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[摘要]油田电网合理的无功补偿方式,能够有效地维持其电压水平,降低有功网损,提高网络输送容量和供电质量,减少用电费用。对油田电网4种无功补偿方式进行比较,并对油田电网进行无功补偿时遇到的问题提出一些建议,根据油田电网的实际,将4种无功补偿方式结合起来使用,可以获得最好的技术和经济效益。
[关键词]油田电网无功补偿优化
中图分类号:TM0文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1220025-01
一、概述
随着油田自动化生产水平的提高对电力的需求日益增大,同时对供电可靠性和质量提出了更高的要求。油田电网无功潮流分布是否合理,不仅关系到其向用户提供电能质量的优劣,还直接影响电网自身运行的安全、经济运行。此外,电网功率因数和电压的降低,不仅使油田电气设备得不到充分利用,降低电网传输能力,引起损耗增加;还直接影响原油产量。因此,解决好油田电网无功补偿问题,对油田电网的安全性和降损节能以及原油生产有着重要的意义。合理无功补偿点的选择以及补偿容量和方式的确定,能够有效地维持油田电网的电压水平、提高电压稳定性,避免大量无功的远距离传输,从而降低有功网损。以下四种适合油田电网无功补偿方式:
1.油田变电站集中补偿方式;2.采油联合站低压集中补偿方式;3.10(6)kV杆上无功补偿方式;4.用户终端分散补偿方式。见下图。
二、油田电系统无功补偿方案
(一)油田变电站集中补偿方式(图中方式1)。这种方式是在变电站进行集中补偿,对油田35kV及以上电网的无功补偿。这些补偿装置一般连接在变电站的10(6)kV母线上,因此具有管理容易、维护方便等优点,但是这种方式对10(6)kV配电网的降损起不到作用。
方式1是油田电网主要补偿方式,一般采用分级投切的方式补偿无功,不能随负荷变化实现快速精确调节。
(二)采油联合站低压集中补偿方式(图中方式2)。油田电网采用的另外一种无功补偿方式是在采油联合站配电变压器0.4kV侧进行集中补偿,通常采用微机控制的低压并联电容器柜,容量在几十至几百千乏不等,根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。主要目的是提高配电室0.4kV母线的功率因数。
(三)10(6)kV杆上补偿方式(图中方式3)。根据油井的分布情况,在10(6)kV线路上进行杆上采用无功补偿的方式。抽油机在上行程和下行程时用电负荷差异很大,如在单台抽油机变压器低压控制箱安装补偿电容器难以达到最佳补偿量,并且维修量大;因此采用10(6)kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上进行无功补偿,以提高配电网功率因数,达到降损升压的目的。由于杆上安装的并联电容器远离变电站,容易出现保护不易配置、维护工作量大、受环境和空间条件限制等问题。因此,杆上无功优化补偿必须结合以下情况进行:
1.补偿点不宜多。对于油区配电线路,在几台油井变压器集中的配电线路上进行补偿,不宜在单台变压器高压侧补偿;2.控制方式应简单,杆上补偿不设分组投切;3.补偿容量适当。补偿容量太大将会导致配电线路在轻载时的过电压和过补偿现象;4.接线简单。最好是每相只采用一台电容器装置,以降低补偿设备的故障率;5.简化保护方式。采用熔断器和氧化锌避雷器分别作为过流和过电压保护。显然,这种补偿方式的优点是具有投资小,回收快,补偿效率较高,便于管理和维护等优点,适合于功率因数较低且负荷较重的长配电线路。
(四)用户终端分散补偿方式(图中方式4)。根据油田电网低压用电设备的容量大小和负荷的平稳度,直接在设备进行无功补偿,降低电网的损耗和维持电压水平。《供電系统设计规范》指出,容量较大,负荷平稳且经常使用的用电设备无功负荷宜单独就地补偿。故对于采油厂的注水、输油泵的电机,应该进行就地无功补偿。与前面三种补偿方式相比,本补偿方式将更能体现电容器补偿的优点:1.线损率可减少20%;2.减小电压损失,改善电压质量、用电设备启动和运行条件;3.释放系统能量,提高线路供电能力。缺点是由于低压无功补偿通常按用户设备最大无功需求来确定安装容量,而有些设备并非长期使用,造成大量电容器在的闲置,设备利用率不高。综合以上四种无功补偿方式,性能比较如表所示。
三、油田电网无功补偿遇到的问题
根据无功补偿技术的发展。就目前油田无功补偿遇到的一些问题,应引起重视。
(一)无功补偿方式优化的问题。油田企业用电只注重满足供电公司对功率因数的要求,而对本企业内部的功率因数重视不够;只注重供电电压水平,对谐波限制重视不够。显然要实现有效的降损,提高供电质量;必须从油田企业内部出发,通过计算无功潮流和谐波分布情况,确定油田电网的补偿方式,最优补偿容量和补偿地点,才能使资金发挥最大的效益。
(二)量测的问题。目前10(6)kV配电网的线路上的负荷点一般无无功表计。这对10(6)kV配电网的潮流计算和无功优化计算带来很大困难。
(三)谐波的问题。电容器本身具备一定的抗谐波能力,也有放大谐波的副作用。谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响;由于电容器对谐波的放大作用,使系统的谐波干扰更严重。因而在无功补偿时必须考虑谐波治理,在有较大谐波干扰又需要补偿无功的地点,应考虑增加滤波装置。
(四)无功倒送的问题。无功倒送会增加配电网的损耗是电力系统所不允许的。尤其是采用静态电容器补偿方式,而负荷变化大的用户,可能在负荷低谷时造成无功倒送,这样的用户应虑动态无功补偿装置。
综上所述,油田电网的无功补偿工作应更多地考虑本系统的特点,不应只注重本企业对供电公司的功率因数而忽视企业内部的各个用用电单位的功率因数。油田企业用电的无功补偿应基于完善的补偿方案进行改造。
总之,油田电网的无功补偿是一项建设性的降损技术措施。本文分析了四种油田电网无功补偿方式,认为应更多地考虑油田电网的特点将它们结合起来进行无功补偿,寻找技术和经济上的最优方案。
[关键词]油田电网无功补偿优化
中图分类号:TM0文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1220025-01
一、概述
随着油田自动化生产水平的提高对电力的需求日益增大,同时对供电可靠性和质量提出了更高的要求。油田电网无功潮流分布是否合理,不仅关系到其向用户提供电能质量的优劣,还直接影响电网自身运行的安全、经济运行。此外,电网功率因数和电压的降低,不仅使油田电气设备得不到充分利用,降低电网传输能力,引起损耗增加;还直接影响原油产量。因此,解决好油田电网无功补偿问题,对油田电网的安全性和降损节能以及原油生产有着重要的意义。合理无功补偿点的选择以及补偿容量和方式的确定,能够有效地维持油田电网的电压水平、提高电压稳定性,避免大量无功的远距离传输,从而降低有功网损。以下四种适合油田电网无功补偿方式:
1.油田变电站集中补偿方式;2.采油联合站低压集中补偿方式;3.10(6)kV杆上无功补偿方式;4.用户终端分散补偿方式。见下图。
二、油田电系统无功补偿方案
(一)油田变电站集中补偿方式(图中方式1)。这种方式是在变电站进行集中补偿,对油田35kV及以上电网的无功补偿。这些补偿装置一般连接在变电站的10(6)kV母线上,因此具有管理容易、维护方便等优点,但是这种方式对10(6)kV配电网的降损起不到作用。
方式1是油田电网主要补偿方式,一般采用分级投切的方式补偿无功,不能随负荷变化实现快速精确调节。
(二)采油联合站低压集中补偿方式(图中方式2)。油田电网采用的另外一种无功补偿方式是在采油联合站配电变压器0.4kV侧进行集中补偿,通常采用微机控制的低压并联电容器柜,容量在几十至几百千乏不等,根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。主要目的是提高配电室0.4kV母线的功率因数。
(三)10(6)kV杆上补偿方式(图中方式3)。根据油井的分布情况,在10(6)kV线路上进行杆上采用无功补偿的方式。抽油机在上行程和下行程时用电负荷差异很大,如在单台抽油机变压器低压控制箱安装补偿电容器难以达到最佳补偿量,并且维修量大;因此采用10(6)kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上进行无功补偿,以提高配电网功率因数,达到降损升压的目的。由于杆上安装的并联电容器远离变电站,容易出现保护不易配置、维护工作量大、受环境和空间条件限制等问题。因此,杆上无功优化补偿必须结合以下情况进行:
1.补偿点不宜多。对于油区配电线路,在几台油井变压器集中的配电线路上进行补偿,不宜在单台变压器高压侧补偿;2.控制方式应简单,杆上补偿不设分组投切;3.补偿容量适当。补偿容量太大将会导致配电线路在轻载时的过电压和过补偿现象;4.接线简单。最好是每相只采用一台电容器装置,以降低补偿设备的故障率;5.简化保护方式。采用熔断器和氧化锌避雷器分别作为过流和过电压保护。显然,这种补偿方式的优点是具有投资小,回收快,补偿效率较高,便于管理和维护等优点,适合于功率因数较低且负荷较重的长配电线路。
(四)用户终端分散补偿方式(图中方式4)。根据油田电网低压用电设备的容量大小和负荷的平稳度,直接在设备进行无功补偿,降低电网的损耗和维持电压水平。《供電系统设计规范》指出,容量较大,负荷平稳且经常使用的用电设备无功负荷宜单独就地补偿。故对于采油厂的注水、输油泵的电机,应该进行就地无功补偿。与前面三种补偿方式相比,本补偿方式将更能体现电容器补偿的优点:1.线损率可减少20%;2.减小电压损失,改善电压质量、用电设备启动和运行条件;3.释放系统能量,提高线路供电能力。缺点是由于低压无功补偿通常按用户设备最大无功需求来确定安装容量,而有些设备并非长期使用,造成大量电容器在的闲置,设备利用率不高。综合以上四种无功补偿方式,性能比较如表所示。
三、油田电网无功补偿遇到的问题
根据无功补偿技术的发展。就目前油田无功补偿遇到的一些问题,应引起重视。
(一)无功补偿方式优化的问题。油田企业用电只注重满足供电公司对功率因数的要求,而对本企业内部的功率因数重视不够;只注重供电电压水平,对谐波限制重视不够。显然要实现有效的降损,提高供电质量;必须从油田企业内部出发,通过计算无功潮流和谐波分布情况,确定油田电网的补偿方式,最优补偿容量和补偿地点,才能使资金发挥最大的效益。
(二)量测的问题。目前10(6)kV配电网的线路上的负荷点一般无无功表计。这对10(6)kV配电网的潮流计算和无功优化计算带来很大困难。
(三)谐波的问题。电容器本身具备一定的抗谐波能力,也有放大谐波的副作用。谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响;由于电容器对谐波的放大作用,使系统的谐波干扰更严重。因而在无功补偿时必须考虑谐波治理,在有较大谐波干扰又需要补偿无功的地点,应考虑增加滤波装置。
(四)无功倒送的问题。无功倒送会增加配电网的损耗是电力系统所不允许的。尤其是采用静态电容器补偿方式,而负荷变化大的用户,可能在负荷低谷时造成无功倒送,这样的用户应虑动态无功补偿装置。
综上所述,油田电网的无功补偿工作应更多地考虑本系统的特点,不应只注重本企业对供电公司的功率因数而忽视企业内部的各个用用电单位的功率因数。油田企业用电的无功补偿应基于完善的补偿方案进行改造。
总之,油田电网的无功补偿是一项建设性的降损技术措施。本文分析了四种油田电网无功补偿方式,认为应更多地考虑油田电网的特点将它们结合起来进行无功补偿,寻找技术和经济上的最优方案。