關于供配電技術的輸氣管道工程論文
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1電源選擇及供配電設計分析
進行選擇線路RTU截斷閥室電源。考慮到SCADA、儀表、通信等在閥室中的用電負荷，通常為0.5kW左右較小的負荷，但在偏遠地區(qū)，特別需要可靠性高的供電，農用低壓線路供電的外來電源不能滿足要求。因此，供電方式應當選擇可靠的自備電源。
2自備電源供電方式
(1)太陽能發(fā)電裝置
太陽能發(fā)電裝置具有不需燃料、無污染、運行維護工作量小、壽命長等特點，但受自然氣候條件影響較大，如連續(xù)陰雨天數(shù)、日照小時數(shù)、太陽輻射強度等。在正常的日照情況下，通過轉換太陽能為設備和蓄電池供電，備用電源為蓄電池。在夜間，供電通過蓄電池進行，系統(tǒng)控制器能夠有效控制系統(tǒng)的供電運行狀況。
(2)CCVT密閉循環(huán)渦輪發(fā)電機
具有較小的維護工作量，受環(huán)境影響較小，但需要供應燃料，將2臺小容量燃氣發(fā)電裝置設置在燃氣發(fā)電區(qū)，工作方式采用1用l備，天然氣減壓裝置并聯(lián)在燃氣發(fā)電裝置中，相關直流蓄電池柜和電源控制柜在電源機房內進行配套安裝，用電設備配電通過電源控制柜進行，其中，備用電源為1300Ah閥控密封鉛酸蓄電池，能夠滿足不小于48h的后備時間。
(3)TEG熱電式發(fā)電裝置
該裝置維護工作量小、結構簡單，除了輸出功率受到環(huán)境溫度的一定影響，其它基本不受到環(huán)境因素影響，但需燃料供應，適用于幾十到幾百瓦負載情況。
3新能源在項目中的應用分析
(1)太陽能發(fā)電裝置
太陽能發(fā)電裝置在某些管道工程部分閥室中采用。其中，在正常日照情況下，供電通過轉換太陽能為設備和蓄電池供電，備用電源為蓄電池，在夜間，供電通過蓄電池進行，系統(tǒng)控制器能夠有效控制系統(tǒng)的供電運行狀況。考慮到RTU閥室所在位置的氣象條件的相近性，在選擇太陽能供電方式時，對于無光照日小于等于11天的平原地區(qū)，還應包括相關的無陽光遮攔進行確定。根據項目要求，太陽能電源在沿路的8座RTU閥室中采用，在閥室屋頂非防爆區(qū)安裝太陽能電池子陣，按雙排進行布置，其中，在電源機房內安裝控制器和蓄電池組。
(2)TEG熱電式發(fā)電機
遠距離供電電源的熱電式發(fā)電機(TEG)已在LNG管線中應用，特點是能夠實現(xiàn)較遠距離的供電，該發(fā)電裝置利用熱電偶原理，將燃燒天然氣或丙烷的熱量轉換成直流電。由于移動部件不在發(fā)電機中，因而具有較高的可靠性。此設備可實現(xiàn)無人值守一年以上。其發(fā)電范圍為直流12-48V，1-5000W。在管道腐蝕數(shù)據的采集監(jiān)控、陰極保護、通訊供電系統(tǒng)、遠距離終端設備中應用熱電偶發(fā)電機的較多。在綜合考慮RTU閥室的用電負荷及其他相關因素的基礎上，考慮當?shù)氐倪B續(xù)陰雨天數(shù)為16天這一因素，然后進行相關的與太陽能供電蓄電池的有效配備工作。經綜合考慮，在該項目中，與太陽能發(fā)電方案相比，TEG燃氣熱電式發(fā)電方案在截斷閥站中應用，其投資節(jié)約較多。
(3)CCVT密閉循環(huán)渦輪發(fā)電機
CCVT密閉循環(huán)渦輪發(fā)電機維護工作較小，已在另一項管道工程的閥室中采用，該設備基本不受到環(huán)境條件的影響，但需要燃料供應，把2臺小容量燃氣發(fā)電裝置設置在燃氣發(fā)電裝置區(qū)戶外，工作方式為1用1備。備用電池為閥控密封鉛酸蓄電池，能夠滿足48h后備時間要求。
4壓氣站VSDS配電設計與分析
(1)VSDS系統(tǒng)探討系統(tǒng)采用變頻驅動
能夠保證驅動系統(tǒng)的一致性，這套系統(tǒng)包括通過電動機、變頻裝置、整流變壓器、諧波濾波及無功補償裝置、變頻裝置、變頻裝置與電動機間的連接線路以及相關的輔助配套系統(tǒng)組成。
(2)高壓三電平電壓源型變頻驅動系統(tǒng)
分析二極管整流在三電平結構的變頻器整流中采用，這樣，整流側能夠實現(xiàn)相關的12、18、24、30、36脈沖。免維護金屬薄膜電容在儲能電容中采用，其中，IGBT、IGCT等全控開關器件則在輸出側開蓋的控制中采用，利用PWM控制相應的輸出側，功率輸出范圍0~21MW，高壓三電平具有結構簡單的特點，根據國家標準要求，母線諧波在采用24脈沖情況下，能夠有效控制其低于國家標準，經過考慮，項目中的最優(yōu)方案是高壓三電平電壓源型變頻驅動系統(tǒng)。
(3)啟動電阻問題變頻器采用隔離
變電輸入通過啟動電阻實現(xiàn)，在低壓脫扣器脫扣條件下，若要有所降低隔離變投入的勵磁涌流，則應該采用啟動電阻，對母線電壓進行控制。
(4)直接轉矩控制技術定子的電流
交流電壓都可通過測量得到，利用直接轉矩控制技術，還可計算相應的轉矩和磁鏈，并分別進行有效控制。其優(yōu)點是動態(tài)響應速度較矢量控制要快，其缺點是電機端脈動轉矩較矢量控制要大。在此項目中，考慮到相關技術要求，本方案可以滿足。
(5)電纜配線方面利用電力電纜
在電纜橋架上敷設VSDS系統(tǒng)配線。(6)設備安裝在樓內二層地面上安裝濾波裝置、變頻裝置、隔離變壓器、阻尼裝置等，要求進行下出線，戶外變壓器區(qū)進行露天布置，隔離變壓器，安裝通過電纜橋架。綜上所述，在此項目中，系統(tǒng)最優(yōu)方案為高壓三電平，這是從諧波、效率以及可靠性方面綜合考慮的，交流-交流變頻裝置一般不在管道壓縮機變頻系統(tǒng)中考慮使用，對于多機并聯(lián)的管道壓縮機系統(tǒng)，一般采用高性能的轉矩控制方式。另外，進行系統(tǒng)的硬件配置過程，還應充分考慮逆變側橋臂貫通保護、輸出側波形、電動機型式選擇、整流變涌流、繼電保護、主開關動作時間等方面的計算問題。
5結論
對于輸送距離較長的天然氣輸氣管道，各個項目工程的氣象條件和地理環(huán)境都相差較大，在進行設計中，一定要對各種因素的影響進行充分的分析和評估，新的問題和難點不斷出現(xiàn)，相關技術人員要不斷積累經驗，進一步完善工程設計。
作者：楊志 楊席川 高林宏 單位：中國石油管道北京輸油氣分公司