無功補償技術(shù)在油田生產(chǎn)井的應(yīng)用分析

田利龍　（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

?

無功補償技術(shù)在油田生產(chǎn)井的應(yīng)用分析

田利龍（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

隨著抽油機使用年限不斷增長，部分電器設(shè)備老化、破損、補償容器損壞，造成抽油機系統(tǒng)普遍存在效率低、能耗大的問題。伴隨二、三次采油的開發(fā)，機采井數(shù)量的增加，使6 kV線路用電量負荷不斷增加，線路損耗不斷上升，用電設(shè)備的功率因數(shù)不斷降低，改善企業(yè)用電設(shè)備電能使用率（功率因數(shù)）是企業(yè)節(jié)能減排的重要課題，結(jié)合更換節(jié)能設(shè)備和供電線路能耗兩個方面的分析，解決采油隊無功補償存在的問題，為節(jié)能減排提供方向、實現(xiàn)企業(yè)效益最大化。

無功功率；有功功率；補償；功率因數(shù)；節(jié)能設(shè)備

1　無功補償節(jié)能原理

機采井（抽油機、電泵、螺桿泵）使用的變壓器等都是根據(jù)電磁感應(yīng)的原理感應(yīng)工作元件，是將電能轉(zhuǎn)化為機械能來實現(xiàn)生產(chǎn)需要的。三相交流電源向用電設(shè)備提供的功率有2種：一種是有功功率，是指交流電能轉(zhuǎn)換機械能不可逆轉(zhuǎn)的有效工作能力，其值越接近用電設(shè)備銘牌標識功率越好。另一種是無功功率，是指在交流電源與感性（容性）負載之間交替往返可逆轉(zhuǎn)換能量的功率，其值越小越好。

三項交流電源發(fā)出的總功率［1］，即視在功率、有功功率和無功功率之間的關(guān)系為

式中：

S——視在功率，kVA；

P——有功功率，kW；

Q——無功功率，kvar；

cosφ——功率因數(shù)。

功率因數(shù)是反映用電設(shè)備將電能轉(zhuǎn)化其他形式能的能力，如果功率因數(shù)低，則要求流過電器設(shè)備的電流增加，從而損耗越多的無功功率。所以提高用電設(shè)備的功率因數(shù)，可以充分發(fā)揮設(shè)備的利用率，減少電能損耗，改善電壓質(zhì)量，提高電源供電能力，達到節(jié)約用電的目的。提高功率因數(shù)的主要途徑就是增加電容補償，也就是無功補償。

2　提高功率因數(shù)途徑

1）對電泵井控制柜進行了更換，由普通型更換三項補償型控制柜，其優(yōu)點是：電流運行平穩(wěn)，振動噪音小；具有三項補償按鈕，可以對任意項電流補償，啟動時可先補償后啟動，減小啟動電流；停機時可以實現(xiàn)對變壓器分散補償，減小變壓器空載運行值。更換前后數(shù)據(jù)對比見表1。

表1　電泵井控制柜更換前后對比

由表1可知，更換前日耗電663 kWh，更換后日耗電500 kWh，電價以0.547元/kWh計算，日節(jié)電89元。

從上例可以看出，新節(jié)能產(chǎn)品的應(yīng)用（包括更換節(jié)能電動機、變壓器、配電箱）是最好、最直接的補償方式，這些節(jié)能設(shè)備都提高了對供電線路的補償。充分發(fā)揮了設(shè)備的利用率，減少電能損耗，改善電壓質(zhì)量，提高電源供電能力，達到節(jié)約用電的目的。

2）加強對機采井電器設(shè)備補償調(diào)查，高壓或低壓沒有補償?shù)囊哟笸度氚惭b補償電容，補償電容小的，要換大一級的補償器。

3　補償技術(shù)存在的問題及節(jié)能潛力

目前，各機采井電容補償方式是用并聯(lián)電容器補償無功功率，也是目前國內(nèi)外電力系統(tǒng)廣泛采用的一種無功功率補償方式。具有安裝方便、建設(shè)周期短、造價低、運行維護方便、自身損耗小等優(yōu)點。并聯(lián)電容器補償方式主要有3種：集中補償、分散補償、個別補償。目前，區(qū)塊抽油機主要采取個別補償方式，與以往相比補償效果明顯，但還存在一定問題。

通過變電2013年所1—4月對4條6 kV線路月有功電量、無功電量及功率因數(shù)進行對比（表2），說明我們對機采井電器設(shè)備補償還不到位，還有較大節(jié)能潛力。線路功率損耗將大幅度下降。以51212線為例，線路長9.6 km，日有功電量19 800 kWh，日無功電量20 520 kWh，額定電壓6 kV，電流115 A，三項交流電運行24 h。功率因數(shù)為0.69，線路損耗為96.5 kW。當功率因數(shù)提高到0.85時，電流下降22 A，此時線路損耗63.6 kW，日節(jié)電789.6 kWh。

從上面數(shù)據(jù)可看到提高線路功率因數(shù)的實際意義，即可降低線路電流，又可增大線路有用功率，即線路供電容量的擴容問題。這點足以說明實際生產(chǎn)中，我們在無功補償應(yīng)用方面還存在問題，還具有較大的節(jié)能潛力，也是我們以后節(jié)能的方向。

4　結(jié)論

1）注重?zé)o功功率補償工作，通過單井、線路等多點對供電網(wǎng)進行補償，合理分配補償容量，達

表2　杏V3變電所4條6 kV線路統(tǒng)計

根據(jù)油田配電線路功率因數(shù)標準為0.85，前3個月只有51211線路達到0.85以上，其他3條線路都低于指標，并且4條線路的功率因數(shù)不斷下降，其無功功率大于有功功率，使電能質(zhì)量大大下降，電能損耗增加。

51211線路功率因數(shù)達到0.85以上，達標的原因是這些井電動機、配電箱、變壓器都是節(jié)能的，補償電容較好且95%的井補償電容在運轉(zhuǎn)，所以功率因數(shù)較高能夠達標。而其他線路帶的井都是基礎(chǔ)井、一次井、二次井，這些井分散補償不到位，主要有以下幾種原因：

1）有些機采井沒有無功補償電容器，有的井電容補償已經(jīng)損壞。

2）機采井電動機與機械配備不合理，有載荷過低和載荷過高的現(xiàn)象。

3）機采井電動機與機械安裝位置不合理，也就是“四點不一線”。

4）單井變壓器空載運行，變壓器二次側(cè)沒有補償。

5）機采井日常管理及停電管理問題。

由于存在以上問題，使線路損耗不斷增加。線路損耗與功率因數(shù)平方成反比，功率因數(shù)的提高后到提高功率因數(shù)的目的。

2）合理使用機采井電動機，解決并完善電動機與機械配合關(guān)系，杜絕低負荷、超負荷、“四點不一線”的現(xiàn)象。

3）加強對破損、淘汰電器設(shè)備的更換力度。

4）注重日常管理，加強節(jié)能宣傳，提高員工素質(zhì)。

［1］李佳榮.電氣設(shè)備功耗值測量方法［J］.電子世界，2002（2）：44-45.

（編輯鞏亞清）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.007

田利龍，2010年畢業(yè)于長春工業(yè)大學(xué)（工業(yè)自動化專業(yè)），從事電力管理工作，E-mail：tlling@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市第五采油廠，163513。

2015-12-09