采油廠配電線路降損節(jié)能措施實(shí)施效果分析

顏衛(wèi)東（大慶油田電力運(yùn)維分公司）

1 采油廠配電網(wǎng)概況

電能是油田開發(fā)生產(chǎn)必不可少重要能源，加強(qiáng)供配電設(shè)施的優(yōu)化管理工作，降低供配電系統(tǒng)的用能損耗，實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)供電運(yùn)行，是油田供電系統(tǒng)一項(xiàng)重要工作內(nèi)容，也是關(guān)系到供電系統(tǒng)質(zhì)量效益的一項(xiàng)重要指標(biāo)[1]。隨著綠色企業(yè)創(chuàng)建和油田節(jié)能減排新要求，如何加強(qiáng)供配電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行管理，降低電力配電系統(tǒng)損耗，推廣應(yīng)用配電線路節(jié)能降耗新技術(shù)和新工藝，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，已成為當(dāng)前油田電力管理一項(xiàng)重要研究課題[2-3]。為此，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出了《采油廠配電線路降損節(jié)能技術(shù)應(yīng)用效果分析》研究應(yīng)用攻關(guān)課題，并取得良好工作效果。

油田某采油廠電網(wǎng)主要由6 k V線路和10 k V線路組成，分布在三縣一市境內(nèi)。6 k V線路共有89條，主要分布在6座變電所，是采油廠電網(wǎng)的主力配電線路，承擔(dān)著采油廠原油生產(chǎn)、生活用電以及地方政府的生產(chǎn)和生活用電；部分油井由于地處偏遠(yuǎn)，距離地方供電線路較近，掛靠10 k V線路，是油田供電電網(wǎng)的補(bǔ)充。

2 配電系統(tǒng)存在的問題

1）油區(qū)供配電系統(tǒng)供電負(fù)荷能力配置不合理。目前，某油區(qū)已進(jìn)入后期開發(fā)，多數(shù)新油井向油田外圍擴(kuò)散，存在油井打到哪里，配電線路就延伸到那里的狀況，造成配電線路無法系統(tǒng)設(shè)計(jì)，配電線路分布廣、散、雜，迂回多，線路長，線路損耗大，原小分支線路逐步成為大分支或主要配電線路的現(xiàn)象也不同程度地存在等諸多問題。

2）供配電系統(tǒng)配電設(shè)備陳舊老化，線路故障多損耗嚴(yán)重。該油區(qū)內(nèi)村莊密集，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，家庭式小企業(yè)不斷增加，用電負(fù)荷不斷攀升，而許多供電線路還是九十年代設(shè)計(jì)的，存在線路腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)線截面小，負(fù)荷電流較大，引流線接觸電阻大，線路損耗大等問題。

3）配電變壓器利用率低下。油田變壓器，為便于管理和采購，無論是37 kW電機(jī)，還是22 kW電機(jī)，一般均選擇50 k VA變壓器，55 kW電機(jī)一般選擇100 k VA變壓器，在實(shí)際應(yīng)用中，存在載荷過低的現(xiàn)象，利用率較低，也不利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電力變壓器采用非節(jié)能型變壓器多，且運(yùn)行負(fù)荷變化較大。目前的電網(wǎng)系統(tǒng)中，由于變壓器負(fù)荷問題造成線路壓降較大，使采油廠配電線路增加了線路損耗。

4）接觸電阻的增加，加大了線路損耗。油田油井分布點(diǎn)多面廣，造成變壓器數(shù)量較多，由于引流線、跌落式熔斷器、變壓器接線等接觸點(diǎn)溫度較高，隨著運(yùn)行時(shí)間的延續(xù)，加上表面氧化、節(jié)點(diǎn)接觸電阻逐年增加，造成了壓降增大，損耗增多，為電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了困難。

5）無功補(bǔ)償位置選擇不合理，降損節(jié)能仍有余地。目前油田電網(wǎng)在采取無功補(bǔ)償（電容補(bǔ)償）時(shí)，先進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，選擇補(bǔ)償容量，體現(xiàn)在供電端電流減少。同等用電設(shè)備，同等功率因數(shù)，不同的補(bǔ)償方式，供電端視在電流不同，無功補(bǔ)償、降損節(jié)能存在潛力。

6）用電管理方面存在不足。一是在油田精細(xì)管理的大環(huán)境下，節(jié)能重點(diǎn)放在了高能耗重要設(shè)備上，特別是通過招標(biāo)的大中型設(shè)備，而眾多不同類型的普通電氣設(shè)備卻被人忽視，這與精益管理的要求不相符。二是抄表準(zhǔn)確率、電量流失、負(fù)荷的變化監(jiān)控分析、功率因數(shù)的變化調(diào)節(jié)等方面有待加強(qiáng)。三是用電管理流程上存在相互交叉或盲點(diǎn)，不利于電網(wǎng)高效優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3 供配電系統(tǒng)節(jié)能的技術(shù)措施

3.1 優(yōu)化調(diào)整供電負(fù)荷能力配置

油區(qū)供配電系統(tǒng)按照“供電安全可靠、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)靈活、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)合理、電能質(zhì)量合格和便于維護(hù)管理”的總體技術(shù)改造原則，優(yōu)化設(shè)計(jì)油區(qū)整體一體化供電負(fù)荷能力配置，提升整體節(jié)能技術(shù)一體化改造效果。采取的具體措施有：

1）全面掌握用電負(fù)荷點(diǎn)及重點(diǎn)負(fù)荷分布，合理設(shè)計(jì)線路主線和線路參數(shù)，盡量避免迂回線路，減少多層次節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

2）合理配置供配電系統(tǒng)供電負(fù)荷能力，降低線損。按照供電線路半徑短、小容量、電壓合格、多供少損的技術(shù)要求，依據(jù)油井分布和用戶負(fù)荷配置情況，合理計(jì)算好供電半徑和電氣距離，減少低壓線路供電距離，降低配電線路損耗[4]。

3）優(yōu)化選擇配電線路導(dǎo)線截面。按照正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的線路電壓損耗，正常運(yùn)行時(shí)高壓配電線路電壓降不超過5%的標(biāo)準(zhǔn)要求，優(yōu)化選擇配電線路導(dǎo)線截面積大小[5]。

供配電線路技術(shù)降損采取的主要措施就是增大導(dǎo)線截面積，轉(zhuǎn)移部分供電負(fù)荷，提前采取供電能力分流等。如通過對油區(qū)S3線和S4線進(jìn)行了線路整合，使S3線和S4線變成純粹的油田線路，使S1線和S2線變成了地方用戶供電線路；重新新架設(shè)了Y5油田生產(chǎn)專用配電線和M地方用戶配電專用線路，均采用LGJ-95專用供電導(dǎo)線，不僅有效分流了供電系統(tǒng)負(fù)荷，還有效降低了區(qū)域供配電線路的整體電能損耗。

3.2 加裝就地?zé)o功補(bǔ)償裝置

針對油區(qū)配電電網(wǎng)功率因數(shù)普遍較低的現(xiàn)狀，開展油區(qū)供配系線路電網(wǎng)無功損耗測試分析，嚴(yán)格按照“分級補(bǔ)償、就地平衡”的原則，采取集中、分散補(bǔ)償相結(jié)合的無功補(bǔ)償技術(shù)方案，加裝就地?zé)o功補(bǔ)償裝置。

采取的主要技術(shù)措施有：在變電站母線上加裝補(bǔ)償電容器進(jìn)行集中補(bǔ)償，安裝電容32組，使電網(wǎng)的線路普遍保持在0.90以上，單井功率因數(shù)達(dá)到了0.95以上，大大降低了電能消耗。在線路長、負(fù)荷大的線路上安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行分散補(bǔ)償，按配變空載無功總功率的1.1～1.3倍補(bǔ)償容量補(bǔ)償每一條線路。配變隨變壓器就地補(bǔ)償，使配變自身無功損耗得到就地平衡。

3.3 對計(jì)量裝置實(shí)施技術(shù)改造

推廣應(yīng)用適合油區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用的節(jié)能變壓器，降低變壓器運(yùn)行自身損耗，合理調(diào)整各變壓器負(fù)荷，確保變壓器運(yùn)行在最佳負(fù)載狀態(tài)?！癝13型卷鐵心變壓器具有繞制工藝簡單、重量輕、體積小、空載損耗比S9降低25%～30%、維護(hù)方便、運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省，節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)”[6-7]。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)用，實(shí)踐證明該型號節(jié)能變壓器適合油田電網(wǎng)的負(fù)荷特性和技術(shù)要求。通過實(shí)施推廣應(yīng)用節(jié)能變壓器，淘汰現(xiàn)有高耗能變壓器，降低變壓器自身運(yùn)行損耗。同時(shí)，對配電計(jì)量裝置實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造，提高計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度。

3.4 優(yōu)化變電所主變負(fù)荷配置

有關(guān)資料表明，變壓器負(fù)載率為40%～60%時(shí)，此時(shí)變壓器為最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)?！爱?dāng)銅損等于鐵損時(shí)，變壓器的效率最高”，負(fù)載率為最佳[8-9]。通過調(diào)整后合變壓器所帶的負(fù)荷達(dá)到合理或基本合理值，變壓器的電功率損耗率達(dá)到最低值，效率達(dá)到最高值。因此，提高配電變壓器平均負(fù)荷率，合理選型和調(diào)整配變?nèi)萘浚菍?shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)降損節(jié)能一項(xiàng)有效措施。

4 供配電系統(tǒng)節(jié)能的管理措施

4.1 加強(qiáng)供配電線損優(yōu)化運(yùn)行管理

建立健全供配電線損優(yōu)化運(yùn)行管理工作的目標(biāo)管理制度，將供配電線損優(yōu)化運(yùn)行指標(biāo)分解到線路、配電變壓器和管理人員，加強(qiáng)日常優(yōu)化運(yùn)行管理，做好日常績效考核，用經(jīng)濟(jì)考核手段來提升線路優(yōu)化管理措施的落實(shí)。定期開展理論線損的計(jì)算工作和實(shí)際線損情況測試分析，經(jīng)常分析線損變化情況及原因，提出有針對性的改進(jìn)措施，為線路技術(shù)改造提供可靠的理論依據(jù)。

4.2 采用智能化抄表管理

利用智能化遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表技術(shù)，強(qiáng)化智能化抄表系統(tǒng)工作人員業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，完善自動(dòng)化抄表技術(shù)核收管理制度，確保智能化自動(dòng)抄表系統(tǒng)良好運(yùn)行，加強(qiáng)抄表和核算管理工作，提高了電量計(jì)量統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。

4.3 優(yōu)化改進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量

增加供電量，優(yōu)化改進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。根據(jù)油區(qū)生產(chǎn)實(shí)際用電需求情況，制定合理的供配電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方案，避開用電高峰，減少停電次數(shù)，減少供配電系統(tǒng)故障率，降低停電時(shí)間，保障生產(chǎn)和生活用電質(zhì)量，降低配電系統(tǒng)電能損耗。

4.4 優(yōu)化用電治理和信息化管理

1）優(yōu)化用電治理。及時(shí)排除用電系統(tǒng)安全隱患，清除私接亂掛用電線路問題，消除偷盜用電現(xiàn)象的發(fā)生。優(yōu)化采油廠用電管理，完善用電計(jì)量管理制度，清除非法用電，降低用電總量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

2）加強(qiáng)用電信息化管理。以PCS單井、單設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與源頭數(shù)據(jù)為支撐，整合集成供電系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（電量、電壓、電流、有功、無功，功率因數(shù)）、增加后勤輔助、轉(zhuǎn)供用電數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量、能耗情況實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)預(yù)警，達(dá)到“能流可視化”的目的。

5 實(shí)施效果

某采油廠通過采取上述節(jié)能技術(shù)措施和節(jié)能管理措施，配電系統(tǒng)節(jié)能降損效果明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采油廠在油氣產(chǎn)量保持相對穩(wěn)定的前提下，用電總量和電費(fèi)連續(xù)五年呈逐年雙下降趨勢，經(jīng)濟(jì)效益明顯。某采油廠近五年來用電總量和電費(fèi)統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 某采油廠近五年來用電總量和電費(fèi)統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of total power consumption and electricity charges in the past five years

6 綜合分析

1）配電線路節(jié)能降損效果顯著。從表1中可以出，采油廠用電總量和電費(fèi)連續(xù)五年呈逐年雙下降趨勢，2020年與2016年相比，用電總量下降6 205.44×104kWh，電費(fèi)總量下降了3 878.4萬元，這充分說明采油廠配電線路降損節(jié)能措施實(shí)施收到明顯成效。

2）功率因數(shù)提高明顯，減少損耗。2016年線路功率因數(shù)只有部分達(dá)到0.90以上，而目前采油廠線路功率因數(shù)則全部達(dá)到0.90以上。

3）供配電管理優(yōu)化合理，油區(qū)配電系統(tǒng)得到整體優(yōu)化。分線路負(fù)載變化及電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，提升管理效率，降低了因線路失電或負(fù)荷波動(dòng)對生產(chǎn)造成的影響，實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)能源集中管控，以供電線路為載體，以電力能源閉環(huán)管理為主線，以能流可視化方式，實(shí)時(shí)展現(xiàn)供電線路上變電站供電數(shù)據(jù)、生產(chǎn)用電數(shù)據(jù)、辦公用電數(shù)據(jù)以及民用電數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)視圖，實(shí)現(xiàn)層層穿透，實(shí)時(shí)查詢，油區(qū)配電系統(tǒng)得到整體優(yōu)化[10]。

7 結(jié)束語

實(shí)踐證明，從技術(shù)和管理兩方面入手，做好配電網(wǎng)降損節(jié)能措施是十分有效的。通過實(shí)施優(yōu)化調(diào)整供電負(fù)荷能力配置、加裝就地?zé)o功補(bǔ)償裝置、推廣應(yīng)用節(jié)能型變壓器以及對計(jì)量裝置實(shí)施技術(shù)改造、優(yōu)化變電所主變負(fù)荷配置等四項(xiàng)技術(shù)措施，以及加強(qiáng)供配電線損優(yōu)化運(yùn)行管理、采用智能化抄表管理、優(yōu)化改進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量、優(yōu)化用電治理和信息化管理等四項(xiàng)管理措施，降低了配電線路損耗，實(shí)現(xiàn)了用電總量和電費(fèi)連續(xù)五年呈逐年雙下降趨勢，取得最佳成效，達(dá)到降損節(jié)能的目的。