油田配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

武俊憲（遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

油田配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

武俊憲（遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

無(wú)功補(bǔ)償是電網(wǎng)建設(shè)和節(jié)能改造的重要組成部分。針對(duì)油田用電負(fù)荷的特點(diǎn)，指出無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x。通過(guò)對(duì)4種配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償方案的對(duì)比分析，以實(shí)例說(shuō)明了采用配電線路自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置可提高功率因數(shù)，降低線路損耗，改善電能質(zhì)量。

油田 配電網(wǎng) 無(wú)功補(bǔ)償

油田原油大多采用抽油機(jī)輔助電加熱進(jìn)行開(kāi)采 ， 造 成 開(kāi) 采 耗 電 量 巨 大 ， 約 占 生 產(chǎn) 成 本 的 1/3；因此加強(qiáng)油田電網(wǎng)管理、降低網(wǎng)損是油田生產(chǎn)節(jié)能降耗的重要工作內(nèi)容。電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償可以有效提高電網(wǎng)功率因數(shù)，降低線路損耗，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高供電質(zhì)量。

1 油田配電線路特點(diǎn)

油田配電網(wǎng)網(wǎng)損率相對(duì)較高，主要因?yàn)椋?/p>

1）抽 油 機(jī)是油 田 生產(chǎn)的 主 要方 式 ，由于 抽 油機(jī)負(fù)荷是變化較大的周期性負(fù)荷，要求其具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)選用的富裕量較大，一般抽油機(jī)的負(fù)載率在 20%～30%之間，導(dǎo)致配電網(wǎng)處于低效狀態(tài)運(yùn)行，電網(wǎng)效率較低。

2）由 于 配電變 壓 器容量 遠(yuǎn) 大于 電 動(dòng)機(jī)實(shí) 際 運(yùn)行容量，致使配電變壓器多處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致?lián)p耗增加。

3）部 分 6kV 配 電 線 路 過(guò) 長(zhǎng),個(gè) 別 線 路 超 過(guò) 30 km，致使線路損耗增加，線路末梢電壓低，功率因 數(shù) 低 （平 均 0.5～0.65）。

2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x

1）補(bǔ)償無(wú)功功率可以提高電網(wǎng)中功率因數(shù)。

2）對(duì) 于 原 有 的 供 電 設(shè) 備 ， 同 樣 的 有 功 功 率下，功率因數(shù)提高，負(fù)荷電流減小，因此向負(fù)荷傳輸功率所經(jīng)過(guò)的變壓器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等配電設(shè)備都增加了功率儲(chǔ)備，發(fā)揮了設(shè)備的潛力。對(duì)新建工程，可以減少設(shè)計(jì)容量，對(duì)改建工程，可以提高供電能力。

3）降低系 統(tǒng) 的能耗 。功率 因 數(shù)的提 高 ，能 減少線路損耗及變壓器的銅耗。

4）減少了 線 路的壓 降。由 于 線路傳 送 電流 減小，系統(tǒng)的線路電壓損失相應(yīng)減小，有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定(輕載時(shí)要防止超前電流使電壓上升過(guò)高)，有利于大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。

3 實(shí)施方案

3.1變電站集中無(wú)功補(bǔ)償

變電站集中補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，主要目的是平衡輸電網(wǎng)的無(wú)功功率，改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無(wú)功損耗。這些補(bǔ)償裝置一般集中接在變電站6kV母線上，因此具有管理容易、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn) ， 但 這 種 補(bǔ) 償 方 案 對(duì) 6kV配 電 網(wǎng) 的 降 損 不 起作用。

3.2配電線路無(wú)功補(bǔ)償

配電線路無(wú)功補(bǔ)償是指通過(guò)在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償，分固定補(bǔ)償式和自動(dòng)補(bǔ)償式。固定補(bǔ)償存在保護(hù)簡(jiǎn)單、成本低、維護(hù)工作量大的問(wèn)題，為了防止輕負(fù)荷時(shí)向系統(tǒng)倒送無(wú)功，只能按照負(fù)荷低谷值來(lái)選擇補(bǔ)償容量，適用于線路無(wú)功負(fù)荷變化小的線路。自動(dòng)投切補(bǔ)償則是根據(jù)用戶的負(fù)荷狀況和電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行并聯(lián)電容器組的自動(dòng)投切控制，以達(dá)到合理補(bǔ)償和減少電能損耗的目的，并且可采用熔斷器和避雷器等進(jìn)行過(guò)電流和過(guò)電壓保護(hù)。

線路補(bǔ)償主要提供線路和公用變壓器需要的無(wú)功，工程問(wèn)題關(guān)鍵是選擇補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)和補(bǔ)償容量。當(dāng)線路無(wú)功負(fù)荷沿線路呈均勻分布時(shí)，其安裝補(bǔ)償電容位置及補(bǔ)償量可按下式計(jì)算。

第i組電容的安裝位置：

線損下降率：

配電線路無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償具有投資小、回收快、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適用于功率因數(shù)低、負(fù)荷重的長(zhǎng)線路。

3.3低壓集中無(wú)功補(bǔ)償

低壓集中無(wú)功補(bǔ)償是目前應(yīng)用最普遍的補(bǔ)償方法,電容器一般安裝在低壓變電所配電間內(nèi)。通常采用微機(jī)控制、跟蹤負(fù)荷波動(dòng)分組自動(dòng)投切電容器補(bǔ)償，總補(bǔ)償容量在幾十至幾百千乏不等。目的是提高專用變用戶功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)功的就地平衡，降低配電網(wǎng)損耗和改善用戶電壓質(zhì)量。

配變低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償后功率因數(shù)高，降損節(jié)能效果好。但由于油田負(fù)荷一般較為分散，無(wú)法實(shí)現(xiàn)集中，一般只適用在聯(lián)合站及中心輸油站等負(fù)荷集中的區(qū)域。

3.4低壓就地分散無(wú)功補(bǔ)償

配電網(wǎng)采用低壓就地分散補(bǔ)償方式能對(duì)配電線路和配電變壓器都產(chǎn)生節(jié)電降耗的效果，因此它是最有效的一種補(bǔ)償方式。從理論計(jì)算和實(shí)踐證明，低壓設(shè)備無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效果最佳，綜合性能最強(qiáng)，是值得推廣的一種節(jié)能措施。但是根據(jù)GB50052 《供 配 電 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 》 第 5.0.10 條 規(guī)定：接在電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備側(cè)電容器的額定電流，不應(yīng) 超 過(guò) 電 動(dòng) 機(jī) 勵(lì) 磁 電 流 的 0.9 倍 。 由 于 低 壓 補(bǔ) 償 容量受到電動(dòng)機(jī)自身勵(lì)磁的限制，不能選擇得過(guò)大，對(duì)于這種自然功率因數(shù)低的配電網(wǎng)，僅靠低壓分散補(bǔ) 償 難 以 使 配 電 網(wǎng) 的 首 端 功 率 因 數(shù) 達(dá) 到 0.9 以 上[1]。

針對(duì)油田抽油機(jī)負(fù)荷存在數(shù)量大，負(fù)荷不均衡，負(fù)荷隨時(shí)間及地質(zhì)條件而變，地理分布廣等特點(diǎn)，隨機(jī)補(bǔ)償裝置一般放在抽油機(jī)控制柜內(nèi)，隨抽油機(jī)電動(dòng)機(jī)的啟停而投入運(yùn)行或斷開(kāi)，而且其補(bǔ)償容量可采用固定的容量式和自動(dòng)分組投切容量式。

低壓就地分散補(bǔ)償具有體積小、造價(jià)低、易于安裝、維護(hù)方便、補(bǔ)償效果好等特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是由于數(shù)量大、分布廣，導(dǎo)致其日常管理及維護(hù)困難。

4 油田應(yīng)用情況

上述4種補(bǔ)償方式在遼河油田都有采用，其中配電線路無(wú)功補(bǔ)償以往采用的是固定容量式，安裝在線路變壓器跌落開(kāi)關(guān)下口處，存在無(wú)功補(bǔ)償效果差、跌開(kāi)保險(xiǎn)易燒、補(bǔ)償容量小等缺點(diǎn)。

根據(jù)油田負(fù)荷波動(dòng)大、分布范圍廣、現(xiàn)有線路無(wú)功補(bǔ)償效果差的實(shí)際情況，采用動(dòng)態(tài)無(wú)功自動(dòng)投切補(bǔ)償裝置，對(duì)5條線路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償改造。其中對(duì) 4629 線 路 進(jìn) 行 測(cè) 試 ， 線 損 率 由 補(bǔ) 償 前 的 3.10%下降至 2.52%， 下 降 0.58%，綜合 節(jié) 電 率 8.10%。

在 7條 線 路 安 裝 12套 高 壓 無(wú) 功 自動(dòng) 多 級(jí) 補(bǔ) 償 裝置 ， 經(jīng) 油 田 節(jié) 能 檢 測(cè) 中 心 現(xiàn) 場(chǎng) 對(duì) 4621、 4624、8621、9623共 4條線路進(jìn)行測(cè)試，線路平均功率因數(shù) 由 0.777 上 升 至 0.955， 平 均 線 損 下 降 率 20.625%。

在 12 條 線 路 安 裝 16 套 動(dòng) 態(tài) 無(wú) 功 自 動(dòng) 投 切 補(bǔ) 償裝 置 ， 經(jīng) 油 田 節(jié) 能 檢 測(cè) 中 心 現(xiàn) 場(chǎng) 對(duì) 1621、 1627、1630、8628共 4條線路進(jìn)行測(cè)試，平均線損率由原來(lái)的 5.14%下 降 至 4.45%，平均 節(jié) 電 率 4.58%。

5 結(jié)論

1）配 電 系 統(tǒng) 無(wú) 功 補(bǔ) 償 措 施 對(duì) 電 網(wǎng) 安 全 、 優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要作用。

2）通 過(guò) 對(duì) 4 種 配 電 系 統(tǒng) 無(wú) 功 補(bǔ) 償 方 案 的 對(duì) 比分析，采用自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置可提高功率因數(shù)，降低線路損耗，改善電能質(zhì)量；提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和供電效率、穩(wěn)定電壓及提高電網(wǎng)末梢的電壓。

3）通過(guò)系 統(tǒng) 應(yīng)用無(wú) 功補(bǔ)償 技 術(shù)，還 可 以減 少生產(chǎn)設(shè)備的故障，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，保障安全生產(chǎn)，使油田生產(chǎn)的現(xiàn)代化管理水平達(dá)到一個(gè)新的高度，實(shí)現(xiàn)油田設(shè)備高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

[1]俞伯炎,吳照云,孫德剛.石油工業(yè)節(jié)能技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2005:259-271.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.006.008

2013-01-24）

武俊憲，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院 （采油工程專業(yè)），從事質(zhì)量、節(jié)能、計(jì)量及標(biāo)準(zhǔn)化管理工作，E-mail： starmq@163.com， 地 址 ： 遼 寧 省 盤 錦 市 興 隆 臺(tái) 區(qū) 遼 河 油 田 質(zhì)量節(jié)能管理部，124010。