海上电力孤岛组网工程技术

第1章 电力组网规划设计

1.1 电力组网规划设计的任务和内容

1.1.1 电力组网规划设计的任务

1.1.2 电力组网规划设计的内容

1.2 电力组网规划设计调查研究

1.2.1 油田群现状调研

1.2.2 孤岛组网的必要性

第2章 电力负荷及电力电量平衡

2.1 电力负荷的分类

2.2 电力负荷的计算

2.2.1 电力负荷计算方法

2.2.2 电力负荷的运行工况

2.3 电力电量平衡

2.3.1 电力电量平衡的概念

2.3.2 系统备用容量

2.3.3 电力电量平衡计算

2.4 电力负荷计算书的编制

2.4.1 电力负荷计算书的编制目的

2.4.2 电力负荷的计算方法

2.4.3 用电设备分类

2.4.4 用电设备运行的工况

2.4.5 专业术语的基本定义

2.4.6 电力负荷计算书的编制方法和步骤

第3章 供电方案的设计和主要设备选型

3.1 电源选择

3.1.1 确定设计年度系统需要的新增装机容量

3.1.2 拟出电源方案

3.1.3 发电机组电压等级确定

3.1.4 发电机容量和台数的确定

3.1.5 发电机的电压和无功功率的调整

3.2 电力系统电压等级的选择

3.3 供电网络方案

3.3.1 常规海上平台供电网络

3.3.2 电力组网后供电网络

3.3.3 电网联络线设计

3.3.4 同期点设置

3.3.5 组网方案检验

第4章 高中压电网中性点接地方式分析

4.1 中性点接地方式划分

4.2 中性点不同接地方式分析

4.3 中性点不接地系统设计

4.3.1 中性点不接地系统接线方式

4.3.2 中性点不接地系统单相接地分析

4.3.3 中性点不接地系统单相接地工频过电压分析

4.3.4 中性点对地电容及接地电阻过电压分析

4.3.5 中性点不接地系统间歇电弧接地过电压分析

4.3.6 空载长线电容效应引起的工频电压分析

4.4 中性点经电阻接地系统设计

4.4.1 单相接地各相电压的变化

4.4.2 过电压倍数与阻尼率IR/IC的关系

4.4.3 高电阻接地方式分析

4.4.4 中电阻接地方式分析

4.5 中性点经消弧线圈接地系统设计

4.5.1 单相接地电容电流补偿

4.5.2 失谐度、阻尼率与中性点偏移电压分析

4.5.3 故障相电压恢复的初速度分析

4.5.4 谐振接地方式中性点过电压分析

4.5.5 消弧线圈容量的确定

4.5.6 失谐度的设定和阻尼率的确定

4.6 中性点接地方式总结

第5章 短路电流计算分析

5.1 短路电流计算的目的和步骤

5.1.1 短路电流计算的目的

5.1.2 短路电流计算的步骤

5.1.3 短路电流计算依据的标准

5.2 系统阻抗图的编制

5.2.1 标幺值的关系

5.2.2 线路及元件阻抗标幺值

5.2.3 电力系统序网的建立

5.2.4 短路电流需要计算的数据

5.3 短路电流的计算

5.3.1 远端短路的三相短路电流值

5.3.2 近端短路的三相短路电流值

5.3.3 短路全电流峰值IPM（冲击电流）

5.4 不对称短路电流计算

5.4.1 单相接地短路电流计算

5.4.2 两相短路电流计算

5.4.3 两相接地短路电流计算

5.5 EDSA软件计算短路电流方法

第6章 继电保护配置设计与整定计算

6.1 继电保护概述

6.1.1 电力系统继电保护的原理

6.1.2 电力系统继电保护的配置原则

6.2 电网相间短路的电流保护

6.2.1 瞬时电流速断保护（电流Ⅰ段）

6.2.2 限时电流速断保护（电流Ⅱ段）

6.2.3 过电流保护 （电流Ⅲ段）

6.2.4 低电压闭锁过电流保护

6.2.5 负序过电流保护

6.3 中性点经大电流接地的电网接地故障的零序电流保护

6.3.1 零序电流Ⅰ段

6.3.2 零序电流Ⅱ段

6.3.3 零序电流Ⅲ段（零序过电流保护）

6.4 小电流接地系统的单相接地保护

6.4.1 小电流接地系统的接线方式

6.4.2 单相接地的电容电流

6.4.3 非有效接地系统单相接地绝缘监视

6.5 电网的阻抗保护

6.5.1 距离保护的基本概念

6.5.2 阻抗继电器动作特性分析

6.5.3 阻抗继电器的接线方式

6.5.4 电力系统振荡对距离保护的影响及振荡闭锁回路

6.5.5 分支电流的影响

6.5.6 距离保护的整定计算

6.6 变压器保护

6.6.1 变压器的故障、不正常运行及应加装的保护

6.6.2 变压器电流速断保护

6.6.3 变压器纵联差动保护

6.6.4 变压器相间短路的后备保护

6.6.5 过负荷保护

6.6.6 变压器接地故障的后备保护

6.7 发电机保护

6.7.1 发电机故障类型、不正常运行状态及应加装的保护

6.7.2 发电机纵联差动保护

6.7.3 复合电压闭锁过电流保护

6.7.4 定子绕组过负荷保护

6.7.5 过电压保护

6.7.6 低电压保护

6.7.7 低频保护

6.7.8 过频保护

6.7.9 失磁保护

6.7.10 转子表层过负荷保护

6.7.11 逆功率保护

*6.7.12 发电机定子单相接地保护

*6.7.13 发电机励磁回路接地保护

6.8 高压电动机保护

6.8.1 电动机故障及异常运行状态

6.8.2 电动机应加装的保护

6.8.3 电动机纵差动保护

6.8.4 电动机电流速断保护

6.8.5 过负荷保护整定计算

6.8.6 负序过电流保护整定计算

6.8.7 单相接地保护整定计算

6.8.8 低电压保护整定计算

6.9 高压电抗器保护

6.9.1 限时电流速断保护

6.9.2 过电流保护

6.9.3 低电压保护

6.10 高压电容器组保护

6.10.1 高压电容器组保护配置

6.10.2 限时电流速断保护

6.10.3 过电流保护

6.10.4 低电压保护

6.10.5 过电压保护

6.10.6 中性线不平衡电流保护（46）

6.10.7 单相接地故障保护（51SG）

6.11 母线保护

6.11.1 母线加装专门保护的原则

6.11.2 母线差动保护整定

第7章 无功补偿分析研究

7.1 研究背景

7.2 无功补偿的概念和意义

7.2.1 无功补偿概念

7.2.2 无功补偿的原理

7.2.3 无功补偿的意义

7.2.4 影响功率因数的因素

7.2.5 无功电源不足对系统的影响

7.3 无功电源的种类

7.3.1 无功电源类型

7.3.2 无功补偿设备的选择

7.3.3 无功补偿装置发展趋势

7.4 无功补偿配置的基本原则

7.4.1 无功补偿的原则

7.4.2 电网电压标准规定

7.5 空载长线的电容效应

7.5.1 长距离输电线的模型

7.5.2 空载长线路的沿线电压分布

7.5.3 线路末端并联有电抗器的线路电压分析

7.5.4 电抗器补偿总容量

7.5.5 并联电抗器的作用

7.5.6 限制工频过电压的主要措施

7.6 无功补偿容量的计算

7.6.1 按提高功率因数计算补偿容量

7.6.2 从提高运行电压需要确定补偿容量

7.6.3 按系统无功缺额计算补偿容量

7.6.4 电容器额定容量修正

7.6.5 防止电压过高和抑制投入涌流

7.7 分组容量的选择

7.7.1 确定分组容量的原则

7.7.2 分组容量的选择

7.7.3 无功电源的调节

7.8 无功补偿安装位置选择及补偿方式

7.8.1 配电室集中补偿

7.8.2 线路分散补偿

7.8.3 低压就地补偿

7.9 无功补偿系统仿真分析

7.9.1 系统EDSA模型图

7.9.2 系统参数

7.9.3 潮流计算分析

7.9.4 空载线路电容效应仿真计算

7.9.5 总结

第8章 电力组网潮流计算分析

8.1 潮流计算的目的、内容、基本要求和分析要点

8.1.1 目的和内容

8.1.2 基本要求和分析要点

8.2 潮流计算的基本公式

8.2.1 潮流计算的基本公式的主要内容

8.2.2 计算机进行潮流计算的基本方法

8.2.3 潮流计算的数学模型

8.3 电网的功率损耗和电能损耗

8.3.1 功率损耗计算

8.3.2 电能损耗计算

8.4 电力系统电压调整

8.4.1 电力系统电压调整的必要性

8.4.2 电压质量及允许偏差值

8.4.3 电力系统中枢点电压控制

8.5 电力系统的主要调压措施

8.5.1 电力系统的主要调压措施

8.5.2 电力系统调压的一般原则

第9章 电力组网稳定性分析

9.1 稳定计算的目的和内容

9.1.1 系统静态稳定计算

9.1.2 系统暂态稳定和动态稳定的计算

9.2 稳定计算参数的准备及系统各元件的模拟

9.2.1 发电机模型及参数

9.2.2 励磁系统

9.2.3 电力系统稳定器（PSS）的数学模型

9.2.4 调速系统

9.2.5 负荷模型

9.2.6 电力网络的简化

9.2.7 起始运行方式的选择

9.2.8 故障类型、故障点及切除故障时间的选择

9.3 稳定计算结果的分析

9.3.1 网络结构对系统稳定的影响

9.3.2 运行方式对系统稳定的影响

9.3.3 励磁系统对系统稳定的影响

9.3.4 安全自动装置对系统稳定的影响

9.4 发电机失磁对系统稳定的影响

9.5 电力系统的低频振荡

9.6 提高电力系统稳定的措施

9.6.1 提高静态稳定的措施

9.6.2 提高暂态稳定的措施

9.6.3 提高系统稳定性的措施

第10章 系统内部过电压分析

10.1 内部过电压概念

10.2 工频过电压

10.2.1 工频过电压的危害

10.2.2 工频过电压的估算方法

10.2.3 工频过电压的限制措施

10.3 谐振过电压

10.4 操作过电压

第11章 系统可靠性分析

11.1 电力系统可靠性的基本概念

11.2 元件可靠性分析

11.2.1 元件（设备）故障率λ

11.2.2 元件（设备）可靠度R

11.2.3 平均无故障工作时间MTTF

11.2.4 元件的可修复率μ

11.2.5 平均修复时间MTTR

11.2.6 元件（设备）的可用度A

11.3 系统可靠性分析

11.3.1 系统可靠性分析方法

11.3.2 电力系统可靠性评估

11.4 配电系统可靠性评估

11.4.1 负荷点可靠性指标

11.4.2 用户可靠性指标

11.5 ETAP软件可靠性指标

11.6 算例

第12章 海上电网智能化

12.1 电网智能化需求分析

12.1.1 智能电网功能分析

12.1.2 当前存在的主要问题

12.1.3 海上电网智能化功能分析

12.2 电网智能化升级实现目标

12.2.1 建立配电网络智能化

12.2.2 电网故障诊断及预判系统的建立

12.2.3 电网谐波治理

12.3 适应性升级改造

参考文献

本书在总结近年来海上平台电力组网工程实践的基础上，着眼于工程实际问题，从海上油田群电力组网的网络结构、接地方式、继电保护和稳定性分析等方面进行研究，阐述了在海洋工程电力组网设计中各技术环节的解决方案。通过对本书的阅读，读者可以基本掌握海上电力组网的思路及需要解决的各技术环节，从而对以后的工作起到指导、提示和咨询等作用。本书可作为海洋工程电气设计人员的专业技术用书，也可供相关的运行操作人员、海上调度人员等参考。