油田在役高耗能變壓器應用情況及改進建議

文 _ 王新燕 勝利油田技術檢測中心

油田在役高耗能變壓器應用情況及改進建議

文 _ 王新燕 勝利油田技術檢測中心

國家發展改革委早在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產品。然而目前，中石化油田企業（包括勝利、中原、河南、江漢、江蘇）S7型系列及S7以前型號的高耗能變壓器就有8804臺，占在役變壓器總數量的33.25%；其容量約168.28萬kVA，占總容量346.51萬kVA的48.56%。可見，高耗能變壓器在各油田企業還占有相當大的比例，這既不符合國家法律法規和節能政策，同時也增加了變壓器的各項損耗，影響了各油田企業的節能減排工作。因此，我們對各油田企業的高耗能變壓器作了調研分析并提出改進建議。

1 在役高耗能變壓器應用情況

1.1 S7以前型號變壓器

按技術參數水平劃分，S7以下系列變壓器屬最老的第一、二代產品，20世紀80年代后期即已屬于淘汰類型。第一代產品稱為熱軋硅鋼片變壓器，是五、六十年代按照JB500-64部頒標準生產，以仿蘇為主的老產品，相應的型號主要包括：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，其性能標準為JB1300～1301-73（1973年實施，所以又稱“73”標準），相應的產品有：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包括SL7型、S7型，屬于按照基礎標準GB1094.1～5-85和性能標準GB6451.1-85生產的第三代變壓器，但作為第二代向第三代的過渡產品，與S9、S11、S13等第三代變壓器的后繼型號和第四代非晶態變壓器相比較，其損耗高、效率低、性能差的缺點還是暴露無遺，國內生產廠家早已停產。

表1 江漢油田更換節能變壓器試驗數據對比

2 在役高耗能變壓器存在的問題

2.1 不符合國家及地方法規和政策

隨著有關部門和地方各級政府對重點耗能企業節能工作監督檢查力度的加大，繼續使用高耗能變壓器可能將會給油田企業帶來高額罰款，造成不必要的經濟損失。

例如，山東省人民政府已根據《國務院關于加強節能工作的決定》、《山東省能源條例》制定了《山東省超標準耗能加價管理辦法》，明確規定：“使用國家和省明令淘汰的用能設備的，由節能行政主管部門責令其停止使用，并按照不超過該設備原值的百分之五十處以罰款?！庇捎谠谟傻胤秸鲗У摹扒Ъ移髽I能源審計”中，各油田分公司高耗能設備臺賬基本已被相關行政管理部門掌握，因此，若油田企業所在各省市均出臺相似管理規定并強制執行，那么，僅勝利、中原、河南、江漢、江蘇五家油田分公司即面臨約5000萬元的罰金。

2.2 自身損耗大和能耗高

變壓器的自身損耗主要包括鐵損和銅損，即空載損耗和負載損耗。與S11型節能變壓器相比，S7型系列變壓器空載損耗平均高35%，負載損耗平均高25%，且S7以前型號變壓器損耗更高。按此測算，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，每年僅變壓器損耗電量就可降低近1億kWh（年運行時間取8400h，容量、負荷不變）。同時，高耗能變壓器與新型節能變壓器相比，在油田生產現場，其自身損耗更易受到電網質量、負荷率、安裝位置、運行環境等因素的影響，如電網電壓波動較大、三相負荷不平衡、負載波動、供電半徑不合理、持續高溫天氣等都會造成運行效率降低、損耗增高。

江漢油田分公司于2006年分別選取了四個負載率不同的區塊，將4臺SL型變壓器替換為同容量的S11型變壓器進行對比試驗，監測記錄顯示，更換后4臺總容量625kVA的變壓器后，年節約電量達3.73萬kWh。詳見表1。

2.3 影響系統節能改造效果

電力系統是油田企業生產的基礎。在役高耗能變壓器制約了供配電系統和注、采、輸系統節能改造的實施效果，尤其是對降低電力網損率和提高機采拖動電機效率影響較大。據中石化油田企業能源檢測中心測試報告顯示：與高耗能變壓器相比，新型節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的機采系統中，利用新型可自動調壓的節能型變壓器，機采井配電變壓器（一拖一）與拖動電機容量可在原有基礎上再下降2～3個等級，機采系統效率提高3%～8%。

2.4 存在較大運行隱患

在役高耗能變壓器存在使用時間長、老化嚴重，滲漏油現象普遍，介損值超標，絕緣水平逐年下降，故障率高等問題。容易導致突發性電氣事故；維修頻次多；維修工作難度大；維修費用高以及整體殘值低等現象，帶來了極大的生產運行風險和安全隱患。

3 對高耗能變壓器的改造建議及效益估算

對高耗能變壓器的淘汰更新改造方案要因地制宜，根據不同的現場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：對部分高耗能變壓器進行集中配電改造

目前，油田企業機采系統供電方式大多為單井單變，相關供配電系統損耗高，變壓器負載率低，導致容量浪費，供電方式不夠合理。方案一是對油井集中的生產區塊采用單臺變壓器供電，新建室內集中配電裝置，由集中配電室分別向相關油井供電，同時匹配相應的節能電機。該方式可以有效降低變壓器總容量與系統損耗，提高變壓器負荷率，提高供配電系統安全可靠度，便于供配電系統日常維護，降低維修運行成本，減少投資和向電網繳納的變壓器基本容量費等。

據統計，中石化股份公司油田企業約有28%左右的高耗能變壓器適于進行集中配電改造，主要集中在中原、河南、江漢三家企業以及勝利油田黃河北的部分油區。

該方案預計投資1.2億元，綜合投資回收期在3.1～4.0年。

（2）方案二：單臺更新改造

該方案主要針對機采井井距較大，不適用集中供配電的區域，以及計量站、注水站、聯合站等生產站點的高耗能變壓器，用新型S11節能變壓器進行單臺更新。該方案改造的高耗能變壓器約占總量的72%，預計投資1.6億元，考慮其間接經濟效益，投資回收期在4.0～5.3年。此外，對于單井單變的機采系統，宜采用“自動調壓變壓器加永磁電機”的系統改造方式，該方式會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，對其更新改造效益估算為：預計投資1.54億元，其中，更新S7以前型號變壓器1230臺，總容量23.35萬kVA，估算資金0.4億元；更新S7型號系列變壓器4646臺，總容量65.71萬kVA，估算資金1.14億元。經濟效益：每年節電2471萬元（4752萬kWh/a×0.52元/kWh=2471萬元/a）。投資回收期：5.0年。