油田電網節能降損無功優化技術

摘要：本文概述了油田電網網損原因及減損措施，隨后對電網無功優化補償進行了分析，并探討了四種無功優化補償的方案，對每種補償方案的優缺點和實施中的注意事項進行了說明。最后指出了油田企業在實際操作中應該注意的問題。

關鍵詞：節能降損 無功補償 隨機補償 集中補償

中圖分類號：TM714.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)02(b)-0081-01

目前，我國的輸電線損率比國際先進技術電力公司的約高2％～3％，由此損失的電量高達450億千瓦時，幾乎是我國一個中部省份壘年的用電量了。每年由此產生的電力線損經濟損失高達近百億元人民幣。

油田企業，電網結構每年都有大量的電能損失，嚴重影響著企業的經濟效益，特別是一些處于開采中后期的油田，電網的網損管理滯后，綜合網損更大。電網的功率因數和電壓的降低，還直接影響原油的產量。因此，對油田網損進行分析研究，采取有效的降低損耗的措施.對油田企業的生存和發展具有十分重要的意義。

1油田電網網損的原因

電能在輸電線路的傳輸過程中造成的能量損失稱為線損。電力網絡中變壓器等其他輸變電設備也會產生電能的損耗，電力網絡中的損耗(包括線損)統稱為網損。處于開采中后期的油田企業，電網由油田建設初期的小范圍、輕負荷發展到目前的大范圍、重負荷，配電線路呈自由輻射式發展，幾乎都出現了變壓器過負荷、輸電半徑過大、線路輸送能力偏低、電壓質量過差及電網結構脆弱等現象。

2油田電網網損減少措施

針對油田電網網損的原因，一般而言，減少線損、提高電路傳輸的效率，從以下幾個方面考慮：

(1)提高電力系統的電壓等級；

(2)線路中潮流分布合理，減少線路上無功功率的流動；

(3)選用合理的導線材料和截面；

(4)采用無功補償裝置，提高功率因數。

無功功率是由于電網中大量非線性負荷的存在，線路電壓與線路電流在相位上有一個角度差。電力系統中無功消耗來自兩個方面，一是輸電系統自身吸收的無功，另一個方面是負荷消耗的無功。在高壓輸電網中，由于輸電設備在輸送電能的時候要吸收一定量的無功功率，為了提高線路的輸送容量和系統的穩定性，都會對這部分無功進行補償。而負荷吸收的無功功率主要是大量的非線性負荷和感性負荷消耗的無功。

隨著油田電網容量的增加，對電網無功的要求與日俱增，無功電能如果得不到及時地補償，配電線路的功率因數就低。因此，下文將對配電網的無功優化補償進行探討。

3無功優化補償

無功優化補償問題分為兩部分，即無功規劃和補償方式。

隨著電網信息技術的發展，無功規劃已由原來的靜止的計劃性規劃轉變為當前的動態規劃，即無功優化規劃。無功優化規劃的目的是確定電網中無功設備的安裝地點、容量和類型，使規劃內投資及運行費用的總和最小。無功優化規劃需要從全局出發，合理安排系統各點的無功補償容量，使整個電網的損耗最小，電壓最穩。由于電網的負荷是時時變動的，因此補償的容量也應該是時時變動的。 補償方式指的是補償系統設備的功能原理及設備本身的軟件技術理論。早期的系統補償主要是利用三相電容器、調相機等設備對電網的三相基波進行無功補償。近年來隨著電力負荷的多樣性發展，電網中出現了諸如三相功率不平衡和諧波等復雜問題，因此，補償方式也出現了多種形式的新技術，如經典法、非線性規劃法、動態規劃法和遺傳算法等。

4油田無功優化補償方案

在電能傳輸過程中，必須保持有功功率和無功功率平衡，可行的辦法就是在需要無功補償的地方裝設無功補償裝置，即理想的狀態是百分百進行就地無功補償。但所有負荷全部就地補償既沒有必要，也難以實現。油田電網合適的無功優化補償方案主要有：

4.1隨機補償

也稱為用戶終端分散補償或就地補償，是把電容器直接接到單臺發動機的同一電氣回路中，用同一開關和交流接觸器控制，同時投入和斷開。這種優化補償方式因為補償裝置距離負荷盒近，補償效果好。但對于容量較小、負荷率較小或變載運行的電動機，存在安裝不方便、投資大及管理不便等缺點。

4.2低壓集中補償

低壓集中補償也稱為隨器補償。該方法將低壓電容器通過保險接在配電變壓器的0.4kV側進行集中補償。具體實施中分為動態無功補償(跟蹤補償)和固定補償兩種模式。根據用戶負荷水平的波動，投入相應數量的電容器進行跟蹤補償。主要目的是提高0.4kV母線的功率因數。

4.3桿上無功補償方式

桿上無功補償一般是將并聯電容器安裝在架空線路的桿塔上進行無功補償，以提高配電網功率因數，達到降損升壓的目的。但由于桿上安裝的并聯電容器遠離變電站，存在保護上配置難、維修工作量大、受環境和空間條件限制等問題。因此，桿上無功優化應結合實際工程要求進行：

(1)補償點不宜過多。1條配電線路上宜采用單點補償。對于油區配電線路，應在幾臺油井變壓器集中的配電線路上進行補償，不宜在單臺變壓器高壓側進行補償。

(2)控制方式從簡。桿上補償不設分組投切。

(3)補償容量不宜過大。重載時補償后功率因數不應超過0.95，輕載時功率因數在1以內。否則，補償容量太大將導致配電線路在輕載時的過電壓和過補償現象。

(4)接線宜簡單。最好是每相只采用一臺電容器裝置，以降低設備的故障率。

(5)保護方式要簡化。采用熔斷器和氧化鋅避雷器分別作為過電流和過電壓保護。

(6)防止電容器安裝后產生諧振。

桿上無功補償具有投資少、回收快、補償效率高、便于管理和維護等優點，適合功率因數較低且負荷較重的長配電線路。

4.4油田變電站集中補償

在二次降壓變電站進行集中補償，能夠平衡輸電網的無功功率。補償裝置可以是并聯電容器或同步調相機，也可以是靜止補償器。這些裝置一般連接在變電站的10(6)kv母線上，具有管理容易、維修方便等優點。但這種補償方式對10(6)kV配電網的降損不起作用。

5結語

本文對油田電網網損原因及減損措施進行了探討，重點對無功優化補償進行了分析。目前，無功優化補償技術尚處于發展中，在實際應用中，有些油田企業用電只注重滿足供電公司對功率因數的要求，忽略了企業內部的功率因數，或者只注重供電電壓水平，對諧波限制不夠重視。要有效實現減損、提高供電質量，必須從企業內部出發，綜合考慮油田電網的特點，確定油田電網的補償方式，最優化補償容量和補償地點，實現效益最大化。

參考文獻

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