油田電力系統節能降耗技術探討

【摘 要】油田電力系統由配電系統和用電設備組成，它是采油、輸油、注水等生產的動力保障，屬于二次能源。如何降低生產中的電能消耗，對于提高企業的經濟效益具有重要的意義。本文從配電網節電技術、配電設備的節電技術、其它節電技術三個方面進行節能降耗探討。

【關鍵詞】電力系統；無功補償；節能降耗；節能控制

節能降耗是提高企業經濟效益，增強企業競爭力的重要措施。石油企業是國民經濟的支柱產業，同時又是主要耗能行業之一。節能降耗，降低成本，提高效益，是目前各油田所面臨的一個重要問題。對油田企業來說，主要能源消耗品種為原油、天然氣、電、成品油等，其中電在總能耗中所占比例最大，達到48%左右，采油廠每年用電費用成本約占采油廠生產總成本的三分之一左右。為此，我們從電力系統安全生產運行和節能降耗工作為切入點，從強化科學管理和技術創新入手，積極推廣應用配電系統節能降耗新技術、新工藝，增強配電網抗擊自然災害的能力，提高電力系統安全、經濟、可靠運行水平，降低能耗。

一、華北油田采油二廠油田電力系統現狀

采油二廠電力系統承擔著岔河集、南孟龍虎莊、蘇橋、文安油田機械采油、注水、油氣集輸、加熱爐和鍋爐“五大”系統及全廠職工辦公用電的供給保障任務，現有6 kV配電線路其46條，其中架空線路24條，總長度273km，電纜線路22條，總長度9.8km。6 kV線路主要分布在岔河集、蘇橋油田，運行變壓器522臺，電動機690臺，其中節能變壓器434臺，容量30960KVA，非節能變壓器88臺，容量7040KVA。

2011年全廠總用電量達8312萬kW·h，較2010年用電增長220萬kW·h，較2009年增長667萬kW·h。用電成本約占全廠總成本的30%左右。從近幾年的用電統計結果來看，隨著老油田開發難度的逐年增大以及系統設備平均新度系數的降低，油田配電系統效率呈現下降趨勢，用電負荷存在著逐年增長的趨勢，如果不采取相應的有效措施.必將嚴重影響石油開發企業經濟效益的提高，制約油田持續穩定發展。

二、節能降耗技術在系統中的應用

（一）節能管理技術措施

1、加強用電管理工作，降低電量流失：為了加強用電管理，在調查研究的基礎上，按照用電負荷的實際情況將電力線路的用電管理責任劃分到各基層隊站，必須明確采油廠用電管理部門與各作業區管理責任界限，制定詳細的用電管理辦法和工作流程。

在內部用電管理上，將全部6kV線路用電量的綜合指標進行層層分解，實行日抄表、旬分析制度，對電量波動較大的線路立即查找原因。在職工辦公用電管理上，積極引導職工樹立資源節約意識，辦公室、員工宿舍所有用電設備下班時關閉電源，夏季空調運行控制在25℃左右，所有路燈、隊站院內照明燈安裝定時器，隨季節的變化調整照明時間，單井拉油點安裝太陽能照明、油罐加熱，杜絕長明燈、電加熱等現象的發生，從點滴細微處入手抓好節能管理工作。

在外部用電秩序的治理上，外部用電戶必須嚴格按照轉供電審批程序進行審批、備案、安裝計量、定時結算，同時盡量控制轉供用電戶的增加，加大對非法、違規用電現象的查處，取締非法用電點，收到了良好的控制效果。

2、做好削峰填谷用電管理工作：油田供電部門對用電單位每天分工業峰段、工業平段和工業谷段3個時段進行電價結算，2012年國家上調電價后，目前執行的價格是：工業峰段電價按每千瓦時0.8125元結算，工業平段電價按每千瓦時0.692元結算，工業谷段電價按每千瓦時0.579元結算。采油廠對各各注水泵站在滿足注水量的情況下，要盡量實行削峰填谷的運行管理方式。

3、配電設備減容：變壓器是油田內部供配電網中的主要設備，其電能損耗占企業內部供配電網損耗的50%～70%。合理選擇變壓器容量是確保油田供電系統安全經濟運行的關鍵。按照現行每l KVA容量每月收取容量費17.8元的電費標準，降低電費支出除應采取措施減少用電量外，更重要的是要降低配電變壓器總容量.以減少基本電費的支出。通過采取變壓器降低容量，閑置變壓器回收，季節性用電設備報暫停等措施。

4、加強對空調、計算機的使用管理：加強對空調、計算機的使用管理，對控制用電量的增長有很大作用。據統計，目前我廠有各種空調2000余臺，容量約3800kW，計算機 臺，通過采取制定空調器使用管理規定控制空調運行溫度，計算機在下班后必須關閉電源，加強監督管理和考核。

（二）節能技術措施：1、用新型節能變壓器替代高能耗變壓器、合理使用變壓器SII型變壓器是種新型的節能變壓器，是目前國內經濟技術指標先進的油浸式變壓囂。它與同容量的S7型變壓器相比，具有空載損耗少，負載損耗小和空載電流百分比小等優點，因此，在同樣的運行條件下。SII型節能變壓器比S7型變壓器更經濟實用。目前我廠推廣應用S9、SII型節能變壓器替代原來的S7變壓器共430臺。據統計，年節電量達100萬kWh。 SII型節能變壓器與S7型變壓器相比，同比節約電量達35%。根據生產的用電特點，隨各變壓器的負載率及時進行負荷調整，以確保變壓器運行在最佳負載狀態，使變壓器的三相負載力求平衡，如果三相負載不平衡，變壓器運行不僅降低出力，而且增加損耗。

2、完善高低壓計量系統：2008年，采油二廠建立了6KV線路自動抄表系統平臺，目前已經實現了對各條線路出口總表計量、各大站計量的自動抄取。為進行線路用電監察提供了條件。但還沒有建立油井單井計量系統。建議應用用電監控節能優化系統，對油井變壓器實施實時監測，高低壓計量分開，便于用電分析。對每臺變壓器的運行參數進行統計分析，提高電力計量的自動化水平，確保電網系統的安全經濟運行，其主要功能有：實時監測、定點監控、報表生成、超限報警、歷史數據查詢、數據發布、數據分析和參數設置。該系統主要由EDA9033E系列智能電量變送器和系統主站兩部分組成，EDA9033E系列智能電量變送器是一種智能型三相電參數數據綜合采集模塊，每臺變壓器上安裝一臺，能就地縣示也能遠程傳送數據，而系統主站采用輪巡方式對所屬變壓器進行監鍘，并將采集數據保存在數據庫中，它能實時檢鍘三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、各相有功功率、各相無功功率、正向有功電度、反向有功電度、正向無功電度、反向無功電度等電參數。

3、降低配電系統發熱線損：發熱是線損造成的最突出問題。 發熱的過程就是把電能轉化為熱能的過程，造成了電能的損失；發熱使導體溫度升高，促使絕緣材料加速老化，壽命縮短，絕緣程度降低，出現熱擊穿，引發配電系統事故，例如變壓器的絕緣材料在140℃21t寸的壽命降低率將是常規工作溫度（98℃）時的128倍。

發熱在接觸部分的影響最為明顯，配電網中相當多的故障是由接點處的電阻發熱引起的。一般接點處的接觸電阻往往大于兩端材料的電阻，即使在正常負荷電流情況下也會產生嚴重發熱，從而又加劇導體接觸電阻上升，產生惡性循環，最終導致接觸部分燒壞，引起故障。架空線路的壓接處與電力電纜的中間接頭處經常是事故多發點。

配電系統的線損沒有轉化為有用的能量而白白浪費，而且還要通過如通風、冷卻等方式對熱量進行散發，也需要電能。根據統計數據，一般配電網的線損率在3%t～2上，嚴重者可達到10%甚至更高。這不僅意味著電能的損失，更表現在一次能源的大量浪費以及對環境造成更多的污染。因此，配電系統的線損產生的經濟損失，體現在發、供、用電的各個環節。如果不采取措施降低配電系統的線損率，必然對國家能源利用、環境保護和企業的經濟效益產生不良影響，而且隨著電力需求的不斷增長，電量損失也會越來越大。每個用電企業都必須從大局出發，從技術上、管理上降低線損。

（三）對配電線路進行改造，擴大導線的載流水平

1、按導線截面的選擇原則，可以確定滿足要求的最小截面導線；但從長遠來看，選用最小截面導線并不經濟。如果把理論最小截面導線加大一到二級，線損下降所節省的費用，足可以在較短時間內把增加的投資收回。導線有功功率損耗：

Px=3IjsR0L×10-6（kW）

式中：Ijs—計算電流，A；

R0—導線電阻，12/km；

L—導線長度，m。

導線截面增加后，線損下降：

ΔPx=3IjsΔR0L×10-6（kW）

ΔWx=3IjsΔR0Lt×10-6（kWh）

式中：ΔPx—線損有功功率損耗下降值，kW；

ΔWx—線路有功電能損耗下降值，kWh；

ΔR0—線路電阻減少值，12/km；

t—線路運行小時數，h。

設每千瓦時電價為B元，兩相鄰截面電纜每米價格相差E元，則截面加大后，減少的線損電費M和增加的線路投資N各為：

M=ΔWx×B（元）

N=E×L（元）

若M=N，則節省電費與增加投資相等，可得：

t=E/3IjsΔR0B×10-6（h）

假設VV22-0.6/lkV四芯電纜埋地敷設，計算電流為環境溫度30℃時的相應載流量，截面加大后節電效果見下表：

以上的計算僅考慮線路的有功損耗，未考慮截面加大后溫升下降的影響。截面加大后線路無功損耗也會有所下降。

由于導線的使用年限一般在10年以上，加大截面節能降損所創造的經濟效益是十分顯著的。

2、減少接點數量，降低接觸電阻：在配電系統中，導體之間的連接普遍存在，連接點數量眾多，不僅成為系統中的安全薄弱環節，而且還是造成線損增加的重要因素。必須重視搭接處的施工工藝，保證導體接觸緊密，并可采用降阻劑，進一小降低接觸電阻。不同材料間的搭接尤其要注意。

（四）重視和合理進行無功補償：功率因數是反映電力用戶用電設備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項重要指標。無功功率對供、用電產生一定的不良影響，主要表現在：一是降低發電機有功輸出；二是降低輸、變電設備的供電能力；三是造成線路電壓損失增加和電能損耗的增大：四是造成低功率因數運行和電壓下降，使電氣設備容量得不到充分發揮，降低了設備的實際工作容量。

我廠由于無功補償量不足，.全廠24條6KV架空線路平均功率因數僅為0.605。為提高電網功率因數，在電網中應用無功優化補償技術，根據電網中無功負荷和無功分布情況，按照“總體平衡與局部平衡相結合；分散補償與集中補償相結合，以分散補償為主；降損與調壓相結合，以降損為主”的原則，合理選擇無功補償設備和確定補償容量的分布，及時調配補償容量，實行動態跟蹤分析，降低電能損耗。

運行中的變壓器，其消耗的無功功率是消耗的有功功率的幾倍至幾十倍。無功電量在電網中的傳輸中造成大量的有功損耗。一般的配電網中，無功補償裝量安裝在變壓器的低壓側400V系統中，通常認為將負載功率因數補償到0.9-0.95已是到位，而忽視了對變壓器的無功補償，即對6kV高壓側的補償。

合理地選擇無功補償方式、補償點及補償容量，能有效地穩定系統的電壓水平，避免大量的無功通過線路遠距離傳輸而造成有功網損。對配電網的電容器無功補償，通常采取集中、分散、就地相結合的方式；電容器自動投切的方式可按母線電壓的高低、無功功率的方向、功率因數大小、負載電流的大小、晝夜時間劃分進行，具體選擇要根據負荷用電特征來確定并需注意以下問題：

裝設并聯電容器后，系統的諧波阻抗發生了變化，對特定頻率的諧波會起到放大作用，不僅對電容器壽命產生影響，而且會使系統諧波干擾更加嚴重。因此有較大諧波干擾而又需補償無功的地點應考慮增加濾波裝置。

三、結束語

通過節能降耗技術在油田配電系統中的應用，大大提高了油田配電自動化技術水平，提高了油田電網安全生產運行系數和工作可靠性，提高了電網供電能力和供電質量，降低了線路損耗，取得了良好的節能降耗效果，具有顯著的經濟效益和社會效益。

【參考文獻】

[1]無功補償崗位培訓教材 水利水電出版社

[2]節能系統技術 化學工業出版社

[3]配電系統節能技術 中國電力出版社