靜止無功補償技術在油田6kV配電線路上的應用

陳學梅 趙智 李紅艷 陳津剛 李子鋒

（大港油田公司 天津 300280）

1 問題的提出

大港油田生產配網以6KV架空線路為主,線路普遍存在距離長、分支多、負荷分散的特點，單條生產線路上帶有大量的6kV配電變壓器，配電變壓器又帶有大量的油井、注水泵、外輸泵類感性負荷，受負荷性質及線路特點等客觀因素影響，低壓就地無功補償不能滿足無功補償的需求，6KV線路上的合理的無功補償措施必不可少。

目前，油田6KV生產線路的無功補償主要采取固定電容補償方式，根據線路的長短、負荷分布及負荷輕重，補償點和容量有所不同。據統計，油田94條生產配電線路，平均每條6KV配電線路補償點數3處，單條線路平均補償容量560kVar。固定電容補償方式接線簡單、設備少、投資小，對線路的經濟運行發揮了不小的作用，但在實際運行中存在以下問題：

1.1 電容器的投切需要人工操作進行，跌落式熔斷器作為其投切和保護的設備，在投切時不可避免會對線路產生較大的沖擊，容易引發線路故障，同時操作人員的安全風險也較大，因此，實際電容的投切往往只能在在線路停電的情況下進行。

1.2 由于油井生產方式、注水量調整等原因，線路上的負荷的大小在一段時間后會發生變化，無功的需求量也隨之發生變化。而電力管理人員不能及時掌握變化情況，導致線路出現過補償或欠補償情況。過補償造成無功潮流反送電網，輕則影響電網經濟運行，重則給電網安全運行造成危害；欠補償造成線路功率因數不達標，影響線路的經濟運行。

1.3 隨著低壓、中壓變頻類諧波源設備的大量使用，6kV線路上有一定量的諧波存在，電容器有發生并聯諧振，放大諧波的危險。

為解決上述問題，提高6KV線路運行的經濟性及可靠性，我們開展了靜止無功補償技術的應用研究。

2 靜止無功補償技術（SVG）

靜止無功補償技術（SVG）是將電壓型變流器通過電抗器并聯在電網上，通過適當地調節變流器交流側輸出電壓的相位和幅值，使其吸收或發出滿足要求的可連續調節的無功電流。其特點是：

2.1 雙向連續調節無功功率輸出，不會造成補償點無功的過補及欠補；

2.2 響應速度快，時間≤10ms；

2.3 補償器無功輸出受接入點電壓影響小；

2.4 補償時不會對電網造成沖擊。

靜態無功發生器SVG并接在高壓電網上，有直掛式和降壓式兩種，其中直掛式由多個IGBT鏈接單元串聯后直接接在高壓母線上,由于IGBT管數多，控制相對復雜。因此，我們選擇了降壓式結構，其結構示意圖如下：

圖1 SVG結構原理圖

由于6KV架空線路在野外，運行環境惡劣，SVG采用了預裝式箱體結構，確保設備可靠運行。

圖2 預裝式箱體SVG

3 靜止無功補償技術（SVG）的現場應用

結合生產實際,我們先后在板1719線、孔1018線、羊520線路上進行了SVG技術的現場應用。

3.1 SVG實施前線路運行情況

線路負荷及補償現狀見表1。

表1 6k V線路運行情況

對“大港油田電網運行參數及計量共享系統”的6KV線路出口監測數據進行統計分析，結果表明：

在線路上負荷發生變動時，線路的無功補償無法達到0.9的考核目標，且均存在過補情況。

表2 線路無功補償監測情況

下面是8月4日-8月11日1719線路出口有功功率及功率因數的瞬時監測數據（每隔6小時1個點）。從下圖可以看出，當線路生產負荷（有功功率）發生變化時，無功補償不能達到0.9的補償要求。

3.2 SVG實施后線路運行情況

3.2.1 SVG補償方案

綜合考慮三條線路負荷及無功補償現狀，以及箱式結構SVG現場占地需要，確定三條線路上SVG補償方案如下：

a、板1719線路：67#桿附近安裝300kVar的SVG，同時根據目前負荷情況，切除3組補償電容。

b、孔1018線路：在孔1018線路在38#附近安裝300kVar的SVG，同時將43#桿處300kVar的電容組停用。

c、羊520線路：在520線路28#桿附近安裝150kVar的SVG，將31#桿90kVar補償電容停用。

3.2.2 SVG效果分析

將SVG的補償達到的功率因數設定在0.99，在運行一段時間后，我們對三條線路的運行情況進行了跟蹤分析：

（1）SVG技術應用后，解決了6KV配電線路存在的無功過補的問題，抑制了容性電流流往變電站，降低了由此造成的諧振幾率，線路運行可靠性提高。目前為止，三條線路沒有發生一次故障停電，由此帶來的經濟效益很可觀。

（2）SVG技術應用后，實現了線路的動態連續補償，將功率因數穩定在一個較高的水平。

表3 SVG投入后線路無功補償監測情況

以下是SVG投入后，1719線路功率因數穩定運行的曲線圖，從變電站監測線路運行曲線可以看出，1719線路有功功率一直在變化（其無功需求也應隨之變化），而其功率因數穩定保持在較高的運行水平。

圖5 1719線路有功功率變化曲線

圖6 1719線路功率因數變化曲線

（3）SVG技術應用后，在目前負荷及補償狀態下，有一定節電效果。SVG目前無功輸出還不到50%，從長期來看，負荷越重，變化范圍越大，節電效果會更好。

4 結論及建議

4.1 在油田三條6KV配電線路上應用SVG靜態無功自動補償技術，得出以下結論

4.1.1 SVG技術可以解決目前線路無功補償存在的過補問題，抑制容性電流進入變電站，降低諧振發生的幾率，有利于提高線路運行的可靠性。

4.1.2 SVG技術與固定補償技術相結合，可以將線路的運行功率因數控制在一個較高的水平，在降低線路損耗的同時，也降低了人工投切電容的工作量，減小了人工投切電容對電網的沖擊。

4.2 結合實際應用，同時給出以下建議

4.2.1 由于SVG靜態無功補償技術的成本高，建議在后端負荷偏重的長線路上加以應用，其節電效果會顯著得多。

4.2.2 建議在變電站內應用SVG技術，對于提高變電站的主變供電能力以及變電站系統運行的可靠性將發揮更明顯的作用。

4.2.3 由于SVG技術是一種電力電子技術，對環境的應用要求比較苛刻，因此，其在油田野外工況下使用的壽命及可靠性還有待于進一步跟蹤。