針對(duì)油田電網(wǎng)特點(diǎn)，優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償方案

石英才

（遼河油田公司生產(chǎn)運(yùn)行處，遼寧盤錦 124010）

針對(duì)油田電網(wǎng)特點(diǎn)，優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償方案

石英才

（遼河油田公司生產(chǎn)運(yùn)行處，遼寧盤錦 124010）

遼河油田作為全國(guó)最大的稠油高凝油生產(chǎn)基地，主要電力負(fù)荷是抽油機(jī)和泵的電機(jī)，且主要以異步電動(dòng)機(jī)為主，消耗大量的無(wú)功，因此必須合理進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，并優(yōu)化配置。遼河油田針對(duì)電網(wǎng)實(shí)際采用變電所集中補(bǔ)償、配電線路分段固定補(bǔ)償、低壓配電間集中補(bǔ)償及用電設(shè)備就地分散補(bǔ)償四種方式，實(shí)現(xiàn)了無(wú)功優(yōu)化補(bǔ)償，改善了系統(tǒng)電能質(zhì)量，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

無(wú)功補(bǔ)償；電容器；無(wú)功優(yōu)化；集中補(bǔ)償；就地分散補(bǔ)償

1 電網(wǎng)無(wú)功功率產(chǎn)生及危害

根據(jù)有功功率P、無(wú)功功率Q、視在功率S和功率因數(shù)cosφ的定義關(guān)系，構(gòu)成功率三角形。由功率三角形可知，在P一定的條件下，φ越大，cosφ越小，則所需要的Q越大，其S也越大[1]。不僅增加企業(yè)的投資，增加容量電費(fèi)的支出，降低設(shè)備利用率，也將增加線路損耗。同時(shí)，無(wú)功功率的增加，負(fù)載的功率因數(shù)低，對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生較大的不利影響，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，主要表現(xiàn)在：

1.1 功率損耗和電能損失加大

在三相交流電路中，以單回供電線路為例，設(shè)線路每相導(dǎo)線的電阻為R（Ω），線電流為I（A），功率損耗ΔP的計(jì)算公式如下：

由上式可見，當(dāng)線路的額定電壓U和輸送的有功功率P均為定值時(shí)，功率因數(shù)cosφ的減小，將使有功功率損失增加，增大了線路和變壓器的電能損失。

1.2 設(shè)備出力下降

電力設(shè)備容量表明供電能力的大小，用視在功率S表示，當(dāng)設(shè)備的視在功率S一定時(shí)，由于有功功率

如果功率因數(shù)cosφ降低了，上式中的P也隨之減小，電氣設(shè)備的有功出力也就降低了，因而使用同樣容量的供電設(shè)備所供給的有功功率減少了，降低了供電能力。

1.3 電壓質(zhì)量不合格

由線路中電壓損失ΔU的計(jì)算式可知：

當(dāng)線路中的無(wú)功功率Q增加后，其他參數(shù)不變，電壓損失ΔU也隨之增加，這將使得線路輸入端和線路末端電壓降下降較大，不利于用電設(shè)備正常運(yùn)行。

由以上可知，無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)的影響比較大，為了提高設(shè)備的利用率，降低有功電量的損失，改善電壓質(zhì)量，就必須對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。

2 并聯(lián)補(bǔ)償計(jì)算公式

2.1 功率因數(shù)計(jì)算公式

用戶自然功率因數(shù)計(jì)算公式為：

2.2 補(bǔ)償容量計(jì)算公式

根據(jù)計(jì)算求得的實(shí)際功率因數(shù)值，進(jìn)行補(bǔ)償容量的計(jì)算，按如下公式確定：

式中 tgφ1——補(bǔ)償前功率因數(shù)角的正切值；

tgφ2——補(bǔ)償后功率因數(shù)角的正切值；

3 油田電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方式

針對(duì)油田電網(wǎng)的實(shí)際情況，無(wú)功補(bǔ)償主要采用的方式有4種：1.變電所集中補(bǔ)償；2.配電線路固定補(bǔ)償；3.配電變低集中補(bǔ)償；4.用電設(shè)備就地分散補(bǔ)償。

在4種無(wú)功補(bǔ)償方式中，每種方式又可分為手動(dòng)及自動(dòng)兩種，根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際，對(duì)變電所、配電線路及抽油機(jī)采用宜手動(dòng)投切方式，對(duì)配電間宜采用自動(dòng)投切方式。下面分別進(jìn)行論述：

3.1 變電所集中補(bǔ)償

變電所集中補(bǔ)償?shù)闹饕瞧胶廨旊娋W(wǎng)的無(wú)功功率，改善輸電網(wǎng)功率因數(shù)，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，補(bǔ)償變電所主變和輸電線路的無(wú)功損耗。根據(jù)“國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償配置技術(shù)原則”要求，變電所集中補(bǔ)償容量按主變壓器容量的10%～30%配置，并滿足35～110kV主變壓器最大負(fù)荷時(shí)，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95。遼河油田變電所6kV側(cè)采用單母線分段帶旁路運(yùn)行方式，當(dāng)總?cè)萘啃∮? 000kVA時(shí)，每段母線接一組電容器，大于8 000kVA時(shí)每段母線上接兩組電容器，并具有階梯式，可根據(jù)實(shí)際需要采取不同的組合形式，但單組容量不應(yīng)小于750kVar。同時(shí)，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，油田電網(wǎng)主要存在3次諧波，因而串聯(lián)電抗器一般是按6%配置，主要采用干式鐵心電抗器。

3.2 配電線路分段固定補(bǔ)償

線路補(bǔ)償，即通過(guò)在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償。電容器容量一般為3×50kVar或1×150kVar，通過(guò)跌落式熔斷器直接并聯(lián)在線路上，采用熔斷器和避雷器作為過(guò)電流和過(guò)電壓保護(hù)，具有操作方便，安裝簡(jiǎn)單，投資小、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適用于功率因數(shù)低、負(fù)荷重的長(zhǎng)線路。

3.3 低壓配電間集中壓補(bǔ)償

低壓配電間集中補(bǔ)償主要是針對(duì)井組、井組平臺(tái)和低壓集中負(fù)荷等用電采用的最普遍的補(bǔ)償方法。由于負(fù)荷隨時(shí)間變化大，采用無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置具有很好的合理性。無(wú)功補(bǔ)償容量按變壓器最大負(fù)載率為75%，負(fù)荷自然功率因數(shù)為0.85考慮，補(bǔ)償?shù)阶儔浩髯畲筘?fù)荷時(shí)其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95，或按照變壓器容量的20%～40%進(jìn)行配置，并裝設(shè)以電壓為約束條件，根據(jù)無(wú)功功率進(jìn)行分組自動(dòng)投切的控制裝置。低壓集中無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償后功率因數(shù)高、降損節(jié)能效果好。

3.4 用電設(shè)備就地分散補(bǔ)償

對(duì)油田的各種抽油機(jī)、泵類的異步電動(dòng)機(jī)實(shí)施就地補(bǔ)償，就是用一臺(tái)與異步電動(dòng)機(jī)特性相配合的電容器直接并聯(lián)于該電動(dòng)機(jī)，不需要外加其它保護(hù)裝置，使低壓供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量得到改善。

從理論計(jì)算和實(shí)踐中證明，對(duì)于抽油機(jī)實(shí)施就地?zé)o功補(bǔ)償，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可使配電變壓器的帶載能力增強(qiáng)，降低配電網(wǎng)線損和配電線路的導(dǎo)線截面。

（2）可提高線路的功率因數(shù)，減少未端電壓降低，改善電壓質(zhì)量。

（3）可減少配電線路、配電變壓器、低壓配電線路的負(fù)荷電流。

（4）可降低電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流。

（5）采取補(bǔ)償電容器隨電動(dòng)機(jī)同時(shí)投切方法，不存在無(wú)功過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象。

（6）因無(wú)需要外加其它保護(hù)裝置，就能取得較為理想的補(bǔ)償效果，因此具有簡(jiǎn)單、價(jià)低的特點(diǎn)。

[1] 徐新亮.實(shí)時(shí)無(wú)功補(bǔ)償在電力工業(yè)中的應(yīng)用分析[J].黑龍江科技信息，2010，（27）.

Optimization of Reactive Power Compensation Scheme For Oilfield Power System

Shi Ying-cai

The Liaohe Oilfield is the largest heavy oil production base in China.The main power load is the motor of pumping unit and pump，and it is mainly used as asynchronous motor.It consumes a large amount of reactive power，so it must be rationally reactive compensation，And optimize the configuration.The Liaohe Oilfield realizes the reactive power optimization compensation，improving the power quality of the system by adopting four methods：centralized compensation of transformer substation，fixed compensation of distribution line，centralized compensation of low-voltage distribution room and decentralized compensation of electrical equipment.，Resulting in a significant economic benefits.

reactive power compensation；capacitor；reactive power optimization；concentrated compensation；local dispersion compensation

TM714.3

A

1003–6490（2016）09–0017–02

2016–09–10

石英才（1978—），男，天津人，工程師，主要從事油田電網(wǎng)運(yùn)行管理工作。