武俊憲（遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

油田配電網(wǎng)無功補償技術(shù)應(yīng)用

武俊憲（遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

無功補償是電網(wǎng)建設(shè)和節(jié)能改造的重要組成部分。針對油田用電負(fù)荷的特點，指出無功補償?shù)囊饬x。通過對4種配電系統(tǒng)無功補償方案的對比分析，以實例說明了采用配電線路自動無功補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) 無功補償

油田原油大多采用抽油機輔助電加熱進(jìn)行開采 ， 造 成 開 采 耗 電 量 巨 大 ， 約 占 生 產(chǎn) 成 本 的 1/3；因此加強油田電網(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)無功補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

油田配電網(wǎng)網(wǎng)損率相對較高，主要因為：

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

2）由 于 配電變 壓 器容量 遠(yuǎn) 大于 電 動機實 際 運行容量，致使配電變壓器多處于非經(jīng)濟運行狀態(tài)，導(dǎo)致?lián)p耗增加。

3）部 分 6kV 配 電 線 路 過 長,個 別 線 路 超 過 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 無功補償?shù)囊饬x

1）補償無功功率可以提高電網(wǎng)中功率因數(shù)。

2）對 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)過的變壓器、開關(guān)、導(dǎo)線等配電設(shè)備都增加了功率儲備，發(fā)揮了設(shè)備的潛力。對新建工程，可以減少設(shè)計容量，對改建工程，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(輕載時要防止超前電流使電壓上升過高)，有利于大電動機啟動。

3 實施方案

3.1變電站集中無功補償

變電站集中補償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機、靜止補償器等，主要目的是平衡輸電網(wǎng)的無功功率，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，補償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補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 ， 但 這 種 補 償 方 案 對 6kV配 電 網(wǎng) 的 降 損 不 起作用。

3.2配電線路無功補償

配電線路無功補償是指通過在線路桿塔上安裝電容器實現(xiàn)無功補償，分固定補償式和自動補償式。固定補償存在保護(hù)簡單、成本低、維護(hù)工作量大的問題，為了防止輕負(fù)荷時向系統(tǒng)倒送無功，只能按照負(fù)荷低谷值來選擇補償容量，適用于線路無功負(fù)荷變化小的線路。自動投切補償則是根據(jù)用戶的負(fù)荷狀況和電網(wǎng)的實時運行參數(shù)，進(jìn)行并聯(lián)電容器組的自動投切控制，以達(dá)到合理補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)行過電流和過電壓保護(hù)。

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

第i組電容的安裝位置：

線損下降率：

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

3.3低壓集中無功補償

低壓集中無功補償是目前應(yīng)用最普遍的補償方法,電容器一般安裝在低壓變電所配電間內(nèi)。通常采用微機控制、跟蹤負(fù)荷波動分組自動投切電容器補償，總補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)，實現(xiàn)無功的就地平衡，降低配電網(wǎng)損耗和改善用戶電壓質(zhì)量。

配變低壓無功補償?shù)膬?yōu)點是補償后功率因數(shù)高，降損節(jié)能效果好。但由于油田負(fù)荷一般較為分散，無法實現(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低壓就地分散無功補償

配電網(wǎng)采用低壓就地分散補償方式能對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償方式。從理論計算和實踐證明，低壓設(shè)備無功補償?shù)慕?jīng)濟效果最佳，綜合性能最強，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 規(guī) 范 》 第 5.0.10 條 規(guī)定：接在電動機控制設(shè)備側(cè)電容器的額定電流，不應(yīng) 超 過 電 動 機 勵 磁 電 流 的 0.9 倍 。 由 于 低 壓 補 償 容量受到電動機自身勵磁的限制，不能選擇得過大，對于這種自然功率因數(shù)低的配電網(wǎng)，僅靠低壓分散補 償 難 以 使 配 電 網(wǎng) 的 首 端 功 率 因 數(shù) 達(dá) 到 0.9 以 上[1]。

針對油田抽油機負(fù)荷存在數(shù)量大，負(fù)荷不均衡，負(fù)荷隨時間及地質(zhì)條件而變，地理分布廣等特點，隨機補償裝置一般放在抽油機控制柜內(nèi)，隨抽油機電動機的啟停而投入運行或斷開，而且其補償容量可采用固定的容量式和自動分組投切容量式。

低壓就地分散補償具有體積小、造價低、易于安裝、維護(hù)方便、補償效果好等特點，其缺點是由于數(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種補償方式在遼河油田都有采用，其中配電線路無功補償以往采用的是固定容量式，安裝在線路變壓器跌落開關(guān)下口處，存在無功補償效果差、跌開保險易燒、補償容量小等缺點。

根據(jù)油田負(fù)荷波動大、分布范圍廣、現(xiàn)有線路無功補償效果差的實際情況，采用動態(tài)無功自動投切補償裝置，對5條線路進(jìn)行無功補償改造。其中對 4629 線 路 進(jìn) 行 測 試 ， 線 損 率 由 補 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 功 自動 多 級 補 償 裝置 ， 經(jīng) 油 田 節(jié) 能 檢 測 中 心 現(xiàn) 場 對 4621、 4624、8621、9623共 4條線路進(jìn)行測試，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 態(tài) 無 功 自 動 投 切 補 償裝 置 ， 經(jīng) 油 田 節(jié) 能 檢 測 中 心 現(xiàn) 場 對 1621、 1627、1630、8628共 4條線路進(jìn)行測試，平均線損率由原來的 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 功 補 償 措 施 對 電 網(wǎng) 安 全 、 優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行有著重要作用。

2）通 過 對 4 種 配 電 系 統(tǒng) 無 功 補 償 方 案 的 對 比分析，采用自動無功補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）通過系 統(tǒng) 應(yīng)用無 功補償 技 術(shù)，還 可 以減 少生產(chǎn)設(shè)備的故障，延長設(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)到一個新的高度，實現(xiàn)油田設(shè)備高效、經(jīng)濟運行。

[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 區(qū) 遼 河 油 田 質(zhì)量節(jié)能管理部，124010。