無功補(bǔ)償在油田配電系統(tǒng)的應(yīng)用

張雪（大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠規(guī)劃設(shè)計研究所）

無功補(bǔ)償在油田配電系統(tǒng)的應(yīng)用

張雪（大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠規(guī)劃設(shè)計研究所）

在現(xiàn)有的油田供電系統(tǒng)中，大量的無功功率不僅引起電網(wǎng)的有功損耗，也會由于無功電流流過線路而造成電壓降低，影響供電質(zhì)量。采用無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)功率因數(shù)，不僅可以減少線路壓降還可以提高系統(tǒng)供電裕量。某采油廠將10（6）kV、功率因數(shù)在0.9以下的線路，保留已建固定補(bǔ)償裝置基礎(chǔ)上，安裝高壓無功自動補(bǔ)償裝置，以達(dá)到有效提高線路功率因數(shù)。

配電系統(tǒng) 無功補(bǔ)償 節(jié)能 降壓

1 問題的提出

油田地域面積廣，部分線路供電半徑長，功率因數(shù)越低，線損越大，線路壓降越大。目前某采油廠10（6）kV線路共76條，功率因數(shù)在0.9以下的有17條。

電網(wǎng)輸出的功率包括有功功率和無功功率。有功功率是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、光能、熱能等的電功率。無功功率是指在感性負(fù)載中建立和維持磁場的電功率。功率因數(shù)是反映電源輸出的功率被有效利用的程度，越大越好。

油田負(fù)載大部分都是抽油機(jī)、泵用電動機(jī)等感性負(fù)載，在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場。無功功率反映了具有儲能的元件與其外部交換能量的規(guī)模，“無功”意味著“交換而不消耗”，不能理解為“無用”。但這些無功都需要通過供電線路輸送，如果線路很長就會增加線損同時電壓也降低，使電動機(jī)不能在額定電壓下工作，嚴(yán)重影響工作效率，所以要對輸電線路進(jìn)行有效的無功補(bǔ)償。

2 無功補(bǔ)償?shù)淖饔?/h2>

1）減少由于無功功率在電路內(nèi)往返傳輸過程中引起的電能損失。

線損減少率為

式中：

ΔP1——功率因數(shù)為0.6～0.8時的有功功率損耗，kW；

ΔP2——功率因數(shù)為0.9～0.95時的有功功率損耗，kW；

ΔP——線損減少率，%。

經(jīng)計算線損降低21%～60%，節(jié)能效果明顯。

采油廠針對功率因數(shù)在0.9以下10（6）kV線路，選功率因數(shù)小、有功功率大、無功功率大及供電半徑長的線路，安裝高壓無功自動補(bǔ)償裝置14套。安裝后功率因數(shù)均達(dá)到0.9（表1）以上，年節(jié)電約66.2×104kWh。

2）減少由于無功功率在電路內(nèi)往返傳輸過程中引起的電壓損失。線路電壓降與功率因數(shù)成反比，功率因數(shù)越低，功率因數(shù)角的正切值越大，線路壓降越大，將直接影響抽油機(jī)負(fù)載的正常運(yùn)行。

3）提高設(shè)備利用率。以某轉(zhuǎn)油注水站為例，計算無功補(bǔ)償前后站用負(fù)荷變化。由表2可知，低壓380 V側(cè)采用336 kvar無功電容補(bǔ)償可使功率因數(shù)由原來的0.8增加到0.96。如果不采用無功補(bǔ)償，二級負(fù)荷的計算負(fù)荷為744 kW，需采用1000 kVA變壓器2臺。采用無功補(bǔ)償后，二級負(fù)荷的計算負(fù)荷為620 kW，選用2臺800 kVA變壓器即能滿足要求，這既減少設(shè)備投資，又提高發(fā)輸變電設(shè)備的利用率。

表1 10 kV線路上安裝高壓無功自動補(bǔ)償裝置前后情況

表2 某轉(zhuǎn)油注水站負(fù)荷計算

3 無功補(bǔ)償方式

無功補(bǔ)償?shù)幕驹砭褪窃谕浑娐废到y(tǒng)中，把容性負(fù)荷與感性負(fù)荷并聯(lián)運(yùn)行，兩者的電流方向相反，相互抵消，能量在兩者之間互相轉(zhuǎn)換。一般要求10（6）kV及以下線路功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上，不滿足要求時，應(yīng)裝設(shè)無功功率補(bǔ)償設(shè)備。

油田配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式主要有變電站集中補(bǔ)償、配電線路分散補(bǔ)償、配電站低壓就地補(bǔ)償3種方式。

對于具有3種無功補(bǔ)償?shù)木W(wǎng)絡(luò)，應(yīng)優(yōu)先運(yùn)用負(fù)荷終端側(cè)的無功補(bǔ)償，其次是6 kV或10 kV線路上的無功補(bǔ)償，最后是35 kV變電所內(nèi)的無功補(bǔ)償。

在采油廠10（6）kV線路上，通常采用固定容量補(bǔ)償裝置，該補(bǔ)償方式難以適應(yīng)線路負(fù)載的變化，易造成線路的過補(bǔ)或者欠補(bǔ)。高壓無功自動補(bǔ)償裝置由微電腦控制，采用無功功率取樣，自動跟蹤投切電容器。采用固定補(bǔ)償與自動補(bǔ)償相結(jié)合的方式，既達(dá)到提高功率因數(shù)的目的，又能減少投資。針對采油廠10（6）kV、功率因數(shù)在0.9以下的線路，保留已建固定補(bǔ)償裝置基礎(chǔ)上，安裝高壓無功自動補(bǔ)償裝置，可有效提高功率因數(shù)。

電網(wǎng)無功補(bǔ)償可大大降低無功功率，提高網(wǎng)絡(luò)電壓，減少電能損耗，增加供電設(shè)備的輸出能力，減少設(shè)備投資。結(jié)合實際情況，將高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償相結(jié)合，固定補(bǔ)償與自動補(bǔ)償相結(jié)合的方式，合理優(yōu)化電網(wǎng)，從而達(dá)到節(jié)能增效。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.007.008

2015-01-20）

張雪，工程師，2006年畢業(yè)于四川大學(xué)（電氣工程及其自動化專業(yè)），從事供配電設(shè)計工作，E-mail：zhangxue205@163.com，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第九采油廠規(guī)劃設(shè)計研究所，163000。