淺談油田電力設備優化配置的實施

孫銘尉 牛永利 馬澤華 周燕

摘要：油田電力設備優化配置是以降低電耗從而達到節約能源為最終目的，因此本文主要談談在滿足油田生產的前提下，從管理創新和技術應用上降耗措施中優化油田電網、優化電力設施配置，實現電力降耗獲得效益。

關鍵詞：電網損耗 ?電力配置 ?優化管理 ?補償能力 ?節能增效

1 電網損耗原因

電網的損耗電量主要包括可變損耗、固定損耗。

可變損耗指的是消耗在電力線路和電力變壓器電阻上的電量，該部分損耗與傳輸功率（或電流） 的平方成正比。電力線路損耗主要包括導線損耗和電暈損耗。導線損耗是指電流流過線路導線時，在導線電阻上產生的損耗，大小與導線的電阻和所流過的電流大小有關。電暈損耗是指由于導線帶電后表面場強超過周圍空氣的擊穿強度，使導線周圍的空氣薄層產生電離形成電暈放電而造成的電能損失，大小與表面電場強度、表面的狀況、天氣條件、地理狀況等有關。變壓器損耗包括空載損耗（鐵損）、負載損耗（銅損）。當用額定電壓施加于變壓器的一個繞組上，而其余的繞組均為開路時，變壓器所吸收的有功功率叫空載損耗。

固定損耗指的是產生在電力線路和變壓器的等值并聯電導上的損耗，對配電網而言主要包括電力變壓器的鐵損，電力電纜和電容器的絕緣介質損耗，絕緣子的泄漏損耗等。固定損耗和可變損耗可以通過理論計算得出，故常將其稱為理論線損。

2 電網降損措施

2.1 合理切換高壓供電網絡

油田電網受勘探開發、生產和野外環境等因素影響，電網面積大，分布廣，部分供電區域環網線路少甚至單線供電，供電可靠性較差，多采用95mm2非絕緣鋼芯鋁絞線的架空線路供電。油田發展過程中的供電線路改造和新增設備的接入等停電工作都需要環網線路的支持，以實現停電損失最小化。合理增設環網供電線路，是實現各條線路負載均衡且實現靈活切換的前提，一般在兩條供電線路之間的最短距離處架設環網線路，并在線路的結點位置增設環網開關，開關的保護定值可減少下游故障對上游網絡的影響。運行過程中，隨時了解各條高壓供電線路的負荷情況，及時切換環網，實現各線路負荷相對均衡。

2.2 提高無功補償能力

無功補償的方式主要分為分散補償和集中補償兩種，在變電站母線上或高壓供電線路干線設置電容器組的方式屬于集中補償，線路補償裝置通常設置在線路首段至總長的1/2至4/5處，在電網負荷率不低于50%的情況下，調整電網功率因數效果較好，節電效果最高可達80%。上述補償裝置會根據系統電壓以及功率因數的大小來進行切換，補償范圍大。分散補償指在低壓線路上進行補償，一般在站區低壓配電室母線、桿架式電力變壓器及分支配電箱處設置，該補償方式為點對點式補償，效果明顯，但補償范圍小，大多不能實現自動切換。

2.3做好三相負荷的平衡

解決三相負荷電流不平衡的方法根據實際情況仔細查找原因，比如照明系統，應核查每一回路的設備數量，查找出原因后，按要求系統規劃配電線路的承載負荷量，合理分配每一單相回路的負荷，使三相趨于平衡，同時要定期對配電線路的三相負荷電流進行在線測試，和對零線電流的測試。選擇電纜和安裝設備時，應選擇中性線截面積和相線截面積相等，從根本上解決因三相負荷嚴重失衡出現危險溫度造成的電氣事故和電氣水災。把單相負載均衡地接在A、B、C三相上，減少中性線電流，降低損耗。同時要減少單相負載接負載的總長度。

3變電裝置降損措施

3.1選用節能型變壓器

普通變壓器自身損耗很大，這種損耗主要來自變壓器運行過程中的銅損和鐵損。所以，高耗能企業更應選擇節能型變壓器。根據工信部相關要求，對油田常用的50kVA、100kVA及160kVA三種型號變壓器進行測試，根據測算結果，S11型比S9型變壓器空載損耗低18-30%，負載損耗低17-25%。NX1型變壓器較S11型變壓器空載損耗低11-76%，負載損耗低27-38%。

3.2選用合適容量的變壓器

根據生產實際情況，選擇合適容量的變壓器不僅可提高變壓器節電效率，同時能延長變壓器使用壽命，降低設備維護成本。變壓器容量的選擇應以電加熱器、電熱帶等阻性負載為基礎，核算電動機等感性負載的總量，并考慮電動機等設備的實際運行效率及3-5倍的啟動電流計算，簡化計算公式如下：

變壓器容量≈阻性負載+感性負載*實際負荷率+啟動電流及安全運行空間

以新疆油田公司風城油田作業區為例，稀油井深在1300-1600米，抽油機電機額定功率多為18.5kW，稠油井深在300-400米，抽油機電機額定功率多為12kW。經現場實測稀油井18.5kW電機秋季平均負荷率為23.5%，稠油井12kW電機秋季平均負荷率為34.8%，考慮稀油井冬季電加熱設備的投用、井距、低壓線供電半徑及啟動電流，稀油井變壓器配置應以每5口井配備1臺80kVA變壓器;考慮稠油井注汽、燜井、自噴、啟動電流等因素，稠油井變壓器配置應以每10口井配備1臺100kVA變壓器。

3.3 優化配電室運行方式

油田站區多為二級負荷，該類負荷為雙電源供電手動切換配電方式。如果單臺變壓器負荷能夠滿足生產需要，則應以一用一備，單母線并列運行為宜，線路熱備用，單臺變壓器負載率應在50%～60%為宜，最大不宜超過60%，因此合理控制變壓器輔助設備，如空調、電暖氣、照明等設備運行，降低不必要的電能消耗。

3.4合理利用低壓架空線出線間隔，進行整合

將負荷過小、變壓器損耗高的兩條或多條低壓架空線路整合為一條低壓架空線路，拆除并報停相應變壓器，不僅提升變壓器使用效率和電網運行效率，同時報停變壓器節約相應變容費可直接降低變容量，減少變容費支出，節約電力運行成本。

整合中保留的變壓器須檢查變壓器空載電壓，一般為400-405V為宜。為提升電壓合格率，減少再次停電概率，可將變壓器檔位調整至中間檔位，送電后再次測量，如電壓不合要求，斷電后可繼續調整變壓器檔位。

3.5及時維護變壓器

變壓器將高壓輸電線6kV或10kV等級電壓轉換為0.4kV電壓，供油田生產使用，是油田供配電系統的核心設備，變壓器的運行狀況直接影響到下游用電設備及上游高壓電網，作為24小時不間斷使用的設備，日常的巡檢和維護尤為重要，以新疆油田公司風城油田作業區為例，變壓器幾乎全部為S11-M型三相全密封油浸式變壓器，該型變壓器大多配備可視油位計，除冬季外，油位計視窗顯示紅色即為缺油，缺油原因多為負荷過大所致，加油維護的同時應考慮線路負載的整合和分流。冬季變壓器油位計視窗顯示紅色時，應再觀察變壓器外觀有無漏油、滲油現象，如未發現，則有可能為低氣溫及負載率低所致，不宜輕易加油，加油后，應使變壓器靜置24小時后，再送一次電源，沖擊變壓器，待平穩運行后，投入負載。此外，變壓器上端跌落式熔斷器應根據變壓器容量選用合適大小的保險絲，以保障高壓電網安全。

4 加強電力管理人員隊伍建設

首先要加強貼合油田實際的電力管理人員培訓，每個基層生產單位應至少配備2名有一定業務基礎的兼職電力管理人員，繼而加強對電氣維修承包方的管理和臨時用電現場管理強度，避免出現因管理人員不到位，造成的脫管、代簽許可證等情況及產生的相應違章及事故的發生。

再則強化屬地管理，嚴格考核制度，提高一線管理和操作人員的責任心;對屬地內設備的運行做到合理調控，站區配套設備及生活區各類設備的管理應量化執行，最大限度降低設備低效率運轉和無效能耗。

5 加強現場管理

首先優化電加熱設備的運行。合理控制電加熱設備使用可有效降低電消耗，經測算單罐電加熱設備可由全天開啟改為拉油前6-8小時開啟，既滿足生產需要，降低電消耗，同時也可預防盜油事件的發生。其次加強配電線路日常巡查，避免因偷盜電造成的電力損失。對已備案的外用電計量點應進行不定期檢查，重點查看電表箱鉛封，鉛封被認為損壞的，應引起高度重視。三是加強現場設備的維護保養和檢修工作，以日常維護代替應急搶修，注重日常維護和保養，風沙較大地區，可著重對戶外配電設備進行簡單必要的防沙保護。杜絕設備 “帶病”運行而損壞及其引發的次生事故的發生。四是實行節能精細化管理工作注重非生產用能的監督工作，全面推進節能產品和節能技術的創新方面強化對電力的能耗以及改進后產生的效果進行數據監測與監督;做到全員參與節能，提高能源利用率，提高油田的經濟效益。

結束語：

油田現場生產具有一定的特殊性，供配電網絡點多面廣，節能降耗潛力巨大，須高度重視，結合生產實際情況進行探索和調整，使供配電設備處于良好的運行狀態，降低電能消耗和電氣設備及下游用電設備的維護成本。

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