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西門子完成海底電網的淺水測試

西門子完成海底電網的淺水測試

摘要:西門子在海底排兵布陣,以迎接即将到來的海底油田開發熱潮,其海底電網系統順利通過了淺水測試,不久将會面世。

編譯:TOM

在挪威Trondheim海灣,西門子已成功完成其海底電網的第一階段淺水測試。該公司正與合作夥伴雪佛龍、挪威國家石油公司、埃克森美孚以及埃尼挪威公司,協同開發一套突破性的系統,目前已處于項目的沖刺階段。該系統将成為全球首個使用壓力補償技術的中壓配電海底電網。

西門子海底業務主管Frode Tobiassen表示:“未來将有更多的海底壓縮機、泵、加工設備,以及其他位于海床上的生産設施,所有這些都需要電力。我們不打無準備之戰,目前為海底電網系統所做的一切,正是為了應對這一發展趨勢。”

海底電網系統由海底變壓器、海底開關設備、海底變速驅動器(VSD)、海底插拔式接頭以及一套相當可靠的遠程控制與監控系統組成,該監控系統擁有基于雲端的用戶儀表闆以及數據分析功能。

未來,海底配電系統将在海底油田開發項目中發揮重要作用。海底電網結合多個海底用電設備,可實現海底的油氣處理作業。該系統非常适合用于支持海底老油田以及回接油田的提高采收率作業,得益于對單相流或多相流的增壓,可提高原油的采收率。

西門子在Trondheim試驗現場進行了初始階段的測試,該系統在滿載情況下,以環形回路拓撲結構運行,并執行了預定的測試與驗證程序。淺水測試的初步結果是積極的,所有設備都在其設計參數範圍内運行。

與項目合作夥伴達成協議後,西門子将進入下一階段,進行淺水的擴展測試,以積累作業經驗,并驗證該系統的長期可靠性。該公司的目标是在執行進一步系統測試的同時,累積3000小時的設備運行時間。

與此同時,該公司正緊鑼密鼓的進行深水試點項目的籌備工作,計劃将在海底油田安裝與使用該系統。

該裝置可為未來的海底油田提供充足動力,以支持大規模的海底處理作業,其作業水深高達3000米。

海底變壓器

降壓變壓器是海底輸電線路與配電系統之間的主要接口。作為用于泵電動機變速驅動器的密封、充液、壓力補償的變壓器,它可以将電壓降至常規用電設備的可用範圍。而且,它僅需自然對流即可實現冷卻,降低了維護需求。

作為西門子水下電網的主變壓器,其總體設計确保了該水下變壓器能夠在較寬的功率範圍内工作。電氣設計基于傳統的陸上配電變壓器,但采用了效果更好的絕緣系統。所有的材料均已通過壓力與流體兼容性的測試。此外,該設計已在淺水環境中進行了大量的測試。

該海底變壓器具有集成的傳感器與監控系統,可以無縫集成在西門子海底電力控制系統中。從而作業者可獲得變壓器完整性狀态的連續顯示,使作業者能夠優化作業以增強安全性。

2012年,西門子海底變壓器在Trondheim港淺水區域成功運行。在進行淺水測試來驗證設計之前,所有變壓器材料均已通過了壓力與流體兼容性的測試。

技術特點:壓力補償;混合絕緣;堅固的外殼設計;優良的自然冷卻能力;可生物降解且環保的MIDEL7131流體填充;柔性接口(幹或濕式接頭);先進的狀态監測;可用作為海底增壓的降壓變壓器;适用于3000米水深。

海底開關設備

海底開關設備采用模塊化設計。它的主母線、插拔式連接器、測量用變壓器都安裝在充滿流體與加壓的基座模塊中。

技術特點:采用真空斷路器的模塊化設計;充液的基座模塊;壓力補償的母線段;面向更多用電設備的級聯設計;對海水的滲透壓力為零。

海底變速驅動器

變速驅動器(VSD)容錯性強,具有多個拓撲結構,内置冗餘組件,專為海底作業而設計。其充滿流體的外殼與所有電力電子設備均可承受最高壓力,從而降低了維護需求。

技術特點:模塊化、緊湊型的壓力補償設計;100%自然冷卻;具有内置冗餘的多單元拓撲結構;高級單元旁路,以實現最大可用性;内置隔離變壓器,确保西門子海底電網的安全運行;電機與電源均具有低諧波。

海底電力控制

海底電力控制系統是海底電網的一個非常重要的組成部分。它确保了海底配電中的幾項重要功能:

1、将平台上控制系統的每條指令,直接傳送到相應的海底控制模塊;
2、将各個海底模塊的狀态與信息,如變速驅動器(VSD)與開關設備,透明傳輸至平台的控制系統;
3、提供标準化接口(例如SIIS連接至其他海底設備,如傳感器和/或泵系統);
4、提供從平台至海底變速驅動器(VSD)的透明通信通道。這使得海底VSD的配置、VSD軟件的更新以及診斷和服務的執行方式,完全與平台上的VSD相同。

通過海底電力臍帶中的嵌入式光纖,可将海底電力控制系統與平台控制系統相連接。光纖端接,并連接至西門子海底電網的“大腦”,即海底電力電源控制裝置(EPCU)。該控制裝置負責處理命令與信息,并在本地生成正确的指令,再傳輸至各個海底模塊,如變速驅動器與開關設備。所有數據流都通過以太網數據網絡中的遠程終端裝置(RTU),實現了各設備間的相互傳輸。

1、可用性與可靠性高:系統在故障發生後仍然能夠繼續運行;模塊化設計與先進的故障檢測可縮短維修時間。
2、靈活性與可擴展性高:可輕松為多種拓撲重新配置系統;系統可以自動運行。
3、分布式組件的相互協調。
4、命令與故障的快速響應。
5、大量(不同的)接口。
6、延長電網使用壽命,可以調整作業以延長組件壽命。
7、降低工程與維護成本:标準接口降低了接口的安裝成本;可以預測剩餘壽命,方便制定維護計劃;可以延長保養周期,在需要的時候才進行維護。

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