節(jié)能型變壓器在油田供配電系統(tǒng)的應(yīng)用

陳勇 王小軍

（1.中國(guó)石油玉門(mén)油田分公司規(guī)劃計(jì)劃處；2.中國(guó)石油玉門(mén)油田分公司酒東油田作業(yè)區(qū)）

電力變壓器作為電壓變換設(shè)備，廣泛應(yīng)用于油田企業(yè)供配電系統(tǒng)。玉門(mén)油田現(xiàn)有各類(lèi)型變壓器675臺(tái)，總裝機(jī)容量416 235 kVA，其中S7型、S型類(lèi)型的變壓器252臺(tái)，裝機(jī)容量75 200 kVA，平均年限超過(guò)25年，占油田變壓器總數(shù)的37.33%、總?cè)萘康?8.07%。油田低效高能耗變壓器使用數(shù)量多，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，節(jié)能潛力大。

S11型節(jié)能變壓器空載損耗較S7型變壓器降低46%～64%，負(fù)載損耗降低13%～36%。選擇高效節(jié)能型變壓器不僅可減少電能損耗，促進(jìn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，還可大大降低變壓器的運(yùn)營(yíng)成本，是油田提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。

1 低效高能耗變壓器與節(jié)能型變壓器的性能比較

變壓器在電能轉(zhuǎn)換和傳導(dǎo)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電能損耗，主要分為空載損耗和負(fù)載損耗。空載損耗又稱(chēng)為鐵損，是指發(fā)生在變壓器鐵芯疊片內(nèi)，因周期性變化的磁力線通過(guò)材料時(shí)材料的磁帶和渦流產(chǎn)生的損耗；負(fù)載損耗又稱(chēng)為銅損，是由流過(guò)變壓器繞組中的負(fù)載電流產(chǎn)生的。

按照《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》（GB120052—2006）規(guī)定，S7型與S11型變壓器能效值見(jiàn)表1。

表1 S7和S11變壓器能效值對(duì)比

由表1數(shù)據(jù)可知，S7型變壓器與S11型變壓器相比，空載損耗高46%～64%，負(fù)載損耗高13%～36%。

目前，玉門(mén)油田在用S7型及以前型號(hào)的低效高耗能變壓器共計(jì)252 臺(tái)，總裝機(jī)容量75 200 kVA，詳見(jiàn)表2。

這些低效高能耗變壓器，在使用過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題

1）變壓器漏油嚴(yán)重，高壓接線柱溫度高，有的高達(dá)105 ℃；

2）功率因數(shù)低，平均不到0.5；

3）常發(fā)生套管損壞、噪聲高、線間短路等問(wèn)題，可靠性差；

4）夏季雷雨季節(jié)，雷電經(jīng)常導(dǎo)致變壓器故障，威脅電網(wǎng)安全，影響油田生產(chǎn)。

表2 玉門(mén)油田S7型低效高能耗變壓器統(tǒng)計(jì)

式中

IO——變壓器的空載電流百分比，%（S7型變壓器，取IO=1.2%；S11型變壓器，取IO=0.4%）；

UK——變壓器的短路電壓百分比，%（S7型與S11型變壓器，取UK=4.5%）；

SN——變壓器額定容量，kVA。

配電變壓器年綜合功率損耗的計(jì)算公式

式中

ΔPZ——綜合功率損耗，kW；

Kq——無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，kW/kvar（油田6～10 kV電網(wǎng)降壓變壓器取系統(tǒng)最小負(fù)荷時(shí)，其無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量為0.1 kW/kvar）。

按照公式（1）～（5），分別計(jì)算了玉門(mén)油田每臺(tái)S7型變壓器和S11型變壓器的年綜合電能損耗值ΔPZ以及更換252臺(tái)變壓器后的年節(jié)電量和節(jié)約電費(fèi)（電價(jià)按照0.57元/kWh計(jì)算），見(jiàn)表3。

2 節(jié)能型變壓器的節(jié)能效果分析

2.1 S7型與S11型變壓器的損耗

綜合變壓器損耗公式[1]，配電變壓器年有功電能損耗的計(jì)算公式如下

式中

ΔP——變壓器有功損耗，kW；

Po——變壓器空載有功損耗，kW；

PK——變壓器負(fù)載有功損耗，kW；

β——變壓器負(fù)荷率，%（油田設(shè)備每天24 h運(yùn)行，一般取0.75）；

KT——負(fù)載波動(dòng)損耗系數(shù)，取KT=1.05。

配電變壓器年無(wú)功電能損耗的計(jì)算公式

式中

ΔQ——變壓器負(fù)載損耗，kvar；

Qo——變壓器空載無(wú)功損耗，kvar；

QK——變壓器負(fù)載無(wú)功損耗，kvar。

變壓器空載無(wú)功損耗、負(fù)載無(wú)功損耗計(jì)算公式

表3 玉門(mén)油田淘汰S7型變壓器節(jié)電計(jì)算

2.2 S11型節(jié)能變壓器投資回收期

根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，變壓器按照20年使用年限設(shè)計(jì)，此外按照《工礦企業(yè)電氣規(guī)程》規(guī)定，重要用戶10/0.4 kV變壓器在投入運(yùn)行后的第5年和以后每10年應(yīng)大修一次。油田企業(yè)大修理費(fèi)按照變壓器原價(jià)值的0.3系數(shù)計(jì)取，根據(jù)這些規(guī)定，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上分析，更新變壓器是更經(jīng)濟(jì)的選擇，這也符合國(guó)家鼓勵(lì)淘汰低效高能耗變壓器的政策。

回收年限計(jì)算方法

式中

TB——變壓器回收年限，a；

ZN——新變壓器的購(gòu)置價(jià)，元；

GJD——舊變壓器的大修理費(fèi)，元（大修系數(shù)選取0.65）；

GJ——舊變壓器的殘存價(jià)值（取原價(jià)值的10%），元；

GD——每年節(jié)約的電費(fèi)，元。

分別將表1～表3 數(shù)據(jù)代入公式（6）進(jìn)行計(jì)算，匯總結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 玉門(mén)油田更新變壓器效益計(jì)算

已知 ZN=10 332 950元；GJD=4029 851 元；GJ=6199 770元× 0.1=619 977元；GD=649 365元。

TB=（10 332 950-4029 851-619 977）/649 365=8.75（a）；即8.75年可收回成本。

從以上分析可看出，玉門(mén)油田更換252臺(tái)S11型變壓器能耗降低了113.923 8× 104kWh，如果將S7型變壓器更換為S11型，一般應(yīng)考慮回收年限小于10年時(shí)變壓器應(yīng)該更新。

3 結(jié)論

推廣應(yīng)用S11節(jié)能型變壓器及以上產(chǎn)品，不僅能進(jìn)一步降低油田企業(yè)的電能損耗，給企業(yè)帶來(lái)一定的效益，而且也符合國(guó)家限期淘汰低效高能耗變壓器的要求?！笆濉睍r(shí)期，玉門(mén)油田將加快淘汰低效高能耗變壓器的步伐，爭(zhēng)取節(jié)能專(zhuān)項(xiàng)資金在兩年內(nèi)更新252臺(tái)S7型變壓器，為確保完成節(jié)能目標(biāo)任務(wù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]俞伯炎,吳照云.石油工業(yè)節(jié)能技術(shù)[M].石油工業(yè)出版社,2000:271-272.