文 _ 王新燕 勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心

油田在役高耗能變壓器應(yīng)用情況及改進(jìn)建議

文 _ 王新燕 勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心

國(guó)家發(fā)展改革委早在2 0 0 5年就將S L 7-30/10～SL7-1600/10、S7-30/10～S7-1600/10配電變壓器列為淘汰類(lèi)產(chǎn)品。然而目前，中石化油田企業(yè)（包括勝利、中原、河南、江漢、江蘇）S7型系列及S7以前型號(hào)的高耗能變壓器就有8804臺(tái)，占在役變壓器總數(shù)量的33.25%；其容量約168.28萬(wàn)kVA，占總?cè)萘?46.51萬(wàn)kVA的48.56%?？梢?jiàn)，高耗能變壓器在各油田企業(yè)還占有相當(dāng)大的比例，這既不符合國(guó)家法律法規(guī)和節(jié)能政策，同時(shí)也增加了變壓器的各項(xiàng)損耗，影響了各油田企業(yè)的節(jié)能減排工作。因此，我們對(duì)各油田企業(yè)的高耗能變壓器作了調(diào)研分析并提出改進(jìn)建議。

1 在役高耗能變壓器應(yīng)用情況

1.1 S7以前型號(hào)變壓器

按技術(shù)參數(shù)水平劃分，S7以下系列變壓器屬最老的第一、二代產(chǎn)品，20世紀(jì)80年代后期即已屬于淘汰類(lèi)型。第一代產(chǎn)品稱(chēng)為熱軋硅鋼片變壓器，是五、六十年代按照J(rèn)B500-64部頒標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，以仿蘇為主的老產(chǎn)品，相應(yīng)的型號(hào)主要包括：SJ型、SJ1型-SJ4型、SJL型、SJL1型等；第二代變壓器屬冷軋硅鋼片變壓器，其性能標(biāo)準(zhǔn)為JB1300～1301-73（1973年實(shí)施，所以又稱(chēng)“73”標(biāo)準(zhǔn)），相應(yīng)的產(chǎn)品有：S型、S1型-S5型、SL型、SL1型、SL3型等。

1.2 S7型系列變壓器

S7系列變壓器主要型號(hào)包括SL7型、S7型，屬于按照基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB1094.1～5-85和性能標(biāo)準(zhǔn)GB6451.1-85生產(chǎn)的第三代變壓器，但作為第二代向第三代的過(guò)渡產(chǎn)品，與S9、S11、S13等第三代變壓器的后繼型號(hào)和第四代非晶態(tài)變壓器相比較，其損耗高、效率低、性能差的缺點(diǎn)還是暴露無(wú)遺，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家早已停產(chǎn)。

表1 江漢油田更換節(jié)能變壓器試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

2 在役高耗能變壓器存在的問(wèn)題

2.1 不符合國(guó)家及地方法規(guī)和政策

隨著有關(guān)部門(mén)和地方各級(jí)政府對(duì)重點(diǎn)耗能企業(yè)節(jié)能工作監(jiān)督檢查力度的加大，繼續(xù)使用高耗能變壓器可能將會(huì)給油田企業(yè)帶來(lái)高額罰款，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

例如，山東省人民政府已根據(jù)《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定》、《山東省能源條例》制定了《山東省超標(biāo)準(zhǔn)耗能加價(jià)管理辦法》，明確規(guī)定：“使用國(guó)家和省明令淘汰的用能設(shè)備的，由節(jié)能行政主管部門(mén)責(zé)令其停止使用，并按照不超過(guò)該設(shè)備原值的百分之五十處以罰款?！庇捎谠谟傻胤秸鲗?dǎo)的“千家企業(yè)能源審計(jì)”中，各油田分公司高耗能設(shè)備臺(tái)賬基本已被相關(guān)行政管理部門(mén)掌握，因此，若油田企業(yè)所在各省市均出臺(tái)相似管理規(guī)定并強(qiáng)制執(zhí)行，那么，僅勝利、中原、河南、江漢、江蘇五家油田分公司即面臨約5000萬(wàn)元的罰金。

2.2 自身?yè)p耗大和能耗高

變壓器的自身?yè)p耗主要包括鐵損和銅損，即空載損耗和負(fù)載損耗。與S11型節(jié)能變壓器相比，S7型系列變壓器空載損耗平均高35%，負(fù)載損耗平均高25%，且S7以前型號(hào)變壓器損耗更高。按此測(cè)算，將高耗能變壓器全部更換后，勝利、中原、河南、江漢、江蘇等五家油田企業(yè)，每年僅變壓器損耗電量就可降低近1億kWh（年運(yùn)行時(shí)間取8400h，容量、負(fù)荷不變）。同時(shí)，高耗能變壓器與新型節(jié)能變壓器相比，在油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，其自身?yè)p耗更易受到電網(wǎng)質(zhì)量、負(fù)荷率、安裝位置、運(yùn)行環(huán)境等因素的影響，如電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大、三相負(fù)荷不平衡、負(fù)載波動(dòng)、供電半徑不合理、持續(xù)高溫天氣等都會(huì)造成運(yùn)行效率降低、損耗增高。

江漢油田分公司于2006年分別選取了四個(gè)負(fù)載率不同的區(qū)塊，將4臺(tái)SL型變壓器替換為同容量的S11型變壓器進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)記錄顯示，更換后4臺(tái)總?cè)萘?25kVA的變壓器后，年節(jié)約電量達(dá)3.73萬(wàn)kWh。詳見(jiàn)表1。

2.3 影響系統(tǒng)節(jié)能改造效果

電力系統(tǒng)是油田企業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。在役高耗能變壓器制約了供配電系統(tǒng)和注、采、輸系統(tǒng)節(jié)能改造的實(shí)施效果，尤其是對(duì)降低電力網(wǎng)損率和提高機(jī)采拖動(dòng)電機(jī)效率影響較大。據(jù)中石化油田企業(yè)能源檢測(cè)中心測(cè)試報(bào)告顯示：與高耗能變壓器相比，新型節(jié)能變壓器可有效減小線路損耗1%～3%；在已安裝永磁同步電機(jī)的機(jī)采系統(tǒng)中，利用新型可自動(dòng)調(diào)壓的節(jié)能型變壓器，機(jī)采井配電變壓器（一拖一）與拖動(dòng)電機(jī)容量可在原有基礎(chǔ)上再下降2～3個(gè)等級(jí)，機(jī)采系統(tǒng)效率提高3%～8%。

2.4 存在較大運(yùn)行隱患

在役高耗能變壓器存在使用時(shí)間長(zhǎng)、老化嚴(yán)重，滲漏油現(xiàn)象普遍，介損值超標(biāo)，絕緣水平逐年下降，故障率高等問(wèn)題。容易導(dǎo)致突發(fā)性電氣事故；維修頻次多；維修工作難度大；維修費(fèi)用高以及整體殘值低等現(xiàn)象，帶來(lái)了極大的生產(chǎn)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患。

3 對(duì)高耗能變壓器的改造建議及效益估算

對(duì)高耗能變壓器的淘汰更新改造方案要因地制宜，根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)條件采取不同的改造方案。單就更換高耗能變壓器而言，基本可分為以下兩種方案。

(1)方案一：對(duì)部分高耗能變壓器進(jìn)行集中配電改造

目前，油田企業(yè)機(jī)采系統(tǒng)供電方式大多為單井單變，相關(guān)供配電系統(tǒng)損耗高，變壓器負(fù)載率低，導(dǎo)致容量浪費(fèi)，供電方式不夠合理。方案一是對(duì)油井集中的生產(chǎn)區(qū)塊采用單臺(tái)變壓器供電，新建室內(nèi)集中配電裝置，由集中配電室分別向相關(guān)油井供電，同時(shí)匹配相應(yīng)的節(jié)能電機(jī)。該方式可以有效降低變壓器總?cè)萘颗c系統(tǒng)損耗，提高變壓器負(fù)荷率，提高供配電系統(tǒng)安全可靠度，便于供配電系統(tǒng)日常維護(hù)，降低維修運(yùn)行成本，減少投資和向電網(wǎng)繳納的變壓器基本容量費(fèi)等。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，中石化股份公司油田企業(yè)約有28%左右的高耗能變壓器適于進(jìn)行集中配電改造，主要集中在中原、河南、江漢三家企業(yè)以及勝利油田黃河北的部分油區(qū)。

該方案預(yù)計(jì)投資1.2億元，綜合投資回收期在3.1～4.0年。

（2）方案二：?jiǎn)闻_(tái)更新改造

該方案主要針對(duì)機(jī)采井井距較大，不適用集中供配電的區(qū)域，以及計(jì)量站、注水站、聯(lián)合站等生產(chǎn)站點(diǎn)的高耗能變壓器，用新型S11節(jié)能變壓器進(jìn)行單臺(tái)更新。該方案改造的高耗能變壓器約占總量的72%，預(yù)計(jì)投資1.6億元，考慮其間接經(jīng)濟(jì)效益，投資回收期在4.0～5.3年。此外，對(duì)于單井單變的機(jī)采系統(tǒng)，宜采用“自動(dòng)調(diào)壓變壓器加永磁電機(jī)”的系統(tǒng)改造方式，該方式會(huì)造成投資額略有增加，但投資回收期可減少0.8～1.5年。

以勝利油田為例，對(duì)其更新改造效益估算為：預(yù)計(jì)投資1.54億元，其中，更新S7以前型號(hào)變壓器1230臺(tái)，總?cè)萘?3.35萬(wàn)kVA，估算資金0.4億元；更新S7型號(hào)系列變壓器4646臺(tái)，總?cè)萘?5.71萬(wàn)kVA，估算資金1.14億元。經(jīng)濟(jì)效益：每年節(jié)電2471萬(wàn)元（4752萬(wàn)kWh/a×0.52元/kWh=2471萬(wàn)元/a）。投資回收期：5.0年。