油田電網(wǎng)節(jié)能降損無功優(yōu)化技術(shù)

摘要：本文概述了油田電網(wǎng)網(wǎng)損原因及減損措施，隨后對電網(wǎng)無功優(yōu)化補(bǔ)償進(jìn)行了分析，并探討了四種無功優(yōu)化補(bǔ)償?shù)姆桨?，對每種補(bǔ)償方案的優(yōu)缺點和實施中的注意事項進(jìn)行了說明。最后指出了油田企業(yè)在實際操作中應(yīng)該注意的問題。

關(guān)鍵詞：節(jié)能降損 無功補(bǔ)償 隨機(jī)補(bǔ)償 集中補(bǔ)償

中圖分類號：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)02(b)-0081-01

目前，我國的輸電線損率比國際先進(jìn)技術(shù)電力公司的約高2％～3％，由此損失的電量高達(dá)450億千瓦時，幾乎是我國一個中部省份壘年的用電量了。每年由此產(chǎn)生的電力線損經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)近百億元人民幣。

油田企業(yè)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)每年都有大量的電能損失，嚴(yán)重影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，特別是一些處于開采中后期的油田，電網(wǎng)的網(wǎng)損管理滯后，綜合網(wǎng)損更大。電網(wǎng)的功率因數(shù)和電壓的降低，還直接影響原油的產(chǎn)量。因此，對油田網(wǎng)損進(jìn)行分析研究，采取有效的降低損耗的措施.對油田企業(yè)的生存和發(fā)展具有十分重要的意義。

1油田電網(wǎng)網(wǎng)損的原因

電能在輸電線路的傳輸過程中造成的能量損失稱為線損。電力網(wǎng)絡(luò)中變壓器等其他輸變電設(shè)備也會產(chǎn)生電能的損耗，電力網(wǎng)絡(luò)中的損耗(包括線損)統(tǒng)稱為網(wǎng)損。處于開采中后期的油田企業(yè)，電網(wǎng)由油田建設(shè)初期的小范圍、輕負(fù)荷發(fā)展到目前的大范圍、重負(fù)荷，配電線路呈自由輻射式發(fā)展，幾乎都出現(xiàn)了變壓器過負(fù)荷、輸電半徑過大、線路輸送能力偏低、電壓質(zhì)量過差及電網(wǎng)結(jié)構(gòu)脆弱等現(xiàn)象。

2油田電網(wǎng)網(wǎng)損減少措施

針對油田電網(wǎng)網(wǎng)損的原因，一般而言，減少線損、提高電路傳輸?shù)男剩瑥囊韵聨讉€方面考慮：

(1)提高電力系統(tǒng)的電壓等級；

(2)線路中潮流分布合理，減少線路上無功功率的流動；

(3)選用合理的導(dǎo)線材料和截面；

(4)采用無功補(bǔ)償裝置，提高功率因數(shù)。

無功功率是由于電網(wǎng)中大量非線性負(fù)荷的存在，線路電壓與線路電流在相位上有一個角度差。電力系統(tǒng)中無功消耗來自兩個方面，一是輸電系統(tǒng)自身吸收的無功，另一個方面是負(fù)荷消耗的無功。在高壓輸電網(wǎng)中，由于輸電設(shè)備在輸送電能的時候要吸收一定量的無功功率，為了提高線路的輸送容量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，都會對這部分無功進(jìn)行補(bǔ)償。而負(fù)荷吸收的無功功率主要是大量的非線性負(fù)荷和感性負(fù)荷消耗的無功。

隨著油田電網(wǎng)容量的增加，對電網(wǎng)無功的要求與日俱增，無功電能如果得不到及時地補(bǔ)償，配電線路的功率因數(shù)就低。因此，下文將對配電網(wǎng)的無功優(yōu)化補(bǔ)償進(jìn)行探討。

3無功優(yōu)化補(bǔ)償

無功優(yōu)化補(bǔ)償問題分為兩部分，即無功規(guī)劃和補(bǔ)償方式。

隨著電網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展，無功規(guī)劃已由原來的靜止的計劃性規(guī)劃轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)前的動態(tài)規(guī)劃，即無功優(yōu)化規(guī)劃。無功優(yōu)化規(guī)劃的目的是確定電網(wǎng)中無功設(shè)備的安裝地點、容量和類型，使規(guī)劃內(nèi)投資及運行費用的總和最小。無功優(yōu)化規(guī)劃需要從全局出發(fā)，合理安排系統(tǒng)各點的無功補(bǔ)償容量，使整個電網(wǎng)的損耗最小，電壓最穩(wěn)。由于電網(wǎng)的負(fù)荷是時時變動的，因此補(bǔ)償?shù)娜萘恳矐?yīng)該是時時變動的。 補(bǔ)償方式指的是補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)備的功能原理及設(shè)備本身的軟件技術(shù)理論。早期的系統(tǒng)補(bǔ)償主要是利用三相電容器、調(diào)相機(jī)等設(shè)備對電網(wǎng)的三相基波進(jìn)行無功補(bǔ)償。近年來隨著電力負(fù)荷的多樣性發(fā)展，電網(wǎng)中出現(xiàn)了諸如三相功率不平衡和諧波等復(fù)雜問題，因此，補(bǔ)償方式也出現(xiàn)了多種形式的新技術(shù)，如經(jīng)典法、非線性規(guī)劃法、動態(tài)規(guī)劃法和遺傳算法等。

4油田無功優(yōu)化補(bǔ)償方案

在電能傳輸過程中，必須保持有功功率和無功功率平衡，可行的辦法就是在需要無功補(bǔ)償?shù)牡胤窖b設(shè)無功補(bǔ)償裝置，即理想的狀態(tài)是百分百進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)償。但所有負(fù)荷全部就地補(bǔ)償既沒有必要，也難以實現(xiàn)。油田電網(wǎng)合適的無功優(yōu)化補(bǔ)償方案主要有：

4.1隨機(jī)補(bǔ)償

也稱為用戶終端分散補(bǔ)償或就地補(bǔ)償，是把電容器直接接到單臺發(fā)動機(jī)的同一電氣回路中，用同一開關(guān)和交流接觸器控制，同時投入和斷開。這種優(yōu)化補(bǔ)償方式因為補(bǔ)償裝置距離負(fù)荷盒近，補(bǔ)償效果好。但對于容量較小、負(fù)荷率較小或變載運行的電動機(jī)，存在安裝不方便、投資大及管理不便等缺點。

4.2低壓集中補(bǔ)償

低壓集中補(bǔ)償也稱為隨器補(bǔ)償。該方法將低壓電容器通過保險接在配電變壓器的0.4kV側(cè)進(jìn)行集中補(bǔ)償。具體實施中分為動態(tài)無功補(bǔ)償(跟蹤補(bǔ)償)和固定補(bǔ)償兩種模式。根據(jù)用戶負(fù)荷水平的波動，投入相應(yīng)數(shù)量的電容器進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。主要目的是提高0.4kV母線的功率因數(shù)。

4.3桿上無功補(bǔ)償方式

桿上無功補(bǔ)償一般是將并聯(lián)電容器安裝在架空線路的桿塔上進(jìn)行無功補(bǔ)償，以提高配電網(wǎng)功率因數(shù)，達(dá)到降損升壓的目的。但由于桿上安裝的并聯(lián)電容器遠(yuǎn)離變電站，存在保護(hù)上配置難、維修工作量大、受環(huán)境和空間條件限制等問題。因此，桿上無功優(yōu)化應(yīng)結(jié)合實際工程要求進(jìn)行：

(1)補(bǔ)償點不宜過多。1條配電線路上宜采用單點補(bǔ)償。對于油區(qū)配電線路，應(yīng)在幾臺油井變壓器集中的配電線路上進(jìn)行補(bǔ)償，不宜在單臺變壓器高壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償。

(2)控制方式從簡。桿上補(bǔ)償不設(shè)分組投切。

(3)補(bǔ)償容量不宜過大。重載時補(bǔ)償后功率因數(shù)不應(yīng)超過0.95，輕載時功率因數(shù)在1以內(nèi)。否則，補(bǔ)償容量太大將導(dǎo)致配電線路在輕載時的過電壓和過補(bǔ)償現(xiàn)象。

(4)接線宜簡單。最好是每相只采用一臺電容器裝置，以降低設(shè)備的故障率。

(5)保護(hù)方式要簡化。采用熔斷器和氧化鋅避雷器分別作為過電流和過電壓保護(hù)。

(6)防止電容器安裝后產(chǎn)生諧振。

桿上無功補(bǔ)償具有投資少、回收快、補(bǔ)償效率高、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點，適合功率因數(shù)較低且負(fù)荷較重的長配電線路。

4.4油田變電站集中補(bǔ)償

在二次降壓變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償，能夠平衡輸電網(wǎng)的無功功率。補(bǔ)償裝置可以是并聯(lián)電容器或同步調(diào)相機(jī)，也可以是靜止補(bǔ)償器。這些裝置一般連接在變電站的10(6)kv母線上，具有管理容易、維修方便等優(yōu)點。但這種補(bǔ)償方式對10(6)kV配電網(wǎng)的降損不起作用。

5結(jié)語

本文對油田電網(wǎng)網(wǎng)損原因及減損措施進(jìn)行了探討，重點對無功優(yōu)化補(bǔ)償進(jìn)行了分析。目前，無功優(yōu)化補(bǔ)償技術(shù)尚處于發(fā)展中，在實際應(yīng)用中，有些油田企業(yè)用電只注重滿足供電公司對功率因數(shù)的要求，忽略了企業(yè)內(nèi)部的功率因數(shù)，或者只注重供電電壓水平，對諧波限制不夠重視。要有效實現(xiàn)減損、提高供電質(zhì)量，必須從企業(yè)內(nèi)部出發(fā)，綜合考慮油田電網(wǎng)的特點，確定油田電網(wǎng)的補(bǔ)償方式，最優(yōu)化補(bǔ)償容量和補(bǔ)償?shù)攸c，實現(xiàn)效益最大化。

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