喇嘛甸油田配電網運行優化潛力分析及對策

王久洋 李慶梅（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

喇嘛甸油田配電網運行優化潛力分析及對策

王久洋 李慶梅（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

喇嘛甸油田23座變電所共轄176條6 kV配電線路，存在線路過長、功率因數低而導致電能浪費的現象。通過線路優化調整、變壓器合理匹配、線路分段運行、補償及配套節能措施，縮短了供電半徑，減少了線路壓降，提高了線路功率因數，線路損耗明顯降低。措施實施后，預計可節電7 990×104kW·h，可實現喇嘛甸油田6 kV配電網的優化運行。

配電網 運行優化 變壓器

截至2010年10月底，喇嘛甸油田有23座變電所，供配電能力39.72×104kVA，運行負荷率為51.83%。所轄6 kV配電線路176條，線路長1 470 km，為47座轉油站、23座污水站、43座注入站、3座配置站、4 021口油井提供配電電源?？傔\行電流為6 488 A，6 kV線路年消耗電量6.2×108kW·h，全廠電量以11.8×108kW·h計，占全廠總用電負荷的52.5%。

隨著產能區塊的逐年開發，新增用電負荷逐年遞增，到2017年，預計每年將新增產液量349×104t，新增各類站庫14座，新增油水井354口，新增用電負荷4 580×104kW·h，節能降耗形勢日趨嚴峻。因此，挖掘喇嘛甸油田6 kV配電網節電潛力，提高線路功率因數，降低線路損耗，優化6 kV配電網運行，對實現全廠持續穩產400×104t的近期目標至關重要。

1 6 kV配電網運行優化

1.1 節能潛力分析

目前，喇嘛甸油田6 kV配電網線路按變電所供電方式分為136條，線路上共有變壓器4 153臺，變壓器平均負載率為30.3%，S7及以前系列的變壓器共計1 971臺。對喇嘛甸油田6 kV配電網的線路長度、所帶負荷、運行電流以及有功無功電量的調查分析見表1，發現6 kV配電網部分線路過長、功率因數低于0.9的國家標準，造成電能浪費。

表1 6 kV配電網線路分配運行

1.2 對策

針對喇嘛甸油田6 kV配電網存在的變壓器負載率偏低、線路過長、功率因數低等現象，制定如下優化線路運行的節能措施：

◇對S7及以前系列的變壓器共計1 971臺進行更換，并對更換后的高耗能變壓器進行節能改造；

◇對4 153臺井用變壓器進行合理匹配，提高變壓器的實際負載率，使變壓器運行在40%～75%的經濟運行區間；

◇在功率因數小于0.9的22條線路上安裝高壓無功補償裝置，將線路功率因數提高到0.9以上；

◇在長度10 km以上、電流為70～120 A的31條線路上加裝真空斷路器，線路實施分段運行模式；

◇對電流在120 A以上的7條線路實施優化調整改造，改造后實施分段運行模式。

1.3 節能潛力預測

根據喇嘛甸油田6 kV線路現狀調查分析及制定的優化對策，從變壓器合理匹配、提高線路功率因數和線路優化調整等三個方面挖掘6 kV配電網節能潛力。1.3.1 變壓器合理匹配

（1）更新改造高耗能變壓器。對S7及以前系列的變壓器共計1 971臺進行更換，并對更換后的高耗能變壓器進行節能改造，實施后預計年節電1 760×104kW·h。

（2）對距變壓器60 m范圍內的多口油井實施一變多井技術。喇嘛甸油田現有油井4 021口，到2017年將達到6 041口，井距將縮減至100 m以內，預計有近2 000口油井可實施一變多井，可降低配電容量6.3×104kVA，預計年節電1 780×104kW·h。

（3）變壓器經濟運行。對4 153臺井站用變壓器進行合理匹配，提高變壓器的實際負載率，使變壓器運行在40%～75%的經濟運行區間內?？山档团潆娙萘?.87×104kVA，預計年節電1 900×104kW·h。

合計可降低配電容量13.17×104kVA，預計年節電5 440×104kW·h。

1.3.2 提高線路功率因數

采用單井變臺高壓側安裝電容器、線路安裝動態補償裝置及應用補償型節能變壓器等提高功率因數的組合節電措施，對功率因數小于0.9的22條線路實施線路無功補償，安裝電容器1.02×104kvar，提高線路功率因數至0.9以上。預計年節電880×104kW·h。

1.3.3 線路優化調整

對長度在10 km以上、電流在70～120 A的31條線路加裝真空斷路器，并對線路實施分段運行模式。預計年節電1 360×104kW·h。

對電流在120 A以上的7條線路實施優化調整改造，改造后實施分段運行模式。線路壓降控制在6 kV標稱電壓的-5%以內，預計年節電310×104kW·h。

全部實施后預計年節電7 990×104kW·h。

2 節能措施

2.1 變壓器合理匹配技術

2.1.1 更換高耗能變壓器

目前，在喇嘛甸油田大量使用的S7系列變壓器，作為全國第一代節能變壓器，在1998年被列入國家第十七批淘汰落后機電產品名錄，并推薦更新為S9及以上系列配電變壓器。在油田應用的節能變壓器主要有S9、RS9、S11、SH11等系列節能變壓器。SH11系列非晶合金節能變壓器由于能耗少、節能效果好而被普遍采用。

幾年來，S7及以前系列的高耗能變壓器更換為SH11系列非晶合金變壓器共計210臺,累計節電187×104kW·h。

2.1.2 實施一變多井變壓器匹配技術

《供配電系統設計規范》規定：正常運行情況下，電動機端子處的電壓偏差允許值為±5%；供配電系統的設計為減小電壓偏差，應降低系統阻抗[1]。油井變壓器低壓側輸出電壓為400 V，電動機額定電壓380 V。電動機的實際有功功率為10～20 kW，以35 mm2鋁芯電纜計，當電纜長度為60 m時，電壓為382～364 V，即電壓降為1%～-4.2%，滿足電動機正常運行要求。因此，確定為距變臺60 m范圍內的多口油井選用1臺變壓器，為其供電。

幾年來，先后實施一變多井節能技術251套。合并、拆除、少建變臺254座，節省變壓器254臺，見表2，降低配電容量7 900 kVA，累計節電223×104kW·h。

表2 一變多井應用一覽表

2.1.3 變壓器經濟運行技術

目前，喇嘛甸油田現有井用變壓器3 919臺，平均單臺變壓器容量為69.5 kVA，單井電動機平均運行功率為15.8 kW，變壓器平均負載率為30.3%。結合油井電動機運行現狀及最大工作參數，確定變壓器與電動機合理匹配的原則是：選用變壓器的容量應為實際運行電動機額定功率的0.9～1.1倍。

依據變壓器與電動機合理匹配原則，全廠合理匹配變壓器587臺，降低變壓器容量1.76×104kVA，累計節電229×104kW·h。

以上三項節能措施，累計降低配電容量2.55×104kVA，節電639×104kW·h。

2.2 應用組合節能技術提高線路功率因數

根據國家電網要求，當6 kV及以上供配電線路自然功率因數在0.9以下時，應進行人工無功補償。提高線路的功率因數應遵循以下原則：集中補償與分散補償相結合，以分散補償為主；高壓補償與低壓補償相結合，以低壓補償為主；調壓與降損相結合，以降損為主。實施組合節能技術，提高線路功率因數。

2.2.1 實施線路高壓單井無功補償技術

由于喇嘛甸油田井用變壓器平均負載率為30.3%，單井電動機平均運行功率為15.8 kW，為避免在單井實施無功補償時造成線路過補償現象，根據圖集電-16189單井變臺安裝高壓電容器的要求，結合現場實際，確定了全廠單井變臺安裝的高壓電容器容量，見表3。

表3 單井變臺電容器的容量

在11條線路的120口井實施高壓無功補償3 000 kvar。累計節電259×104kW·h。

2.2.2 線路動態無功補償技術

依據集中補償與分散補償相結合，以分散補償主的補償原則，在全廠15條6 kV線路上安裝動態無功補償裝置15套，見表4。作為高壓分散無功補償技術的配套節能技術，提高了原有線路的功率因數。累計安裝容量1 500 kvar，累計節電91×104kW·h。

以喇一變150線6127—喇十八變喇一聯絡線為例，線路長11 km，有34座油井變臺，帶5-6#注入站和喇111轉油站，通過油井變臺高壓側安裝靜態補償電容器，線路功率因數為0.893，線路運行電流120 A，有功負荷為915 kW，動態無功補償容量100 kvar，功率因數提高到0.93。

2.2.3 井用變壓器無功補償技術

依據高壓補償與低壓補償相結合，以低壓補償為主的原則，在更換和應用的377臺新型節能變壓器低壓側安裝了補償電容器，見表5，對變壓器無功損耗進行就地補償，減少經變壓器傳輸的無功量，降低變壓器的運行電流和負載損耗。累計安裝容量為1.51×104kVA，配備電容器3 100 kvar，累計節電268×104kW·h。

以上三項節能措施，累計安裝容量7 600 kvar，節電618×104kW·h。

2.3 線路優化運行技術

喇嘛甸油田6 kV線路總長1 470 km，平均每條運行線路長10.8 km。變電所出線側電壓為6.3 kV，線路電壓損失控制在-5%以內，線路終端電壓為5.7 kV。線路導線采用LJ-120鋁絞線，若線路功率因數按0.9計，線路運行電流應控制在70.1 A以下。因此，考慮到線路的擴展裕量及線路優化運行后重新劃分，長度超過10 km、電流在70～120 A的線路為較重負荷線路，電流在120 A以上的線路為超重負荷線路。為此，對喇嘛甸油田重負荷線路實施了優化運行節能技術。

表4 6 kV線路動態補償容量

表5 節能變壓器配備電容器的容量

6 kV配電線路優化運行20條。針對長度超過10 km、電流在70～120 A的20條線路，加裝真空斷路器，并分段運行。電壓降均控制在-5%以內，累計節電876×104kW·h。

6 kV線路負荷調整2條。對喇Ⅱ-1變喇八排線、喇Ⅱ-1變鉆井線進行優化調整改造。改造后喇Ⅱ-1變喇八排線帶有18口井和3座站，喇Ⅱ-1變鉆井線帶有36口井，線路供電半徑平均縮短了3.2km，降低了線路損耗。拆除交叉跨越線路2處，低洼地帶線路30檔，見表6。累計節電88×104kW·h。

表6 負荷調整對比統計

上述配電網線路優化運行節能措施實施后，綜合節電2 221×104kW·h。

3 結論與認識

（1）變壓器作為6 kV配電網主要能耗節點，鑒于存在投資大、數量多、投資回收期長等缺點，在應用變壓器合理匹配技術時，應結合產能和改造等工程項目優先實施一變多井技術，逐年更換淘汰高耗能變壓器，并嚴格控制變壓器運行在40%～75%的經濟區間內。

（2）無功補償節能技術作為提高線路功率因數的最有效手段，由于具有投資少、節能效果顯著、投資回收期短等優點，應作為主導節能技術優先考慮，對配電網進行全面實施，并加大維護和管理力度。

（3）對于長度超過10 km的線路，應在線路適當位置加裝真空斷路器，由線路兩側的變電所分別供電，達到降低線路運行電流和線路電壓損失的目的；對于運行電流大于120 A的6 kV線路，應通過線路調整改造、分段運行等技術和管理手段，降低線路負荷，將線路電壓損失控制在5%以內。

[1]中華人民共和國機械工業部.GB 50052-1995供配電系統設計規范[S].北京：中國建設出版社,1995.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.02.003

2011-2-12）

王久洋，2008年畢業于東北林業大學，助理經濟師，從事電力生產運行管理工作，E-mail:wangjiuyang@petrochina.com.cn，地址：大慶油田有限責任公司第六采油廠生產運行部，163114。