油田配电网无功补偿技术应用

武俊宪（辽河油田公司质量节能管理部）

油田配电网无功补偿技术应用

武俊宪（辽河油田公司质量节能管理部）

无功补偿是电网建设和节能改造的重要组成部分。针对油田用电负荷的特点，指出无功补偿的意义。通过对4种配电系统无功补偿方案的对比分析，以实例说明了采用配电线路自动无功补偿装置可提高功率因数，降低线路损耗，改善电能质量。

油田 配电网 无功补偿

油田原油大多采用抽油机辅助电加热进行开采 ， 造 成 开 采 耗 电 量 巨 大 ， 约 占 生 产 成 本 的 1/3；因此加强油田电网管理、降低网损是油田生产节能降耗的重要工作内容。电网无功补偿可以有效提高电网功率因数，降低线路损耗，稳定电网电压，提高供电质量。

1 油田配电线路特点

油田配电网网损率相对较高，主要因为：

1）抽 油 机是油 田 生产的 主 要方 式 ，由于 抽 油机负荷是变化较大的周期性负荷，要求其具有较大的启动转动力矩，导致电动机选用的富裕量较大，一般抽油机的负载率在 20%～30%之间，导致配电网处于低效状态运行，电网效率较低。

2）由 于 配电变 压 器容量 远 大于 电 动机实 际 运行容量，致使配电变压器多处于非经济运行状态，导致损耗增加。

3）部 分 6kV 配 电 线 路 过 长,个 别 线 路 超 过 30 km，致使线路损耗增加，线路末梢电压低，功率因 数 低 （平 均 0.5～0.65）。

2 无功补偿的意义

1）补偿无功功率可以提高电网中功率因数。

2）对 于 原 有 的 供 电 设 备 ， 同 样 的 有 功 功 率下，功率因数提高，负荷电流减小，因此向负荷传输功率所经过的变压器、开关、导线等配电设备都增加了功率储备，发挥了设备的潜力。对新建工程，可以减少设计容量，对改建工程，可以提高供电能力。

3）降低系 统 的能耗 。功率 因 数的提 高 ，能 减少线路损耗及变压器的铜耗。

4）减少了 线 路的压 降。由 于 线路传 送 电流 减小，系统的线路电压损失相应减小，有利于系统电压的稳定(轻载时要防止超前电流使电压上升过高)，有利于大电动机启动。

3 实施方案

3.1变电站集中无功补偿

变电站集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是平衡输电网的无功功率，改善输电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电站6kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点 ， 但 这 种 补 偿 方 案 对 6kV配 电 网 的 降 损 不 起作用。

3.2配电线路无功补偿

配电线路无功补偿是指通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿，分固定补偿式和自动补偿式。固定补偿存在保护简单、成本低、维护工作量大的问题，为了防止轻负荷时向系统倒送无功，只能按照负荷低谷值来选择补偿容量，适用于线路无功负荷变化小的线路。自动投切补偿则是根据用户的负荷状况和电网的实时运行参数，进行并联电容器组的自动投切控制，以达到合理补偿和减少电能损耗的目的，并且可采用熔断器和避雷器等进行过电流和过电压保护。

线路补偿主要提供线路和公用变压器需要的无功，工程问题关键是选择补偿地点和补偿容量。当线路无功负荷沿线路呈均匀分布时，其安装补偿电容位置及补偿量可按下式计算。

第i组电容的安装位置：

线损下降率：

配电线路无功自动补偿具有投资小、回收快、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。

3.3低压集中无功补偿

低压集中无功补偿是目前应用最普遍的补偿方法,电容器一般安装在低压变电所配电间内。通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组自动投切电容器补偿，总补偿容量在几十至几百千乏不等。目的是提高专用变用户功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压质量。

配变低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高，降损节能效果好。但由于油田负荷一般较为分散，无法实现集中，一般只适用在联合站及中心输油站等负荷集中的区域。

3.4低压就地分散无功补偿

配电网采用低压就地分散补偿方式能对配电线路和配电变压器都产生节电降耗的效果，因此它是最有效的一种补偿方式。从理论计算和实践证明，低压设备无功补偿的经济效果最佳，综合性能最强，是值得推广的一种节能措施。但是根据GB50052 《供 配 电 系 统 设 计 规 范 》 第 5.0.10 条 规定：接在电动机控制设备侧电容器的额定电流，不应 超 过 电 动 机 励 磁 电 流 的 0.9 倍 。 由 于 低 压 补 偿 容量受到电动机自身励磁的限制，不能选择得过大，对于这种自然功率因数低的配电网，仅靠低压分散补 偿 难 以 使 配 电 网 的 首 端 功 率 因 数 达 到 0.9 以 上[1]。

针对油田抽油机负荷存在数量大，负荷不均衡，负荷随时间及地质条件而变，地理分布广等特点，随机补偿装置一般放在抽油机控制柜内，随抽油机电动机的启停而投入运行或断开，而且其补偿容量可采用固定的容量式和自动分组投切容量式。

低压就地分散补偿具有体积小、造价低、易于安装、维护方便、补偿效果好等特点，其缺点是由于数量大、分布广，导致其日常管理及维护困难。

4 油田应用情况

上述4种补偿方式在辽河油田都有采用，其中配电线路无功补偿以往采用的是固定容量式，安装在线路变压器跌落开关下口处，存在无功补偿效果差、跌开保险易烧、补偿容量小等缺点。

根据油田负荷波动大、分布范围广、现有线路无功补偿效果差的实际情况，采用动态无功自动投切补偿装置，对5条线路进行无功补偿改造。其中对 4629 线 路 进 行 测 试 ， 线 损 率 由 补 偿 前 的 3.10%下降至 2.52%， 下 降 0.58%，综合 节 电 率 8.10%。

在 7条 线 路 安 装 12套 高 压 无 功 自动 多 级 补 偿 装置 ， 经 油 田 节 能 检 测 中 心 现 场 对 4621、 4624、8621、9623共 4条线路进行测试，线路平均功率因数 由 0.777 上 升 至 0.955， 平 均 线 损 下 降 率 20.625%。

在 12 条 线 路 安 装 16 套 动 态 无 功 自 动 投 切 补 偿装 置 ， 经 油 田 节 能 检 测 中 心 现 场 对 1621、 1627、1630、8628共 4条线路进行测试，平均线损率由原来的 5.14%下 降 至 4.45%，平均 节 电 率 4.58%。

5 结论

1）配 电 系 统 无 功 补 偿 措 施 对 电 网 安 全 、 优质、经济运行有着重要作用。

2）通 过 对 4 种 配 电 系 统 无 功 补 偿 方 案 的 对 比分析，采用自动无功补偿装置可提高功率因数，降低线路损耗，改善电能质量；提高电网的稳定性和供电效率、稳定电压及提高电网末梢的电压。

3）通过系 统 应用无 功补偿 技 术，还 可 以减 少生产设备的故障，延长设备寿命，保障安全生产，使油田生产的现代化管理水平达到一个新的高度，实现油田设备高效、经济运行。

[1]俞伯炎,吴照云,孙德刚.石油工业节能技术[M].北京:石油工业出版社,2005:259-271.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.006.008

2013-01-24）

武俊宪，高级工程师，1989年毕业于大庆石油学院 （采油工程专业），从事质量、节能、计量及标准化管理工作，E-mail： starmq@163.com， 地 址 ： 辽 宁 省 盘 锦 市 兴 隆 台 区 辽 河 油 田 质量节能管理部，124010。