关于供配电技术的输气管道工程论文

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1电源选择及供配电设计分析

进行选择线路RTU截断阀室电源。考虑到SCADA、仪表、通信等在阀室中的用电负荷，通常为0.5kW左右较小的负荷，但在偏远地区，特别需要可靠性高的供电，农用低压线路供电的外来电源不能满足要求。因此，供电方式应当选择可靠的自备电源。

2自备电源供电方式

(1)太阳能发电装置

太阳能发电装置具有不需燃料、无污染、运行维护工作量小、寿命长等特点，但受自然气候条件影响较大，如连续阴雨天数、日照小时数、太阳辐射强度等。在正常的日照情况下，通过转换太阳能为设备和蓄电池供电，备用电源为蓄电池。在夜间，供电通过蓄电池进行，系统控制器能够有效控制系统的供电运行状况。

(2)CCVT密闭循环涡轮发电机

具有较小的维护工作量，受环境影响较小，但需要供应燃料，将2台小容量燃气发电装置设置在燃气发电区，工作方式采用1用l备，天然气减压装置并联在燃气发电装置中，相关直流蓄电池柜和电源控制柜在电源机房内进行配套安装，用电设备配电通过电源控制柜进行，其中，备用电源为1300Ah阀控密封铅酸蓄电池，能够满足不小于48h的后备时间。

(3)TEG热电式发电装置

该装置维护工作量小、结构简单，除了输出功率受到环境温度的一定影响，其它基本不受到环境因素影响，但需燃料供应，适用于几十到几百瓦负载情况。

3新能源在项目中的应用分析

(1)太阳能发电装置

太阳能发电装置在某些管道工程部分阀室中采用。其中，在正常日照情况下，供电通过转换太阳能为设备和蓄电池供电，备用电源为蓄电池，在夜间，供电通过蓄电池进行，系统控制器能够有效控制系统的供电运行状况。考虑到RTU阀室所在位置的气象条件的相近性，在选择太阳能供电方式时，对于无光照日小于等于11天的平原地区，还应包括相关的无阳光遮拦进行确定。根据项目要求，太阳能电源在沿路的8座RTU阀室中采用，在阀室屋顶非防爆区安装太阳能电池子阵，按双排进行布置，其中，在电源机房内安装控制器和蓄电池组。

(2)TEG热电式发电机

远距离供电电源的热电式发电机(TEG)已在LNG管线中应用，特点是能够实现较远距离的供电，该发电装置利用热电偶原理，将燃烧天然气或丙烷的热量转换成直流电。由于移动部件不在发电机中，因而具有较高的可靠性。此设备可实现无人值守一年以上。其发电范围为直流12-48V，1-5000W。在管道腐蚀数据的采集监控、阴极保护、通讯供电系统、远距离终端设备中应用热电偶发电机的较多。在综合考虑RTU阀室的用电负荷及其他相关因素的基础上，考虑当地的连续阴雨天数为16天这一因素，然后进行相关的与太阳能供电蓄电池的有效配备工作。经综合考虑，在该项目中，与太阳能发电方案相比，TEG燃气热电式发电方案在截断阀站中应用，其投资节约较多。

(3)CCVT密闭循环涡轮发电机

CCVT密闭循环涡轮发电机维护工作较小，已在另一项管道工程的阀室中采用，该设备基本不受到环境条件的影响，但需要燃料供应，把2台小容量燃气发电装置设置在燃气发电装置区户外，工作方式为1用1备。备用电池为阀控密封铅酸蓄电池，能够满足48h后备时间要求。

4压气站VSDS配电设计与分析

(1)VSDS系统探讨系统采用变频驱动

能够保证驱动系统的一致性，这套系统包括通过电动机、变频装置、整流变压器、谐波滤波及无功补偿装置、变频装置、变频装置与电动机间的连接线路以及相关的辅助配套系统组成。

(2)高压三电平电压源型变频驱动系统

分析二极管整流在三电平结构的变频器整流中采用，这样，整流侧能够实现相关的12、18、24、30、36脉冲。免维护金属薄膜电容在储能电容中采用，其中，IGBT、IGCT等全控开关器件则在输出侧开盖的控制中采用，利用PWM控制相应的输出侧，功率输出范围0~21MW，高压三电平具有结构简单的特点，根据国家标准要求，母线谐波在采用24脉冲情况下，能够有效控制其低于国家标准，经过考虑，项目中的最优方案是高压三电平电压源型变频驱动系统。

(3)启动电阻问题变频器采用隔离

变电输入通过启动电阻实现，在低压脱扣器脱扣条件下，若要有所降低隔离变投入的励磁涌流，则应该采用启动电阻，对母线电压进行控制。

(4)直接转矩控制技术定子的电流

交流电压都可通过测量得到，利用直接转矩控制技术，还可计算相应的转矩和磁链，并分别进行有效控制。其优点是动态响应速度较矢量控制要快，其缺点是电机端脉动转矩较矢量控制要大。在此项目中，考虑到相关技术要求，本方案可以满足。

(5)电缆配线方面利用电力电缆

在电缆桥架上敷设VSDS系统配线。(6)设备安装在楼内二层地面上安装滤波装置、变频装置、隔离变压器、阻尼装置等，要求进行下出线，户外变压器区进行露天布置，隔离变压器，安装通过电缆桥架。综上所述，在此项目中，系统最优方案为高压三电平，这是从谐波、效率以及可靠性方面综合考虑的，交流-交流变频装置一般不在管道压缩机变频系统中考虑使用，对于多机并联的管道压缩机系统，一般采用高性能的转矩控制方式。另外，进行系统的硬件配置过程，还应充分考虑逆变侧桥臂贯通保护、输出侧波形、电动机型式选择、整流变涌流、继电保护、主开关动作时间等方面的计算问题。

5结论

对于输送距离较长的天然气输气管道，各个项目工程的气象条件和地理环境都相差较大，在进行设计中，一定要对各种因素的影响进行充分的分析和评估，新的问题和难点不断出现，相关技术人员要不断积累经验，进一步完善工程设计。

作者：杨志 杨席川 高林宏 单位：中国石油管道北京输油气分公司