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    靜止無功補(bǔ)償技術(shù)在油田6kV配電線路上的應(yīng)用

    2013-11-09 02:07:20陳學(xué)梅趙智李紅艷陳津剛李子鋒
    資源節(jié)約與環(huán)保 2013年10期
    關(guān)鍵詞:投切功率因數(shù)電容

    陳學(xué)梅 趙智 李紅艷 陳津剛 李子鋒

    (大港油田公司 天津 300280)

    1 問題的提出

    大港油田生產(chǎn)配網(wǎng)以6KV架空線路為主,線路普遍存在距離長、分支多、負(fù)荷分散的特點(diǎn),單條生產(chǎn)線路上帶有大量的6kV配電變壓器,配電變壓器又帶有大量的油井、注水泵、外輸泵類感性負(fù)荷,受負(fù)荷性質(zhì)及線路特點(diǎn)等客觀因素影響,低壓就地?zé)o功補(bǔ)償不能滿足無功補(bǔ)償?shù)男枨螅?KV線路上的合理的無功補(bǔ)償措施必不可少。

    目前,油田6KV生產(chǎn)線路的無功補(bǔ)償主要采取固定電容補(bǔ)償方式,根據(jù)線路的長短、負(fù)荷分布及負(fù)荷輕重,補(bǔ)償點(diǎn)和容量有所不同。據(jù)統(tǒng)計(jì),油田94條生產(chǎn)配電線路,平均每條6KV配電線路補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)3處,單條線路平均補(bǔ)償容量560kVar。固定電容補(bǔ)償方式接線簡(jiǎn)單、設(shè)備少、投資小,對(duì)線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行發(fā)揮了不小的作用,但在實(shí)際運(yùn)行中存在以下問題:

    1.1 電容器的投切需要人工操作進(jìn)行,跌落式熔斷器作為其投切和保護(hù)的設(shè)備,在投切時(shí)不可避免會(huì)對(duì)線路產(chǎn)生較大的沖擊,容易引發(fā)線路故障,同時(shí)操作人員的安全風(fēng)險(xiǎn)也較大,因此,實(shí)際電容的投切往往只能在在線路停電的情況下進(jìn)行。

    1.2 由于油井生產(chǎn)方式、注水量調(diào)整等原因,線路上的負(fù)荷的大小在一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生變化,無功的需求量也隨之發(fā)生變化。而電力管理人員不能及時(shí)掌握變化情況,導(dǎo)致線路出現(xiàn)過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償情況。過補(bǔ)償造成無功潮流反送電網(wǎng),輕則影響電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,重則給電網(wǎng)安全運(yùn)行造成危害;欠補(bǔ)償造成線路功率因數(shù)不達(dá)標(biāo),影響線路的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

    1.3 隨著低壓、中壓變頻類諧波源設(shè)備的大量使用,6kV線路上有一定量的諧波存在,電容器有發(fā)生并聯(lián)諧振,放大諧波的危險(xiǎn)。

    為解決上述問題,提高6KV線路運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性及可靠性,我們開展了靜止無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用研究。

    2 靜止無功補(bǔ)償技術(shù)(SVG)

    靜止無功補(bǔ)償技術(shù)(SVG)是將電壓型變流器通過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上,通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)變流器交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值,使其吸收或發(fā)出滿足要求的可連續(xù)調(diào)節(jié)的無功電流。其特點(diǎn)是:

    2.1 雙向連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率輸出,不會(huì)造成補(bǔ)償點(diǎn)無功的過補(bǔ)及欠補(bǔ);

    2.2 響應(yīng)速度快,時(shí)間≤10ms;

    2.3 補(bǔ)償器無功輸出受接入點(diǎn)電壓影響??;

    2.4 補(bǔ)償時(shí)不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。

    靜態(tài)無功發(fā)生器SVG并接在高壓電網(wǎng)上,有直掛式和降壓式兩種,其中直掛式由多個(gè)IGBT鏈接單元串聯(lián)后直接接在高壓母線上,由于IGBT管數(shù)多,控制相對(duì)復(fù)雜。因此,我們選擇了降壓式結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)示意圖如下:

    圖1 SVG結(jié)構(gòu)原理圖

    由于6KV架空線路在野外,運(yùn)行環(huán)境惡劣,SVG采用了預(yù)裝式箱體結(jié)構(gòu),確保設(shè)備可靠運(yùn)行。

    圖2 預(yù)裝式箱體SVG

    3 靜止無功補(bǔ)償技術(shù)(SVG)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

    結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,我們先后在板1719線、孔1018線、羊520線路上進(jìn)行了SVG技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

    3.1 SVG實(shí)施前線路運(yùn)行情況

    線路負(fù)荷及補(bǔ)償現(xiàn)狀見表1。

    表1 6k V線路運(yùn)行情況

    對(duì)“大港油田電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)及計(jì)量共享系統(tǒng)”的6KV線路出口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明:

    在線路上負(fù)荷發(fā)生變動(dòng)時(shí),線路的無功補(bǔ)償無法達(dá)到0.9的考核目標(biāo),且均存在過補(bǔ)情況。

    表2 線路無功補(bǔ)償監(jiān)測(cè)情況

    下面是8月4日-8月11日1719線路出口有功功率及功率因數(shù)的瞬時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(每隔6小時(shí)1個(gè)點(diǎn))。從下圖可以看出,當(dāng)線路生產(chǎn)負(fù)荷(有功功率)發(fā)生變化時(shí),無功補(bǔ)償不能達(dá)到0.9的補(bǔ)償要求。

    3.2 SVG實(shí)施后線路運(yùn)行情況

    3.2.1 SVG補(bǔ)償方案

    綜合考慮三條線路負(fù)荷及無功補(bǔ)償現(xiàn)狀,以及箱式結(jié)構(gòu)SVG現(xiàn)場(chǎng)占地需要,確定三條線路上SVG補(bǔ)償方案如下:

    a、板1719線路:67#桿附近安裝300kVar的SVG,同時(shí)根據(jù)目前負(fù)荷情況,切除3組補(bǔ)償電容。

    b、孔1018線路:在孔1018線路在38#附近安裝300kVar的SVG,同時(shí)將43#桿處300kVar的電容組停用。

    c、羊520線路:在520線路28#桿附近安裝150kVar的SVG,將31#桿90kVar補(bǔ)償電容停用。

    3.2.2 SVG效果分析

    將SVG的補(bǔ)償達(dá)到的功率因數(shù)設(shè)定在0.99,在運(yùn)行一段時(shí)間后,我們對(duì)三條線路的運(yùn)行情況進(jìn)行了跟蹤分析:

    (1)SVG技術(shù)應(yīng)用后,解決了6KV配電線路存在的無功過補(bǔ)的問題,抑制了容性電流流往變電站,降低了由此造成的諧振幾率,線路運(yùn)行可靠性提高。目前為止,三條線路沒有發(fā)生一次故障停電,由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益很可觀。

    (2)SVG技術(shù)應(yīng)用后,實(shí)現(xiàn)了線路的動(dòng)態(tài)連續(xù)補(bǔ)償,將功率因數(shù)穩(wěn)定在一個(gè)較高的水平。

    表3 SVG投入后線路無功補(bǔ)償監(jiān)測(cè)情況

    以下是SVG投入后,1719線路功率因數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行的曲線圖,從變電站監(jiān)測(cè)線路運(yùn)行曲線可以看出,1719線路有功功率一直在變化(其無功需求也應(yīng)隨之變化),而其功率因數(shù)穩(wěn)定保持在較高的運(yùn)行水平。

    圖5 1719線路有功功率變化曲線

    圖6 1719線路功率因數(shù)變化曲線

    (3)SVG技術(shù)應(yīng)用后,在目前負(fù)荷及補(bǔ)償狀態(tài)下,有一定節(jié)電效果。SVG目前無功輸出還不到50%,從長期來看,負(fù)荷越重,變化范圍越大,節(jié)電效果會(huì)更好。

    4 結(jié)論及建議

    4.1 在油田三條6KV配電線路上應(yīng)用SVG靜態(tài)無功自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù),得出以下結(jié)論

    4.1.1 SVG技術(shù)可以解決目前線路無功補(bǔ)償存在的過補(bǔ)問題,抑制容性電流進(jìn)入變電站,降低諧振發(fā)生的幾率,有利于提高線路運(yùn)行的可靠性。

    4.1.2 SVG技術(shù)與固定補(bǔ)償技術(shù)相結(jié)合,可以將線路的運(yùn)行功率因數(shù)控制在一個(gè)較高的水平,在降低線路損耗的同時(shí),也降低了人工投切電容的工作量,減小了人工投切電容對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

    4.2 結(jié)合實(shí)際應(yīng)用,同時(shí)給出以下建議

    4.2.1 由于SVG靜態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的成本高,建議在后端負(fù)荷偏重的長線路上加以應(yīng)用,其節(jié)電效果會(huì)顯著得多。

    4.2.2 建議在變電站內(nèi)應(yīng)用SVG技術(shù),對(duì)于提高變電站的主變供電能力以及變電站系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性將發(fā)揮更明顯的作用。

    4.2.3 由于SVG技術(shù)是一種電力電子技術(shù),對(duì)環(huán)境的應(yīng)用要求比較苛刻,因此,其在油田野外工況下使用的壽命及可靠性還有待于進(jìn)一步跟蹤。

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