靜止無功補(bǔ)償技術(shù)在油田6kV配電線路上的應(yīng)用

陳學(xué)梅 趙智 李紅艷 陳津剛 李子鋒

（大港油田公司 天津 300280）

1 問題的提出

大港油田生產(chǎn)配網(wǎng)以6KV架空線路為主,線路普遍存在距離長、分支多、負(fù)荷分散的特點(diǎn)，單條生產(chǎn)線路上帶有大量的6kV配電變壓器，配電變壓器又帶有大量的油井、注水泵、外輸泵類感性負(fù)荷，受負(fù)荷性質(zhì)及線路特點(diǎn)等客觀因素影響，低壓就地?zé)o功補(bǔ)償不能滿足無功補(bǔ)償?shù)男枨螅?KV線路上的合理的無功補(bǔ)償措施必不可少。

目前，油田6KV生產(chǎn)線路的無功補(bǔ)償主要采取固定電容補(bǔ)償方式，根據(jù)線路的長短、負(fù)荷分布及負(fù)荷輕重，補(bǔ)償點(diǎn)和容量有所不同。據(jù)統(tǒng)計(jì)，油田94條生產(chǎn)配電線路，平均每條6KV配電線路補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)3處，單條線路平均補(bǔ)償容量560kVar。固定電容補(bǔ)償方式接線簡(jiǎn)單、設(shè)備少、投資小，對(duì)線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮了不小的作用，但在實(shí)際運(yùn)行中存在以下問題：

1.1 電容器的投切需要人工操作進(jìn)行，跌落式熔斷器作為其投切和保護(hù)的設(shè)備，在投切時(shí)不可避免會(huì)對(duì)線路產(chǎn)生較大的沖擊，容易引發(fā)線路故障，同時(shí)操作人員的安全風(fēng)險(xiǎn)也較大，因此，實(shí)際電容的投切往往只能在在線路停電的情況下進(jìn)行。

1.2 由于油井生產(chǎn)方式、注水量調(diào)整等原因，線路上的負(fù)荷的大小在一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生變化，無功的需求量也隨之發(fā)生變化。而電力管理人員不能及時(shí)掌握變化情況，導(dǎo)致線路出現(xiàn)過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償情況。過補(bǔ)償造成無功潮流反送電網(wǎng)，輕則影響電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，重則給電網(wǎng)安全運(yùn)行造成危害；欠補(bǔ)償造成線路功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)，影響線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1.3 隨著低壓、中壓變頻類諧波源設(shè)備的大量使用，6kV線路上有一定量的諧波存在，電容器有發(fā)生并聯(lián)諧振，放大諧波的危險(xiǎn)。

為解決上述問題，提高6KV線路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性及可靠性，我們開展了靜止無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用研究。

2 靜止無功補(bǔ)償技術(shù)（SVG）

靜止無功補(bǔ)償技術(shù)（SVG）是將電壓型變流器通過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)變流器交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，使其吸收或發(fā)出滿足要求的可連續(xù)調(diào)節(jié)的無功電流。其特點(diǎn)是：

2.1 雙向連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率輸出，不會(huì)造成補(bǔ)償點(diǎn)無功的過補(bǔ)及欠補(bǔ)；

2.2 響應(yīng)速度快，時(shí)間≤10ms；

2.3 補(bǔ)償器無功輸出受接入點(diǎn)電壓影響??；

2.4 補(bǔ)償時(shí)不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。

靜態(tài)無功發(fā)生器SVG并接在高壓電網(wǎng)上，有直掛式和降壓式兩種，其中直掛式由多個(gè)IGBT鏈接單元串聯(lián)后直接接在高壓母線上,由于IGBT管數(shù)多，控制相對(duì)復(fù)雜。因此，我們選擇了降壓式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：

圖1 SVG結(jié)構(gòu)原理圖

由于6KV架空線路在野外，運(yùn)行環(huán)境惡劣，SVG采用了預(yù)裝式箱體結(jié)構(gòu)，確保設(shè)備可靠運(yùn)行。

圖2 預(yù)裝式箱體SVG

3 靜止無功補(bǔ)償技術(shù)（SVG）的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,我們先后在板1719線、孔1018線、羊520線路上進(jìn)行了SVG技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

3.1 SVG實(shí)施前線路運(yùn)行情況

線路負(fù)荷及補(bǔ)償現(xiàn)狀見表1。

表1 6k V線路運(yùn)行情況

對(duì)“大港油田電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)及計(jì)量共享系統(tǒng)”的6KV線路出口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明：

在線路上負(fù)荷發(fā)生變動(dòng)時(shí)，線路的無功補(bǔ)償無法達(dá)到0.9的考核目標(biāo)，且均存在過補(bǔ)情況。

表2 線路無功補(bǔ)償監(jiān)測(cè)情況

下面是8月4日-8月11日1719線路出口有功功率及功率因數(shù)的瞬時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（每隔6小時(shí)1個(gè)點(diǎn)）。從下圖可以看出，當(dāng)線路生產(chǎn)負(fù)荷（有功功率）發(fā)生變化時(shí)，無功補(bǔ)償不能達(dá)到0.9的補(bǔ)償要求。

3.2 SVG實(shí)施后線路運(yùn)行情況

3.2.1 SVG補(bǔ)償方案

綜合考慮三條線路負(fù)荷及無功補(bǔ)償現(xiàn)狀，以及箱式結(jié)構(gòu)SVG現(xiàn)場(chǎng)占地需要，確定三條線路上SVG補(bǔ)償方案如下：

a、板1719線路：67#桿附近安裝300kVar的SVG，同時(shí)根據(jù)目前負(fù)荷情況，切除3組補(bǔ)償電容。

b、孔1018線路：在孔1018線路在38#附近安裝300kVar的SVG，同時(shí)將43#桿處300kVar的電容組停用。

c、羊520線路：在520線路28#桿附近安裝150kVar的SVG，將31#桿90kVar補(bǔ)償電容停用。

3.2.2 SVG效果分析

將SVG的補(bǔ)償達(dá)到的功率因數(shù)設(shè)定在0.99，在運(yùn)行一段時(shí)間后，我們對(duì)三條線路的運(yùn)行情況進(jìn)行了跟蹤分析：

（1）SVG技術(shù)應(yīng)用后，解決了6KV配電線路存在的無功過補(bǔ)的問題，抑制了容性電流流往變電站，降低了由此造成的諧振幾率，線路運(yùn)行可靠性提高。目前為止，三條線路沒有發(fā)生一次故障停電，由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益很可觀。

（2）SVG技術(shù)應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了線路的動(dòng)態(tài)連續(xù)補(bǔ)償，將功率因數(shù)穩(wěn)定在一個(gè)較高的水平。

表3 SVG投入后線路無功補(bǔ)償監(jiān)測(cè)情況

以下是SVG投入后，1719線路功率因數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行的曲線圖，從變電站監(jiān)測(cè)線路運(yùn)行曲線可以看出，1719線路有功功率一直在變化（其無功需求也應(yīng)隨之變化），而其功率因數(shù)穩(wěn)定保持在較高的運(yùn)行水平。

圖5 1719線路有功功率變化曲線

圖6 1719線路功率因數(shù)變化曲線

（3）SVG技術(shù)應(yīng)用后，在目前負(fù)荷及補(bǔ)償狀態(tài)下，有一定節(jié)電效果。SVG目前無功輸出還不到50%，從長期來看，負(fù)荷越重，變化范圍越大，節(jié)電效果會(huì)更好。

4 結(jié)論及建議

4.1 在油田三條6KV配電線路上應(yīng)用SVG靜態(tài)無功自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，得出以下結(jié)論

4.1.1 SVG技術(shù)可以解決目前線路無功補(bǔ)償存在的過補(bǔ)問題，抑制容性電流進(jìn)入變電站，降低諧振發(fā)生的幾率，有利于提高線路運(yùn)行的可靠性。

4.1.2 SVG技術(shù)與固定補(bǔ)償技術(shù)相結(jié)合，可以將線路的運(yùn)行功率因數(shù)控制在一個(gè)較高的水平，在降低線路損耗的同時(shí)，也降低了人工投切電容的工作量，減小了人工投切電容對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

4.2 結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)給出以下建議

4.2.1 由于SVG靜態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的成本高，建議在后端負(fù)荷偏重的長線路上加以應(yīng)用，其節(jié)電效果會(huì)顯著得多。

4.2.2 建議在變電站內(nèi)應(yīng)用SVG技術(shù)，對(duì)于提高變電站的主變供電能力以及變電站系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性將發(fā)揮更明顯的作用。

4.2.3 由于SVG技術(shù)是一種電力電子技術(shù)，對(duì)環(huán)境的應(yīng)用要求比較苛刻，因此，其在油田野外工況下使用的壽命及可靠性還有待于進(jìn)一步跟蹤。