針對油田電網特點，優化無功補償方案

石英才

（遼河油田公司生產運行處，遼寧盤錦 124010）

針對油田電網特點，優化無功補償方案

石英才

（遼河油田公司生產運行處，遼寧盤錦 124010）

遼河油田作為全國最大的稠油高凝油生產基地，主要電力負荷是抽油機和泵的電機，且主要以異步電動機為主，消耗大量的無功，因此必須合理進行無功補償，并優化配置。遼河油田針對電網實際采用變電所集中補償、配電線路分段固定補償、低壓配電間集中補償及用電設備就地分散補償四種方式，實現了無功優化補償，改善了系統電能質量，取得了明顯的經濟效益。

無功補償；電容器；無功優化；集中補償；就地分散補償

1 電網無功功率產生及危害

根據有功功率P、無功功率Q、視在功率S和功率因數cosφ的定義關系，構成功率三角形。由功率三角形可知，在P一定的條件下，φ越大，cosφ越小，則所需要的Q越大，其S也越大[1]。不僅增加企業的投資，增加容量電費的支出，降低設備利用率，也將增加線路損耗。同時，無功功率的增加，負載的功率因數低，對電力系統產生較大的不利影響，影響系統正常運行，主要表現在：

1.1 功率損耗和電能損失加大

在三相交流電路中，以單回供電線路為例，設線路每相導線的電阻為R（Ω），線電流為I（A），功率損耗ΔP的計算公式如下：

由上式可見，當線路的額定電壓U和輸送的有功功率P均為定值時，功率因數cosφ的減小，將使有功功率損失增加，增大了線路和變壓器的電能損失。

1.2 設備出力下降

電力設備容量表明供電能力的大小，用視在功率S表示，當設備的視在功率S一定時，由于有功功率

如果功率因數cosφ降低了，上式中的P也隨之減小，電氣設備的有功出力也就降低了，因而使用同樣容量的供電設備所供給的有功功率減少了，降低了供電能力。

1.3 電壓質量不合格

由線路中電壓損失ΔU的計算式可知：

當線路中的無功功率Q增加后，其他參數不變，電壓損失ΔU也隨之增加，這將使得線路輸入端和線路末端電壓降下降較大，不利于用電設備正常運行。

由以上可知，無功功率對電網的影響比較大，為了提高設備的利用率，降低有功電量的損失，改善電壓質量，就必須對電網進行無功補償。

2 并聯補償計算公式

2.1 功率因數計算公式

用戶自然功率因數計算公式為：

2.2 補償容量計算公式

根據計算求得的實際功率因數值，進行補償容量的計算，按如下公式確定：

式中 tgφ1——補償前功率因數角的正切值；

tgφ2——補償后功率因數角的正切值；

3 油田電網無功補償方式

針對油田電網的實際情況，無功補償主要采用的方式有4種：1.變電所集中補償；2.配電線路固定補償；3.配電變低集中補償；4.用電設備就地分散補償。

在4種無功補償方式中，每種方式又可分為手動及自動兩種，根據電網實際，對變電所、配電線路及抽油機采用宜手動投切方式，對配電間宜采用自動投切方式。下面分別進行論述：

3.1 變電所集中補償

變電所集中補償的主要是平衡輸電網的無功功率，改善輸電網功率因數，提高系統終端變電所的母線電壓，補償變電所主變和輸電線路的無功損耗。根據“國家電網公司電力系統無功補償配置技術原則”要求，變電所集中補償容量按主變壓器容量的10%～30%配置，并滿足35～110kV主變壓器最大負荷時，其高壓側功率因數不低于0.95。遼河油田變電所6kV側采用單母線分段帶旁路運行方式，當總容量小于8 000kVA時，每段母線接一組電容器，大于8 000kVA時每段母線上接兩組電容器，并具有階梯式，可根據實際需要采取不同的組合形式，但單組容量不應小于750kVar。同時，根據實測數據，油田電網主要存在3次諧波，因而串聯電抗器一般是按6%配置，主要采用干式鐵心電抗器。

3.2 配電線路分段固定補償

線路補償，即通過在線路桿塔上安裝電容器實現無功補償。電容器容量一般為3×50kVar或1×150kVar，通過跌落式熔斷器直接并聯在線路上，采用熔斷器和避雷器作為過電流和過電壓保護，具有操作方便，安裝簡單，投資小、便于管理和維護等優點，適用于功率因數低、負荷重的長線路。

3.3 低壓配電間集中壓補償

低壓配電間集中補償主要是針對井組、井組平臺和低壓集中負荷等用電采用的最普遍的補償方法。由于負荷隨時間變化大，采用無功自動補償裝置具有很好的合理性。無功補償容量按變壓器最大負載率為75%，負荷自然功率因數為0.85考慮，補償到變壓器最大負荷時其高壓側功率因數不低于0.95，或按照變壓器容量的20%～40%進行配置，并裝設以電壓為約束條件，根據無功功率進行分組自動投切的控制裝置。低壓集中無功補償的優點是補償后功率因數高、降損節能效果好。

3.4 用電設備就地分散補償

對油田的各種抽油機、泵類的異步電動機實施就地補償，就是用一臺與異步電動機特性相配合的電容器直接并聯于該電動機，不需要外加其它保護裝置，使低壓供電系統的電壓質量得到改善。

從理論計算和實踐中證明，對于抽油機實施就地無功補償，具有以下優點：

（1）可使配電變壓器的帶載能力增強，降低配電網線損和配電線路的導線截面。

（2）可提高線路的功率因數，減少未端電壓降低，改善電壓質量。

（3）可減少配電線路、配電變壓器、低壓配電線路的負荷電流。

（4）可降低電動機的起動電流。

（5）采取補償電容器隨電動機同時投切方法，不存在無功過補償現象。

（6）因無需要外加其它保護裝置，就能取得較為理想的補償效果，因此具有簡單、價低的特點。

[1] 徐新亮.實時無功補償在電力工業中的應用分析[J].黑龍江科技信息，2010，（27）.

Optimization of Reactive Power Compensation Scheme For Oilfield Power System

Shi Ying-cai

The Liaohe Oilfield is the largest heavy oil production base in China.The main power load is the motor of pumping unit and pump，and it is mainly used as asynchronous motor.It consumes a large amount of reactive power，so it must be rationally reactive compensation，And optimize the configuration.The Liaohe Oilfield realizes the reactive power optimization compensation，improving the power quality of the system by adopting four methods：centralized compensation of transformer substation，fixed compensation of distribution line，centralized compensation of low-voltage distribution room and decentralized compensation of electrical equipment.，Resulting in a significant economic benefits.

reactive power compensation；capacitor；reactive power optimization；concentrated compensation；local dispersion compensation

TM714.3

A

1003–6490（2016）09–0017–02

2016–09–10

石英才（1978—），男，天津人，工程師，主要從事油田電網運行管理工作。