探究供配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能方法和措施

摘要：電力能源為人們的生活與工作提供了能源支持，隨著時(shí)代與經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對電力能源的需求不斷增加，受到節(jié)能降耗發(fā)展理念的影響，如何實(shí)現(xiàn)電力能源的合理節(jié)能是行業(yè)發(fā)展中重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。在油田供配電系統(tǒng)中，其系統(tǒng)自身的電能內(nèi)耗很大，影響了電能供電的效率，因此這就需要從供配電做好節(jié)能設(shè)計(jì)。下面，文章就主要針對供配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能方法和措施進(jìn)行分析，希望對相關(guān)工程和工作的開展提供參考。

關(guān)鍵詞：供配電;節(jié)能設(shè)計(jì);節(jié)能方法;節(jié)能措施

前言

在石油開采和油田建設(shè)中，需要投入大量的電力能源，目前能源緊缺大背景下，為了確保石油產(chǎn)量不受影響，且實(shí)現(xiàn)對電能消耗的有效控制，做好供配電節(jié)能設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在油田供電系統(tǒng)中，諸多環(huán)節(jié)對電能的消耗都比較大，為了確保油田供配電系統(tǒng)具有良好節(jié)能效果，就需要貫徹節(jié)能設(shè)計(jì)理念，做好其供配電系統(tǒng)的全面分析，并采取多樣化的節(jié)能方法與措施實(shí)現(xiàn)綜合設(shè)計(jì)。

1.供配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能必要性

供配電的節(jié)能設(shè)計(jì)主要是通過對其系統(tǒng)內(nèi)線路以及設(shè)備損耗的控制，并以優(yōu)化運(yùn)行實(shí)現(xiàn)網(wǎng)損的降低，提供供電的質(zhì)量與效率。供配電系統(tǒng)運(yùn)行中自身消耗大量的電能，尤其是油田供配電，生產(chǎn)過程對電能消耗呈現(xiàn)出持續(xù)增加的狀態(tài)，僅油田的地面生產(chǎn)就占到相當(dāng)?shù)娜珖秒姳壤瑒t其供配電也占到很大的網(wǎng)損。油田的供配電之所以占到很大的網(wǎng)損，主要和其自身諸多方面的因素離不開，如重要的用電設(shè)備較為落后，對能源的利用率比較低，導(dǎo)致電能長期存在嚴(yán)重浪費(fèi)的情況;電動機(jī)往往處于低負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)，其功率因數(shù)沒有達(dá)到最優(yōu)化，且變壓器很多是在非經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行條件下工作;一些老油田已經(jīng)開始進(jìn)入到高含水的后期開發(fā)，此時(shí)期對電能需求更多，配電網(wǎng)的首端位置主干線段存在顯著損耗的增加;還有一些配網(wǎng)存在供電半徑的過長情況，不符合合理輸送的距離要求，這也導(dǎo)致電網(wǎng)自然功率的因數(shù)太低。這些情況都造成配電網(wǎng)的網(wǎng)損增加，和節(jié)能降耗理念相違背同時(shí)，還增加了石油生產(chǎn)期間的成本投入，因此做好供配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能至關(guān)重要[1]。

2.供配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能方法和措施

2.1供配電設(shè)備合理選擇

在供配電系統(tǒng)內(nèi)，電力設(shè)備同樣占據(jù)較多的電能能耗，因此要做好對其設(shè)備的合理選擇。在其設(shè)備選擇中，要選擇低能耗性、國家認(rèn)證確認(rèn)過的節(jié)能性、滿足國家相關(guān)節(jié)能要求的設(shè)備。在供配電的設(shè)備使用中，變壓器是重要的耗能設(shè)備，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，電網(wǎng)中的變壓器損耗約占其10%發(fā)電量，而在10kV的電力系統(tǒng)內(nèi)，變壓器所占損耗超過了80%，所以供配電設(shè)備選擇中一定要盡可能選用節(jié)能型的變壓器。為了達(dá)到變壓器節(jié)能效果，在變壓器選擇時(shí)要考慮其低損耗和低噪音特點(diǎn)，確保其具有良好節(jié)能效果;對系統(tǒng)內(nèi)各類用電設(shè)備綜合分析，對用電負(fù)荷準(zhǔn)確和全面計(jì)算，進(jìn)而對變壓器的臺數(shù)、運(yùn)行與結(jié)線方式等合理確定，讓變壓器的負(fù)荷率盡量保持在80%左右，即使不能滿足也務(wù)必要超過60%，且使三相負(fù)荷保持平衡的分配狀態(tài);若使用單臺的變壓器，其容量不能太大，防止因?yàn)楣╇娋€路的距離太長而造成線路損耗的增加[2]。

2.2無功功率補(bǔ)償

供配電系統(tǒng)內(nèi)的有功功率主要對終端功能的發(fā)揮提供支持，它具有不可變性。而系統(tǒng)內(nèi)用電設(shè)備都存在電感，它們都會導(dǎo)致滯后性的無功出現(xiàn)，此時(shí)就要以超前特點(diǎn)的無功對其抵消，但此無功功率會從系統(tǒng)內(nèi)通過高低壓的線路向用電設(shè)備傳輸，勢必會導(dǎo)致有功損耗的出現(xiàn)，因此可以采用設(shè)備自然功率的因數(shù)提升的方法，來降低因?yàn)槌盁o功而造成的有功損耗。因?yàn)楦锌箤?dǎo)致無功的出現(xiàn)具有滯后性，而電容器導(dǎo)致的無功具有超前性，所以可以選擇電容器實(shí)施補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)兩者的抵消效果。通過無功補(bǔ)償能夠促進(jìn)功率因數(shù)的提升，降低無功需求?，F(xiàn)階段，很多地區(qū)在無功功率補(bǔ)償中都在變壓器的低壓側(cè)選擇集中補(bǔ)償?shù)姆绞?，此方法只是對區(qū)域內(nèi)變電站到電力用戶間高壓線路內(nèi)的無功減少，而低壓線路內(nèi)無功的傳輸并未得到減少，因此此方法的無功補(bǔ)償并不能實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果[3]。面對這種情況，可以在較大容量水泵和風(fēng)機(jī)等設(shè)備終端采取就地補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑢照{(diào)主機(jī)和冷凍泵等設(shè)備附近進(jìn)行變配電所的設(shè)置以實(shí)現(xiàn)集中補(bǔ)償?shù)男Ч?，?dāng)它們的供電具有較遠(yuǎn)距離，一般也盡量選擇就地補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

2.3線路損耗的控制

電網(wǎng)在電能供應(yīng)過程，功率的損耗不可避免，而其和電力線路的參數(shù)以及負(fù)荷大小存在直接的關(guān)系。電力供電期間，電流是一定的，想要對電網(wǎng)中的線路損耗降低，需要對線路電阻實(shí)施控制。通過R=P×L/S的公式得知，線路的電阻和電導(dǎo)P、長度L具有正比關(guān)系，而和線路的截面積S具有反比關(guān)系，對線路電阻就可以從以下幾個(gè)方面控制。

首先，線路導(dǎo)線的選擇要確保材質(zhì)具有較小的電導(dǎo)率?；诖俗罴堰x擇是銅芯材質(zhì)，但為了實(shí)現(xiàn)對銅材的節(jié)約，一般在一類或者二類較大負(fù)荷區(qū)域選擇銅芯材質(zhì)的導(dǎo)線，而在三類或者較小負(fù)荷區(qū)域選擇鋁芯材質(zhì)的導(dǎo)線。其次，要控制好導(dǎo)線的長度。線路要確保直線設(shè)計(jì)，避免彎路設(shè)置而增加其長度;在低壓線路中不要出現(xiàn)回頭線的設(shè)置情況，避免來回線路增加電能的消耗;讓變壓器和負(fù)荷中心保持接近狀態(tài)，縮短兩者的距離，往往要求低壓線路供電在200m半徑內(nèi)，最末一級配電箱到最末端燈具兩者間支線的長度要在40m內(nèi)，且直線距離要低于30m[4]。再次，要增加導(dǎo)線的截面積。若導(dǎo)線線路較長，要求其截面積不僅要符合載流量的熱穩(wěn)定以及保護(hù)配合等要求，而且要做好對導(dǎo)線截面的等級做好分析與增加。當(dāng)導(dǎo)線截面的等級增加一級后，費(fèi)用增加M，因節(jié)能降耗所得年運(yùn)行的費(fèi)用m，以M/m表示回收的年限，當(dāng)回收的年限在幾個(gè)月到一二年間，就要對導(dǎo)線截面的等級增加一級。另外，還可以對季節(jié)性特點(diǎn)的負(fù)荷線路合理使用，當(dāng)此類用戶沒有使用電力時(shí)，就可以讓其為常用區(qū)域使用，實(shí)現(xiàn)對線路以及電阻的減小。如可以把空調(diào)的風(fēng)機(jī)、照明和風(fēng)機(jī)盤管等一樣的負(fù)荷實(shí)施集中處理，它們的供電設(shè)置成同一干線形式，當(dāng)春秋時(shí)期不用空調(diào)就可以讓其干線截面進(jìn)行較小電流的傳輸，實(shí)現(xiàn)對線路損耗的降低。

2.4采用變頻調(diào)速技術(shù)

油田供配電中變頻調(diào)速技術(shù)得到廣泛運(yùn)用，以此技術(shù)實(shí)現(xiàn)電流控制以及變壓設(shè)備調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能效果。此技術(shù)能夠?qū)χT多電力設(shè)備同時(shí)作用，對線路不同時(shí)期的輸出控制，把損耗的電能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)有用功的轉(zhuǎn)化，如驅(qū)動系統(tǒng)往往對能源存在較低的利用率，通過變頻調(diào)速則能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)泵轉(zhuǎn)速的科學(xué)控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)電運(yùn)行。此技術(shù)可以在諸多設(shè)備中有效使用，如抽油機(jī)、電驅(qū)鉆機(jī)和電潛泵等，實(shí)現(xiàn)對它們的節(jié)能運(yùn)行控制，達(dá)到節(jié)能效果。

結(jié)語

綜述所述，油田供配電系統(tǒng)存在對電能的顯著內(nèi)耗，為了實(shí)現(xiàn)其供配電的節(jié)能運(yùn)行，從供配電設(shè)備合理選擇、無功功率補(bǔ)償、線路損耗的控制、采用變頻調(diào)速技術(shù)的的節(jié)能方法和措施進(jìn)行分析，而想要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)其供配電的節(jié)能效果，還需要對其節(jié)能設(shè)計(jì)不斷進(jìn)行優(yōu)化研究與完善。

參考文獻(xiàn)

[1]寧博. 供配電設(shè)計(jì)中節(jié)能方法與技術(shù)措施的運(yùn)用實(shí)踐[J]. 中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（全文版）工程技術(shù)，2016（52）：228-228.

[2]李文武. 油田供配電系統(tǒng)節(jié)能問題的思考及對策[J]. 化工管理，2019，000（027）：223-224.

[3]宋慶文. 電力工程配電設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施[J]. 水電水利，2021，4（12）：17-18.

[4]田丙英，吳登相. 油田企業(yè)供配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析與節(jié)能管理對策研究[J]. 中國化工貿(mào)易，2019，011（034）：166.

作者簡介

劉俊哲，1988，男，漢族，籍貫：陜西省西安市，職務(wù)職稱：中級工程師，學(xué)歷：本科，單位：陜西宇陽石油科技工程有限公司，研究方向：供配電設(shè)計(jì)，單位所在省市及郵編：陜西省西安市，710000