ETAP軟件在油田配網(wǎng)優(yōu)化分析上的應(yīng)用

陳學(xué)梅 劉津華 李 強(qiáng)

1大港油田公司采油工藝研究院2大港油田公司采油一廠3大港油田公司工程技術(shù)處

ETAP軟件在油田配網(wǎng)優(yōu)化分析上的應(yīng)用

陳學(xué)梅1 劉津華2 李 強(qiáng)3

1大港油田公司采油工藝研究院2大港油田公司采油一廠3大港油田公司工程技術(shù)處

大港油田生產(chǎn)配網(wǎng)具有分支多、線路長(zhǎng)、負(fù)荷多、配電變壓器多的特點(diǎn)，人工計(jì)算很難實(shí)現(xiàn)潮流分析，因而無(wú)法掌握配網(wǎng)損耗構(gòu)成、電壓降落以及線路各節(jié)點(diǎn)的無(wú)功需求情況。ETAP電網(wǎng)分析軟件可以實(shí)現(xiàn)圖形化界面的潮流分析，具有豐富的圖形元件、多種算法以及多種報(bào)告輸出，可指導(dǎo)配網(wǎng)優(yōu)化分析、節(jié)能降耗潛力分析以及編制合理的改造方案。通過(guò)繪制單線圖，可以將電網(wǎng)、線路、變壓器與負(fù)荷連接起來(lái)，搭接完成電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，再通過(guò)輸入各元件的技術(shù)參數(shù)和編輯案例分析工具，便可得到電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流分析，可滿足對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、改造、節(jié)能分析時(shí)的技術(shù)需求。通過(guò)線路路徑調(diào)整、變壓器更新調(diào)整、無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化，完成了對(duì)線路的優(yōu)化。優(yōu)化后的線路末端電壓升高，電壓質(zhì)量提高；線路首端加長(zhǎng)0.65 km，在損耗增加的情況下，線路網(wǎng)損下降了2.04%，按線路年耗電420×104k W·h計(jì)算，年可節(jié)電8.48×104k W·h，折合電費(fèi)5.43萬(wàn)元。

ETAP軟件；油田生產(chǎn)配網(wǎng)；潮流分析；優(yōu)化改造；調(diào)整方案

大港油田生產(chǎn)配網(wǎng)采用6/10 k V電壓等級(jí)。受油田滾動(dòng)開(kāi)發(fā)的影響，配電線路隨生產(chǎn)開(kāi)發(fā)而延伸擴(kuò)展，配網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有分支多、線路長(zhǎng)、負(fù)荷多、配電變壓器多的特點(diǎn)，為配網(wǎng)的潮流分析帶來(lái)一定的難度。人工計(jì)算很難實(shí)現(xiàn)潮流分析，因而無(wú)法掌握配網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓、電流、有功功率及無(wú)功功率分布情況，也無(wú)法得知配網(wǎng)的損耗構(gòu)成、電壓降落以及無(wú)功需求情況，因而不能實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)的優(yōu)化分析。ETAP電網(wǎng)分析軟件可以實(shí)現(xiàn)圖形化界面的潮流分析，具有豐富的圖形元件、多種算法以及多種報(bào)告輸出，可指導(dǎo)配網(wǎng)優(yōu)化分析、節(jié)能降耗潛力分析以及編制合理的改造方案。

1 ETAP軟件

ETAP軟件是美國(guó)OTI公司發(fā)行的專業(yè)電力分析軟件，擁有強(qiáng)大的計(jì)算功能，潮流分析是其主要功能之一。通過(guò)繪制單線圖，可以將電網(wǎng)、線路、變壓器與負(fù)荷連接起來(lái)，搭接完成電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，再通過(guò)輸入各元件的技術(shù)參數(shù)和編輯案例分析工具，便可得到電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)潮流分析，滿足對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、改造、節(jié)能分析時(shí)的技術(shù)需求[1]。

潮流分析可得到以下結(jié)果：①各節(jié)點(diǎn)電壓及電壓降；②各節(jié)點(diǎn)功率流及功率因數(shù)；③變壓器帶載調(diào)壓分接頭的設(shè)定；④線路、變壓器有功損耗和無(wú)功損耗。

1.1 ETAP軟件的單線圖繪制

參見(jiàn)圖1，運(yùn)用右側(cè)的元件工具欄，可以很容易實(shí)現(xiàn)配電線路單線圖的繪制。雙擊單線圖中的各個(gè)元件，可以依次錄入圖中的等效電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)、變壓器、導(dǎo)線、等效負(fù)荷等元件的參數(shù)。其中等效負(fù)荷根據(jù)電量統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定[2]。

圖1 配電線路的單線圖繪制

1.2 編輯案例分析

通過(guò)編輯案例分析工具，可以對(duì)潮流計(jì)算方法、迭代次數(shù)、精度、負(fù)荷類型、調(diào)整情況及報(bào)警值等進(jìn)行設(shè)置。

1.3 潮流分析結(jié)果

點(diǎn)擊運(yùn)行工具按鈕可以得到計(jì)算結(jié)果。計(jì)算結(jié)果不僅能在單線圖中顯示，還能以報(bào)告的形式輸出，生成多種內(nèi)容報(bào)告，如潮流計(jì)算分析報(bào)告、損耗報(bào)告、元件報(bào)告、報(bào)警報(bào)告，并以word、excel、PDF等各種格式輸出。

2 ETAP軟件用于配網(wǎng)優(yōu)化改造

周611線路位于周青莊地區(qū)的一條6 k V配電線路上，線路長(zhǎng)16.54 km，供電半徑4.6 km，有6 k V配電變壓器25臺(tái)，帶有各類生產(chǎn)油井31口，線路最大用電功率1 500 k W。

開(kāi)發(fā)初期，周青莊地區(qū)配電線路從35 kV線路上T接，建設(shè)露天35/6 k V變壓器1臺(tái)，二次側(cè)引出6 k V架空線路即周611線路。由于35/6 k V變壓器缺少必要的保護(hù)措施，造成6 k V線路發(fā)生故障而多次導(dǎo)致35 kV越級(jí)跳閘。為此，在該地區(qū)南三站西新建35 k V箱式變（無(wú)人值守變電站）1座，同時(shí)對(duì)周611線路進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

2.1 周611線路改造前潮流分析

運(yùn)用ETAP軟件搭建周611線路模型，潮流計(jì)算后得出以下分析結(jié)果：

（1）網(wǎng)損構(gòu)成情況。按照《油氣田供配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行規(guī)范》，油氣田供配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行考核指標(biāo)為：6（10）kV系統(tǒng)包括6（10）k V配電線路及配電變壓器，網(wǎng)損率應(yīng)小于或等于6%。該線路網(wǎng)損率4.41%，在允許范圍內(nèi)。但根據(jù)調(diào)查，該線路還存在一定數(shù)量的高耗能變壓器，其中S7型及以下配電變壓器占到總數(shù)的45.8%。此外，從負(fù)載率來(lái)看，有12%的變壓器處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。為此，對(duì)該線路配電變壓器進(jìn)行更新調(diào)整，這也是優(yōu)化該線路運(yùn)行的一個(gè)措施。

（2）電壓降落情況。線路首端電壓為6 k V，末端電壓為5.84 k V，電壓降落為2.83%。因此線路上的配電變壓器分接頭位置調(diào)整在6 k V檔即可滿足運(yùn)行需要。

（3）無(wú)功需求情況。按照《油氣田供配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行規(guī)范》，油氣田供配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行考核指標(biāo)為：油氣田供配電新路功率因數(shù)應(yīng)大于0.9。周611線路首端功率因數(shù)為0.5，沒(méi)有達(dá)到運(yùn)行要求。根據(jù)調(diào)查，該線路沒(méi)有采取低壓就地補(bǔ)償及高壓分散補(bǔ)償措施，因此無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化是該線路優(yōu)化調(diào)整的重點(diǎn)。

2.2 周611線路優(yōu)化調(diào)整方案

2.2.1 線路路徑調(diào)整

周611線路存在線路路徑迂回架設(shè)以及部分0.4 k V低壓線路過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。因此，結(jié)合該地區(qū)35 k V系統(tǒng)調(diào)整，對(duì)線路路徑進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以降低線路的損耗。

（1）從新建35kV簡(jiǎn)易變到原周611線路0#桿新建約0.5 km架空線路，導(dǎo)線采用LGJ-120，與原線路相同。

（2）拆除原16#支線，在原19#分支處向東架設(shè)與原6k V線路連接。

（3）拆除原69#、29#支線，在原33#分支處新建6 kV架空線路到歧420、歧413-2、歧407、歧70井。

（4）拆除原11#支線低壓架空線路0.3 km，新建6 k V架空線。

線路路徑調(diào)整后，線路全長(zhǎng)由16.54 km下降至14.59 km，見(jiàn)圖2。

2.2.2 線路變壓器更新調(diào)整

將該線路的10臺(tái)配電變壓器進(jìn)行更新調(diào)整，詳見(jiàn)表1。

表1 周611線路變壓器更新調(diào)整情況

2.2.3 線路無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化

該線路負(fù)荷為抽油機(jī)及電潛泵負(fù)荷，為感性負(fù)載，且異步電機(jī)占60%以上。根據(jù)調(diào)查，線路上的低壓負(fù)荷部分均未安裝補(bǔ)償電容，無(wú)就地補(bǔ)償技術(shù)措施。因此對(duì)該線路上的17口油井的異步電機(jī)安裝就地電容補(bǔ)償，補(bǔ)償容量為16 kvar，低壓部分共補(bǔ)償容量272 kvar。

根據(jù)ETAP軟件潮流分析，確定高壓補(bǔ)償方案為：主干線80#桿加裝一組100 kvar補(bǔ)償容量；32#桿加裝一組200 kvar補(bǔ)償容量（額定電壓6.6 k V）。

圖2 周611線路調(diào)整改造示意圖

2.3 周611線路優(yōu)化前后對(duì)比分析

通過(guò)線路路徑調(diào)整、變壓器更新調(diào)整、無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化，完成了對(duì)線路的優(yōu)化，運(yùn)用ETAP電力軟件，對(duì)周611線路優(yōu)化前、后潮流分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，見(jiàn)表2。

表2 周611線路優(yōu)化前、后潮流計(jì)算對(duì)比

從表2可以看出，優(yōu)化后的線路末端電壓升高，電壓質(zhì)量提高；線路首端加長(zhǎng)0.65 km，在損耗增加的情況下，線路網(wǎng)損下降了2.04%，按線路年耗電420×104k W·h計(jì)算，年可節(jié)電8.48×104k W·h，折合電費(fèi)5.43萬(wàn)元。

3 結(jié)語(yǔ)

大港油田生產(chǎn)配網(wǎng)有6（10）k V配電線路108條，共計(jì)937 km，配電變壓器2 270臺(tái)，共計(jì)35× 104k VA，每年生產(chǎn)用電量在8×108k W·h以上，網(wǎng)損率降低1%意味著每年可減少800×104k W·h電費(fèi)支出。因此優(yōu)化配網(wǎng)運(yùn)行，降低配網(wǎng)的損耗，是挖掘節(jié)電降耗的途徑之一。ETAP電網(wǎng)分析軟件可以將復(fù)雜的潮流計(jì)算變得簡(jiǎn)單化，可指導(dǎo)配網(wǎng)的優(yōu)化改造。

[1]朱慧，ETAP仿真軟件在化工企業(yè)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]．化工自動(dòng)化及儀表，2014（9）：89-92.

[2]李波，林林．一種基于GIS平臺(tái)的配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法[J]．農(nóng)業(yè)科技與裝備，2011（8）：59-60.

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.032

陳學(xué)梅：高級(jí)工程師，1998年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院電氣自動(dòng)化專業(yè)，獲工程學(xué)士學(xué)位，主要從事油田電力技術(shù)研究、電氣設(shè)計(jì)等方面的工作。

2015-03-25

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