节能型变压器在油田供配电系统的应用

2013-08-13陈勇王小军

石油石化节能 2013年6期

陈勇王小军

（1.中国石油玉门油田分公司规划计划处；2.中国石油玉门油田分公司酒东油田作业区）

电力变压器作为电压变换设备，广泛应用于油田企业供配电系统。玉门油田现有各类型变压器675台，总装机容量416 235 kVA，其中S7型、S型类型的变压器252台，装机容量75 200 kVA，平均年限超过25年，占油田变压器总数的37.33%、总容量的18.07%。油田低效高能耗变压器使用数量多，运行时间长，节能潜力大。

S11型节能变压器空载损耗较S7型变压器降低46%～64%，负载损耗降低13%～36%。选择高效节能型变压器不仅可减少电能损耗，促进电网经济运行，还可大大降低变压器的运营成本，是油田提高经济效益的重要途径。

1 低效高能耗变压器与节能型变压器的性能比较

变压器在电能转换和传导过程中会产生电能损耗，主要分为空载损耗和负载损耗。空载损耗又称为铁损，是指发生在变压器铁芯叠片内，因周期性变化的磁力线通过材料时材料的磁带和涡流产生的损耗；负载损耗又称为铜损，是由流过变压器绕组中的负载电流产生的。

按照《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》（GB120052—2006）规定，S7型与S11型变压器能效值见表1。

表1 S7和S11变压器能效值对比

由表1数据可知，S7型变压器与S11型变压器相比，空载损耗高46%～64%，负载损耗高13%～36%。

目前，玉门油田在用S7型及以前型号的低效高耗能变压器共计252 台，总装机容量75 200 kVA，详见表2。

这些低效高能耗变压器，在使用过程中主要存在以下问题

1）变压器漏油严重，高压接线柱温度高，有的高达105 ℃；

2）功率因数低，平均不到0.5；

3）常发生套管损坏、噪声高、线间短路等问题，可靠性差；

4）夏季雷雨季节，雷电经常导致变压器故障，威胁电网安全，影响油田生产。

表2 玉门油田S7型低效高能耗变压器统计

式中

IO——变压器的空载电流百分比，%（S7型变压器，取IO=1.2%；S11型变压器，取IO=0.4%）；

UK——变压器的短路电压百分比，%（S7型与S11型变压器，取UK=4.5%）；

SN——变压器额定容量，kVA。

配电变压器年综合功率损耗的计算公式

式中

ΔPZ——综合功率损耗，kW；

Kq——无功经济当量，kW/kvar（油田6～10 kV电网降压变压器取系统最小负荷时，其无功经济当量为0.1 kW/kvar）。

按照公式（1）～（5），分别计算了玉门油田每台S7型变压器和S11型变压器的年综合电能损耗值ΔPZ以及更换252台变压器后的年节电量和节约电费（电价按照0.57元/kWh计算），见表3。

2 节能型变压器的节能效果分析

2.1 S7型与S11型变压器的损耗

综合变压器损耗公式[1]，配电变压器年有功电能损耗的计算公式如下

式中

ΔP——变压器有功损耗，kW；

Po——变压器空载有功损耗，kW；

PK——变压器负载有功损耗，kW；

β——变压器负荷率，%（油田设备每天24 h运行，一般取0.75）；

KT——负载波动损耗系数，取KT=1.05。

配电变压器年无功电能损耗的计算公式

式中

ΔQ——变压器负载损耗，kvar；

Qo——变压器空载无功损耗，kvar；

QK——变压器负载无功损耗，kvar。

变压器空载无功损耗、负载无功损耗计算公式

表3 玉门油田淘汰S7型变压器节电计算

2.2 S11型节能变压器投资回收期

根据国标规定，变压器按照20年使用年限设计，此外按照《工矿企业电气规程》规定，重要用户10/0.4 kV变压器在投入运行后的第5年和以后每10年应大修一次。油田企业大修理费按照变压器原价值的0.3系数计取，根据这些规定，从技术经济上分析，更新变压器是更经济的选择，这也符合国家鼓励淘汰低效高能耗变压器的政策。

回收年限计算方法