10kV线路无功补偿装置在油田配网中的应用
2013-04-29王鹏
【摘要】本文结合克拉玛依油田油区负荷性质现状，在分析油田配网系统功率因数长期偏低原因的同时，通过对无功补偿原理、作用、方式和安装位置的论述，针对油区配网改造后所获数据，进一步论证线路无功补偿装置在油田配网应用中的实效性和经济性。
【关键词】功率因数 线路无功补偿装置 负荷 线损
相对于城乡配电网，克拉玛依油田油区配电系统的功率因数长期偏低，一般油区在0.65～0.8之间，个别油区最低时在0.55左右。根据现场实际调查，一般油区多以抽油机负荷为主，约占油田总负荷的60%，提高这类负荷的功率因数高低是决定油田整体配电系统功率因数高低的关键，然而抽油机负荷是一种依抽油机冲程作周期性变化的负荷，针对抽油机进行的就地无功补偿根本达不到预期的效果。况且油区配电网线路长，负荷季节性与昼夜性变动大，若直接在10kV线路上安装无功补偿装置，将功率因数值提高到0.9以上，就可以减少无功在线路上的流动、减少网损、提高经济效益、节约能源，降低生产成本。
1 无功补偿综述
1.1 无功补偿的原理
电网输出的功率包括两部分：一是有功功率，二是无功功率。直接把电能转变为其它能，利用这些能做功，称为有功功率；不消耗电能，把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够做功的必备条件，称为无功功率。安装电容元件，使电感电流与电容电流相互抵消，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能做功的能力，这就是无功补偿的原理。
1.2 无功补偿的作用
（1）提高电压质量，减少电压损失；
（2）减少配网设备功率损耗，降低线损；
（3）提高输变电设备的供电能力，使电气设备的容量得到充分利用；
（4）提高发电机的有功功率输出。
1.3 无功补偿的方式
无功功率存在于整个油田电力网络中，根据供配电方式的不同存在着以下四种不同的补偿方式：
（1）集中补偿（如图方式1）；
（2）低压侧分组集中补偿（如图方式2）；
（3）中压侧户外柱上安装无功自动补偿装置进行无功补偿（如图方式3）；
（4）直接对用户末端进行无功补偿（如图方式4）。
针对油区配网线路较长，油井负荷分布不均，冬夏季负荷变化较大，油田电网在上述无功补偿的模式中，应优先实施10kV线路的集中补偿，利用10kV线路无功自动补偿装置进行油田配网线路无功补偿的确是一条投资小、见效快、收益高、切实可行的、能较大幅度降低线损，提高电能质量的有效途径。
1.4 补偿装置在配网线路上安装位置的确定
油田配电线路中，产生的线路损耗大小受多种因素影响，即使在同一传输负荷下，负荷分布状况不同，其损耗大小也各不相同，配电线路上电容的安装组数越多，降损效果越大，但相应运行维护难度随之加大，也增加了工程投资，而随安装组数增加，对应于增加单位补偿容量所得到的无功线损下降率减少。因此，沿线的无功补偿点以安装一两处为适宜，可以直接连接于主干线上和较大的分支线上，每个补偿点的容量一般不超过200～600kvar，具体配置原则如下表2：
2 线路无功补偿装置应用
2.1 油区配网现状
为提高油田负荷功率因数，平衡无功，降低线损及压降，在部分老油区进行配网改造，在油区配网线路中增设高压无功补偿装置，线路的主要运行参数见表3。
2.2 改造内容
表3配电线路上分别装设柱上高压无功自动补偿装置，使各条线路的功率因数达到0.96以上，负荷分布状况为均匀分布，根据表2和表3内容确定电容器安装容量和安装组数，满足配网运行要求。
3 节能分析
以九浅变出线九井七线为例，根据供电公司提供该线路测试数据：2012年5月供电量90.61万度，线损电量13.41万度，补偿前COSΦ1=0.65，补偿后COSΦ2=0.96，线损率14.8%。线路改造后，经济效益显著，线损率由14.8%下降至7.4%，月线损降低约72414=13.41×10000×54%=72414 kW·h
补偿后当月线损率=线损电量/供电量×100%=（13.41-7.24）/（90.61-7.24）×100%=7.4%
若按一年计，每度电按0.5元计算，可产生经济效益为：
72414 kW·h×12×0.5=43.45万元/年
4 结论
综上所述，针对油田电网用电负荷的特殊性，在油区配网线路无功缺额较大的地方合理补偿无功，增设柱上高压无功自动补偿装置，不仅可以有效提高电网功率因数，降低线损，改善电网供电质量，而且还可产生良好的经济效益，对减少油田电力系统一次投资、提高电网供电安全性和可靠性将产生积极的推动作用。
参考文献
[1] 虞忠年，陈星莺，等.电力网电能损耗[M].中國电力出版社
[2] 金哲，等.节电技术与节电工程[M].中国电力出版社
[3] 孙美君，吴晓斌，等.工业与民用配电设计手册[M].中国电力出版社
作者简介
王鹏，2000年毕业于北方交通大学用电管理专业，电气工程师。
