数据，系统设计的进度和质量保证 等。 2 1 供电方案的选择和设计 这节的主要目的是确认供电方案设计的要求和方法。 2 1 1 设计的任务和内容 供电方案研究的主要任务：根据服务区域用电设备的需求电量，确定一个满 足可靠性水平的最经济的供电方案；同时确定电站的选型方案；选择相应的电网 连接方式；满足平台正常生产和生活时对电力负荷消耗的基本要求。其主要内容 为：根据用电设备的性质，确定电力系统内供电电源的类型，电站和电力网结构 的确定等。 2 1 2 设计的原则 电力网络具有很多优点，但是如果恶性事故引发大电力网发生连锁反应，波 及范围较大，会造成较大的生产与经济影响。所以海上油气田供电方案设计时， 应遵循以下基本原则： 安全可靠。在电能的传输、分配与使用中，除满足用电负荷的正常运行和用 电设备对供电可靠性的要求外，同时不应发生人身事故和设备事故。 经济优质。应满足用电设备对电压及频率同等质量的要求。还应考虑供电系 统的投资少，日常运行费用低，减少服役时的操作费。 2 1 3 供电方案设计应具备的条件 在供电方案设计之前，首先应收集资料，主要包括以下几个方面： ( 1 )设计工作区域的能源形式，综合考虑发电机选型： ( 2 ) 油气井的能源状况，及电气负载耗电功率： ( 3 )工作期限内对电能需求量的估算与预测等。 第2 章修井平台电力系统概述 2 1 4 方案设计 根据服务区域能源形式、负载容量、电力系统的供电范围、系统中输配电容 量和传输距离，拟定几个可选择的网络配置方案，这在很大程度上取决于设计者 的设计经验。 平台电力网的输送电距离与负载容量确定以后，依据以往工程的实例，及设 计者的设计经验，拟定几个备选电力网络连接方式。根据井口平台分布情况、输 电距离和预测的电力负载容量等进行综合考虑后再进行设计。 电力网络的结构形式确定后，接下来需要对电力网单相接地电流进行计算， 进行电力系统的潮流分析，大马达起动电压降计算及短路电流计算等。经济比对 的内容主要是针对不同设计方案的工程投资费用、日费等方面进行比较。根据以 上的计算和分析，及平台重要用电设备电压，调整并确定发电机组的电压。 根据潮流分析的结果，经过技术与经济的综合衡量之后，选择一个最佳的供 电方案【2 1 。 2 2 电力负荷的确认 电力负荷是指用电负载在正常工作时消耗的电功率。负荷计算书是将用电设 备按照几种典型工况下运行时，电气设备的数量和耗电功率进行分类、汇总、计 算及分析。确定主发电机组、变压器的容量和数量【3 1 。 电力负荷计算书是选择平台电站和供电方案的最重要依据之一。从海上修井 平台设计的初始阶段到详细设计的每一个阶段，电力负荷计算书都是电气专业必 需做的工作。除此之外，它也是开展电力系统设计深度的基础和依据【4 1 。所以，电 力负荷计算是海上修井平台系统设计阶段中最重要的工作之一。 2 2 1 计算方法 海上修井平台的电力系统的设计条件和工作环境类似于海上航行的船舶，所 以海上修井平台电力系统负荷计算的方法是由船舶计算的方法演变而来，计算方 法上也比较类似。常用的电力负荷计算方法类似于船舶负荷计算需要系数法或三 类负荷法【5 1 。另外，因为海洋工程电力系统的总用电量和电站的装机容量远远超过 船舶电力系统的总用电量和电站装机容量，这一部分的设计方式与陆地电网的负 自升式修井平台电站的设计与研究 荷预测计算比较接近【6 1 。 2 2 2 运行设备工况分类 用电设备常用的分类方法主要有以下几种【7 】： 首先，按用电设备的电压等级进行分类：如本平台根据不同电压等级选取： a c6 0 0 v ，4 0 0 v ，2 2 0 v 和d c2 4 v ，然后对用电设备分别进行分类汇总和计算， 就可以确定电力变压器，照明变压器和不间断电源( u p s ) 的容量和数量。 汇总各段汇流排电功率的同时，根据电力负荷计算书中用电设备的顺序进行 排列，并绘制单线图。 在进行电力负荷计算时，还应该对海上油气开发的各种工况分别进行电力负 荷计算。海上修井平台的工况一般分为：正常生产，拖航，桩腿升降，停泊，应 急工况。 2 2 3 需要系数计算电力负荷 本文选用需要系数进行负荷计算，即： 需要系数= 诬差景篙蒜。 c 2 ， 常用的设备可分为连续负荷与间断负荷两大类，并确定了它们的需要系数k 值【8 1 。 本文设计的极限负荷出现在钻水泥塞工况下，最大负荷为：1 3 3 0 k w 。 第3 章修井平台电力系统的设计 3 1 电源确定 第3 章修井平台电力系统的设计 3 1 1 主发电机 该平台设计选用交流发电机( 同步发电机) 。由通直流电的励磁线圈产生结构 上的磁场，在转子上放励磁线圈，在定子上放电枢绕组。 在机舱区域设置2 台主柴油发电机组，平台常规作业设备供电由其完成，这2 台发电机需要长时间并联运行。主要参数及说明如下： 容量：8 0 0 k w 电压： 6 0 0 v 相数：3 相 功率因数： 0 8 频率： 5 0 h z 绝缘等级： f 环境温度： 5 0 励磁型式：无刷式 双轴承( 附p t l 0 0 温度传感器) 冷却方式： 风冷，空气入口带有过滤器 防冷凝加热器： a c 2 2 0 v 绕组6 x p t l0 0 温度传感器 每台发电机配1 个自动电压调节器作为备件。 3 1 2 变压器 本修井平台所用额定温度5 0 变压器，另9 b 防滴型、干式，绝缘等级f ，5 0 h z 。 ( 1 ) 电力变压器 在机舱变压器房设电力变压器2 台，互为备用，为4 0 0 v 负载供电，规格 如下： 额定容量： 1 0 0 0 k v a 电压： 6 0 0 v 4 0 0 v 自升式修井平台电站的设计与研究 相数：3 相 ( 2 ) 其它变压器 平台设有主照明变压器，为生活区配电盘提供不失真正弦2 2 0 v 的变压器，纯 净电源变压器等。由于与本论文计算发电机侧短路电流关系不大，在此不作详细 概述。 3 。2 配电系统 配电间内的配电装置由电缆输送自发电机组发出的电能，再通过其将电能配 送给平台各类用电设备。平台配电装置主要包括：主发电机控制屏、p m s 屏( 电站 管理) 、负载配电分配屏、照明及小动力配电盘等【9 1 。 此平台基础的交流配电系统由2 台能够并联运行的主发电机供应，电制为： 6 0 0 v ，3 相绝缘，5 0 h z 。由1 0 0 0 k v a 容量的6 0 0 4 0 0 v 主变压器供平台4 0 0 v 动力， v f d 装置及2 台钻井马达电机提供a c6 0 0 v 。 本平台2 2 0 v 配电系统为照明及计算机、监控器、仪器等一些对谐波敏感的设 备供电。与本论文发电机侧短路电流计算关系不大，不再详细概述。 配电系统单线图： 第3 章修井平台电力系统的设计 厂 3 3 变频驱动系统 ：。， 一【i 1 i e ：篙 图3 1 配电系统单线国 f i g3 1o n e l i n e d r a w i n g o f p o w e r d i s t r u c f i o n 3 31 变频主配电研究 完成了修井平台变频驱动系统的电力分配，变频系统分析与单线图设计、计 算。其中修井变频驱动系统的电力分配单线图，如图3 2 所示，图中主要修井设备 由4 个交流电机联接到v f d 系统构成。每个电机有一套电机电缆，一套控制电缆， 用于连接鼓风机、空间加热器、拉杆冷却水泵、链条润滑油泵和安全切断开关【l ”。 连接到系统上的交流电机是：绞车电机6 0 0 k w ，1 个：泥浆泵电机6 0 0 k w ，2 个； 1 个转盘驱动电机，6 0 0 k w ；1 屏绞车刹车能量吸收电阻控制盘。 下1 。6 = “研一 目百p早赡 哥 自升式修井平台电站的设计与研究 固直流母联固 一 i l i 日m$ 囱囱囱 i 666 3 32 修井变频系统内部换流道变装置与调速研究 日常修井作业驱动交流电机的电气设计采用交流变频调速的方法来完成。由 于采用全数字化技术交流变频调速一定会产生谐波，通过设计增加变频器的脉冲 数的方法来抑制谐波成分。 设计研究中对修井内部换流，逆变调速等原理，对v f d 系统内液体冷却整流及 逆变元件进行了分析。刹车能量由吸收电阻装置冷却系统消耗，系统采用强制风 冷冷却方式叫。 3 4 平台电网 在电源装置种类_ 瑟容量确定；吾用电设备的要求与功率已明确情况下，我们 选择电缆，并由电缆构成整个平台电网。 341 电缆的选择 除部分专用设各采用机带电缆外，其余平台电缆均采用受阻燃或耐火电缆。 所有的电缆均应满足强e 4 5 l e c3 3 1 、3 3 2 3 类a 、中国船级社c c s 、美国 tp宝蠡 。 第3 章修井平台电力系统的设计 平台级社a b s 的相关规则。其中，动力电缆电压等级为0 6 l k v ；仪表、控制电 缆电压等级为2 5 0 v 。采用属性为低烟，无卤，成束阻燃或耐火船用电缆，带有双 护套、镀锡铜丝铠装，其线芯能够长期允许工作温度8 5 c 。 342 电缆的结构 电缆主要由导体、绝缘层、护套和外护套组成。图3 3 是典型的电缆结构截面 图1 1 2 。 注：1 导体：2 一绝缘层；3 填充；牟绕包；5 一护套：岳铠装；7 一外护套 图3 , 3 典型的电缆结构图 f i g3 3 t y p i c a lc a b l es t r t m m r e 海洋工程设施上，电缆外护层通常是聚氯乙烯材料。 343 电力系统单线固的绘制 电力系统单线图的设计包括为6 0 0 v 配电系统，4 0 0 v 配电系统，2 2 0 v 配电系统 不问断电源( u p s ) 系统和通讯、导航系统等邯，。根据本文研究方向单线图绘 制到4 0 0 v 配电系统及以上。 35 继电保护 海洋工程设施上电力系统常用的继电保护的分类方法【“，1 0 有以下几种： ( 1 ) 按被保护对象的分类 保护发电机，保护变压器，保护电动机与保护母线等。 ( 2 】按保护原理 保护电流，保护电压，保护距离( 基于线路阻抗) ，差动保护与方向保护等。 ( 3 ) 按故障状态的分类 西 自升式修井平台电站的设计与研究 保护相间短路，保护接地故障，失磁保护与过励磁保护等。 ( 4 ) 按实现装置的分类 机电型保护，保护整流型，保护晶体管型，保护集成电路型，数字式保护， 微机型保护等。 3 6 短路电流的计算 3 6 1 短路电流计算的目的和方法 短路是导电部分不同电位间的低阻性短接。本文侧重研究单相接地故障【1 7 】。 产生短路故障的原因主要是： ( 1 ) 绝缘老化或机构损伤引起； ( 2 ) 事故中电气设备受到严重的冲击； ( 3 ) 误操作引起。 发生短路故障时，平台电网总阻抗减少，短路点电流增大；电压降低。招致 危害严重，如：元件发热；短路电流引起很大机械力，使电气设备遭到严重破坏； 短路时电压降低，严重时使电机停转。影响平台电力系统稳定性，整个电力系统 可能被破坏。 3 6 2 短路电流计算的任务 掌握短路电流流程计算，分析发电机与变压器等电气参数对短路电流计算结 果的影响 1 8 五1 1 。 通过研究c c s 计算方法，利用e d s a 软件，依托现有平台项目进行研究。 本文设计修井马达变频驱动系统技术在国外也只有几家比较大的公司能做， 其技术含量很高【2 2 - 2 4 】。由于与计算关系不大，在此不详述。 3 6 3 短路点的选取 第3 章修井平台电力系统的设计 广 i i i 短路电流计算 懈雠 扣 j ， i ；百1 l t x 旧1 5 1 ( 3 x 1 5 1 h v n i ， 3 0 仉 本文涉及的短路电流，是由电力系统2 台发电机和电动机参数及回路阻抗决 定，并且和工作时短路位置有关。短路点选择原则是由于该点短路后，流经选择、 校验或整定电气器件电流最大。为该平台短路电流计算系统示意图，本实验室选 择a 1 、a 2 、a 3 、a 4 、a 5 、a 6 、a 7 、b 1 、b 2 共九个短路点。 如图3 4 所示，校验主开关a c b l 时，应选择a 1 短路点，不应选短路点a 3 ， 因为短路a 1 点时，通过断路器短路电流是发电机g 2 及电动机等提供，比a 3 点 短路时通过a c b l 的短路电流更大。校验和选择开关a c b 4 ，则需选择短路点a 4 ， 自升式修井平台电站的设计与研究 此时2 台发电机共同向a 4 点提供短路电流，并都需流经主开关a c b 4 。a 3 短路 点是用于校验a c b 3 联络开关的。b 1 短路点是用于校验a c b 6 ；b 2 短路点是用于 校验a c b 7 。 计算短路点短路电流时，接入所有负载和发电机短路电流被计及，并叠加各 分量。短路电流交流分量同样也可取矢量，进行矢量叠加，矢量叠加计算比较精 确。简化计算的方法是，短路电流功率因数差距不大时，可以求它们绝对值的代 数和。这种用代数求和的方法得出的短路电流普遍偏高。 3 6 4 计算所需参数 ( 1 ) 柴油发电机的参数 表3 1 柴油发电机的参数 ! 坐：三：! 鱼塑笪墼堕p 笪婴曼堕 参数名称( 单位)数值 第3 章修井平台电力系统的设计 ( 2 ) 主变压器的参数 表3 2 主变压器的参数 t a b 3 2t r a n s f o r m e rp a r a m e t e r ( 3 ) 电动机的参数 表3 3 负载电动机的参数 t a b 3 3e l e c t r i cm o t o rp a r a m e t e r ( 4 ) 配电电缆的参数 表3 4 配电电缆的参数 t a b 3 4e l e c t r i cc a b l ep a r a m e t e r 3 6 5 具体计算 1 发电机馈送到主汇流排处短路电流计算【2 5 】 ( 1 ) 主汇流排连接发电机馈送电缆阻抗计算 疋= r l a = o 1 2 6 x 2 7 5 = 0 6 8 m q 置= x l a = 0 0 7 3 2 7 5 = 0 3 9 m f l ( 2 ) 来自发电机侧相电动势e 品及目d 计算 ( 3 1 ) ( 3 2 ) 自升式修井平台电站的设计与研究 砟= ( 告c 唧，州，) 2 + ( - - 隽s i n ( o + x ；2 2 ( 警“8 0 t 瑚3 ) 2 + ( 警枷2 地2 0 3 ) 2 y吖，吖) = 8 9 9 7 1v( 3 3 ) 2 c 警+ 4 8 0 x 1 2 0 3 ) 2 + c 警+ 1 6 3 x 1 2 0 3 ，2 = 9 3 1 5 1v( 3 4 ) ( 3 ) 发电机侧短路电流的计算 ，、玩、贮、贮及计算： =89971 、(。4。8。0。+。0。6。8。)。2。+。(。1。0。2。+。0。3。9。)2 = 9 3 1 5 1 x 。( = 4 = 2 8 2 2 0 2 2 + 2 2 2 0 2 2 6 2 2 8 2 2 ) 2 2 2 2 + 2 2 2 ( 2 1 2 6 2 2 3 2 2 + 2 2 2 0 2 2 3 2 2 9 2 2 ) 2 2 。 = 1 7 9k a ，i ( r + 尼) 2 + ( 群+ 五) 2 】乃巧 t2 兀蘑葡百两j 瓦i 万丽 l ( 4 8 0 + 0 6 8 ) 2 + ( 1 0 2 + 0 3 9 ) 2l 1 6 3 5 = ；r = - = l - = 一 i ( 4 8 0 + 0 6 8 ) 2 + ( 1 0 2 + 0 3 9 ) ( 1 6 3 + 0 3 9 ) i 1 0 2 = 7 7 91 1 1 8 ，i ( 心+ 吃) 2 + ( 形+ 丘) 2 】蜀巧 ，= = - - j = - - - - - - - - - - - - - - - - 一 【( 兄+ r ) 2 + ( 髟+ t x 局+ 以) 】彤 i ( 4 8 0 + 0 6 8 ) 2 + ( 1 0 2 + 0 3 9 ) 2l 2 5 7 9 5 i ( 4 8 0 + 0 6 8 ) 2 + ( 1 0 2 + 0 3 9 ) ( 1 6 3 + 0 3 9 ) | x 1 6 3 = 7 7 1 3m s r 。：t + l o o o x , ( 2 班o ) 。血c 1 + r ! r n 4 4 + 1 0 0 0 0 3 9 ( 1 0 0 n 4 8 0 ) = - _ _ 。- _ - 。- _ _ _ 。_ _ - _ 。_ - _ _ _ _ 。- - - 。，。_ _ _ _ _ 。- _ 一 1 + 0 6 8 4 8 0 = 4 3 9 4m s 当t = 1 0 m s 时，短路电流计算 短路点的对称短路电流值： i 蕊= ( i k i k d j e _ t | e + ( i 岛一i k d 、) e t 皿+ i 妇 1 5 - ( 3 5 ) ( 3 6 ) ( 3 7 ) ( 3 8 ) ( 3 9 ) = = 厶 ， 第3 章修井平台电力系统的设计 = ( 1 8 5 - 1 7 9 ) e 一1 0 7 7 7 9 + ( 1 7 9 0 6 0 ) e 一1 0 ，7 7 。1 3 + o 6 0 = 1 8 1k a ( 3 1 0 ) 短路电流直流分量值： 屯酊= 2 ( j k 。d e 一s i n i j i 9 r ) p 叫7 7 k = 2 ( 1 8 5 - 1 2 0 3 x 0 7 1 ) e 。1 叫4 3 9 4 = 1 1 2k a 发电机峰值的短路电流计算： i 略= 4 2 i d c g + i 静g = 一2 x 1 8 1 + 1 ，1 2 = 3 6 8 k a 2 主汇流排端短路电动机侧馈送短路电流计算 ( 1 ) 电动机馈送主汇流排的电缆阻抗 r = r l a = 0 1 2 6 x 3 0 1 = 3 7 8 m 2 置= x l a = 0 0 7 3 x 3 0 + 1 = 2 1 9m q ( 2 ) m i 、m 2 的时间常数计算 咒：1 0 0 0 x 厄e ：! 竺q 竺! 墨丝2 ：2 2 9 7 m s 一酉2 茅心 t=：msd ：u , 一瓦1 0 0 而0 ( x 万玉+ 万x , ) 1 2 。1 7 心 ( 3 ) 其短路电流计算 当t = 1 0 m s 时，m 1 及m 2 短路电流计算 6 0 0 4 3 4 ( 5 6 + 8 5 + 3 7 8 ) 2 + ( 1 7 0 + 2 1 9 ) 2 一= ? = = = = = = = = = = = = = = = = 1 2 = = = = = = = = = = ；= = = 1 5 4k a ，州= 麓p 叫7 r u , = 1 5 4 x e 一1 0 7 2 2 _ ”= o 9 9 k a = 2 玩e - i r t u = 1 5 4 x e - 1 0 1 1 2 1 7 = o 6 8 k a f 鲥= 4 2 t 洲+ 屯耐= 2 x 0 9 9 + 0 6 8 2 2 0 8 k a 3 a i 、a 3 、a 4 、a 6 点短路电流具体计算 ( 1 ) a 1 点的短路电流计算值 当t = 1 0 m s 时，短路电流值 乞= k 2 + k l x 2 = 1 8 1 + o 9 9 x 2 = 3 7 9k a 2 i 。p g 2 + l p m lx 2 = 3 6 8 + 2 0 8x 2 = 7 8 4 k a ( 2 ) a 3 点的短路电流计算 当t = 1 0 m s 时，短路电流值 1 6 ( 3 1 1 ) ( 3 1 2 ) ( 3 1 3 ) ( 3 1 4 ) ( 3 1 5 ) ( 3 1 6 ) ( 3 1 7 ) ( 3 1 8 ) ( 3 2 9 ) ( 3 2 0 ) ( 3 2 1 ) ( 3 2 2 ) 自升式修井平台电站的设计与研究 i = i o 舔2 + i 。口m 2 - - - 1 8 1 + 0 9 9 = 2 8 k a = l p g 2 + i p m 2 = 3 6 8 + 2 0 8 - - - - 5 7 6 k a ( 3 ) a 4 点的短路电流计算 当t = 1 0 m s 时，短路电流值 l l c = i ， 、+ l 螨2 + i 。m 、= 2 x l 。8 1 + 0 9 9 - - - 4 。6 1k a 屯= k 1 + k 2 + l p m l = 2 x 3 6 8 + 2 0 8 = 9 4 4 k a ( 4 ) a 6 点的短路电流计算 当t = 1 0 m s 时，短路电流值 i 。= i 稍l + i 瞄2 七i 删m l x 2 = 2 x 1 8 1 + 0 9 9 2 = 5 6 k a = k 1 + i p g 2 + i p m lx 2 = 2 x 3 6 8 + 2 x 2 0 8 = 1 1 5 2 k a 4 当t = 1 0 m s 时，等效发电机的参数求取 ( 1 ) 超瞬态时间常数t ”扩求值 r = 么+ = 2 1 8 5 + 1 5 4 x 2 = 6 7 8k a z = 么f - - 2 1 7 9 = 3 5 8 k a 厶= = 2 0 6 = i 2 k a 则：m = r z = 6 7 8 - - 3 5 8 - - 3 2k a n = i t i l k = 3 5 8 - - 1 。2 = 2 3 8 k a 取t x = 1 0m s ，计算g 1 及g 2 的k ”( t ) 与k ”( t ) 木 k ”( ) = ( ，乞一，乙) e 叫7 巧+ z 乙 2 ( 1 8 5 1 7 9 ) e 一1 0 7 7 7 9 + 1 7 9 = 1 8 0 k a 则得：k 。( ) = k 一( y + 吃p 叫7 = 2 x 1 8 0 + 0 9 9 x 2 = 5 5 8 k a 则：咒2 面瓦f - - i x 丽研 - 1 0 1 i l f ( 5 5 8 3 5 8 ) 3 2 j = 2 1 2 8m s ( 2 ) 瞬态时间常数t 扩求值 当t x = 1 0 m s ，得： 1 7 ( 3 2 3 ) ( 3 2 4 ) ( 3 2 5 ) ( 3 2 6 ) ( 3 2 7 ) ( 3 2 8 ) ( 3 2 9 ) ( 3 3 0 ) ( 3 3 1 ) ( 3 3 2 ) ( 3 3 3 ) ( 3 3 4 ) ( 3 - 3 5 ) ( 3 3 6 ) 第3 章修井平台电力系统的设计 则得： l 。= k ，+ = 2 1 8 1 + 2 0 9 9 = - 5 6 k a( 3 3 7 ) l j f j lo = 7 0 5 5m s ( 3 ) 直流时间常数t d c * 求值 当t x = 1 0m s ，得： 则： ( 3 3 8 ) 么( 气) 。= k f + 锄= 2 1 1 2 + 0 6 8 2 = 3 6 k a( 3 3 9 ) l j 乙。= ( 4 ) 阻抗求值 一1 0 = 1 0 2 1m s( 3 4 0 ) z ：粤：旦：5 1 0 9 一 么2 赢2 x 3 x 6 7 82 ms, z ：善：6 0 0 9 6 7 7 mfl-r 4 2 面5 4 薮s s 8 一7 7 z ：善：善坠：2 8 8 6 8 m q 4 2 式2 了蕊2 m “ 又c ：旦：! ! ：0 3 1 m q l 2 一= 一= j 积1 l b 氕x 1 0 2 1 则得：f ：善：罢：4 8 7 9 m q 1 + c 24 1 + 0 3 1 2 足= c x y = 0 3 1 x 4 8 7 9 = 1 5 1 2 m q z = 厨= 厩而丽= 9 5 5 8 m q 置= 厨= 届菇丽= 2 8 8 2 8 m r 2 5 b l 点短路电流的计算 ( 1 ) 主汇流排到短路点线路的阻抗计算 主变压器初级线路的阻抗 r i = r l a = o 1 2 6 x 3 0 5 = o 7 5 6 mq 五i = x l a = o 0 7 3 x 3 0 5 = o 4 3 8 1 1 1q 主变压器阳抗的计算 1 8 ( 3 4 1 ) ( 3 4 2 ) ( 3 4 3 ) ( 3 4 4 ) ( 3 4 5 ) ( 3 4 6 ) ( 3 4 7 ) ( 3 4 8 ) ( 3 4 9 ) ( 3 5 0 ) 自升式修井平台电站的设计与研究 z r 魄等一而6 0 0 2 硝石衄 卟& 等观3 器砘8 2 8 触 ，。一_ 。_ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一 r 7 = z ，2 一母2 = 2 1 6 2 一o 8 2 8 2 2 2 1 5 8m q 换算到主变压器次级侧线路的阻抗 r 2 = ( r l a ) ( 以q r 2 ) 2 = ( o 1 2 6 x 3 0 5 ) ( 6 0 0 4 0 0 ) 2 = 1 7 m r t 2 = ( x l a ) ( f r u , r 2 ) 2 = ( 0 0 7 3 3 0 5 ) ( 6 0 0 4 0 0 ) 2 = o 9 8 m q ( 2 ) 主汇流排侧至短路点线路的阻抗 疋= 疋1 + 辟+ r 2 2 0 7 5 6 + 0 8 2 8 + 1 7 2 3 2 8mq 置= 丘l + x r + 厶2 o 4 3 8 + 2 1 6 + 0 9 8 = 2 3 0 2m q ( 3 ) t ”e 、t e 及t d c e 计算值 ( 3 5 1 ) ( 3 5 2 ) ( 3 5 3 ) ( 3 5 4 ) ( 3 5 5 ) ( 3 5 6 ) ( 3 5 7 ) 丁，：，k 墨：墨：! ：! 查! 茎! ! ：j ：墨；：擎 。 i 【尺+ r 。) 2 + ( ? + x 。) ( x ：+ x 。) 】x ? i ( 1 5 1 2 + 3 2 8 ) 2 + ( 5 1 0 9 + 2 3 0 2 ) 2l 9 5 5 8 2 1 2 8 l ( 15 1 2 + 3 2 8 ) 2 + ( 5 1 0 9 + 2 3 0 2 ) ( 9 5 5 8 + 2 3 0 2 ) i 5 1 0 9 = 2 5 4 3m s( 3 5 8 ) 丁，：，i 墨：墨：! ：( 查：墨! ! ：! ：茎! ：车! k r 。+ r 。) 2 + ( z ：+ x 。) ( x 。+ 。) 】x ： l ( 1 5 1 2 + 3 2 8 ) 。+ ( 9 5 5 8 + 2 3 0 2 ) 2i 2 8 8 2 8 7 0 5 8 i ( 1 5 1 2 + 3 2 8 ) 2 + ( 9 5 5 8 + 2 3 0 2 ) ( 2 8 8 2 8 + 2 3 0 2 ) l 9 5 5 8 = 8 0 3 9m s 丁：t d , - + 1 0 0 0 x e ( 2 n f r ) 。出 1 + r ，| 1 0 2 1 + 1 0 0 0 2 3 0 2 ( 1 0 0 万x 1 5 1 劲 1 + 3 2 8 1 5 1 2 = 1 2 3 8m s ( 4 ) i ”k d e 、i7 k d e 及i k d e 计算： t i f 4 3 v r - 么2 而i 于雨丽 6 0 0 i ( 15 1 2 + 3 2 8 ) 2 + ( 51 0 9 + 2 3 0 2 ) 2 = 4 5 5k a ， u ，4 36 0 0 3 i r a , 2 f 2 2 2 2 5 专2 2 2 2 亍2 。i2