无功补偿在油田配电系统的应用

张雪（大庆油田有限责任公司第九采油厂规划设计研究所）

无功补偿在油田配电系统的应用

张雪（大庆油田有限责任公司第九采油厂规划设计研究所）

在现有的油田供电系统中，大量的无功功率不仅引起电网的有功损耗，也会由于无功电流流过线路而造成电压降低，影响供电质量。采用无功补偿提高系统功率因数，不仅可以减少线路压降还可以提高系统供电裕量。某采油厂将10（6）kV、功率因数在0.9以下的线路，保留已建固定补偿装置基础上，安装高压无功自动补偿装置，以达到有效提高线路功率因数。

配电系统 无功补偿 节能 降压

1 问题的提出

油田地域面积广，部分线路供电半径长，功率因数越低，线损越大，线路压降越大。目前某采油厂10（6）kV线路共76条，功率因数在0.9以下的有17条。

电网输出的功率包括有功功率和无功功率。有功功率是将电能转换为机械能、光能、热能等的电功率。无功功率是指在感性负载中建立和维持磁场的电功率。功率因数是反映电源输出的功率被有效利用的程度，越大越好。

油田负载大部分都是抽油机、泵用电动机等感性负载，在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场。无功功率反映了具有储能的元件与其外部交换能量的规模，“无功”意味着“交换而不消耗”，不能理解为“无用”。但这些无功都需要通过供电线路输送，如果线路很长就会增加线损同时电压也降低，使电动机不能在额定电压下工作，严重影响工作效率，所以要对输电线路进行有效的无功补偿。

2 无功补偿的作用

1）减少由于无功功率在电路内往返传输过程中引起的电能损失。

线损减少率为

式中：

ΔP1——功率因数为0.6～0.8时的有功功率损耗，kW；

ΔP2——功率因数为0.9～0.95时的有功功率损耗，kW；

ΔP——线损减少率，%。

经计算线损降低21%～60%，节能效果明显。

采油厂针对功率因数在0.9以下10（6）kV线路，选功率因数小、有功功率大、无功功率大及供电半径长的线路，安装高压无功自动补偿装置14套。安装后功率因数均达到0.9（表1）以上，年节电约66.2×104kWh。

2）减少由于无功功率在电路内往返传输过程中引起的电压损失。线路电压降与功率因数成反比，功率因数越低，功率因数角的正切值越大，线路压降越大，将直接影响抽油机负载的正常运行。

3）提高设备利用率。以某转油注水站为例，计算无功补偿前后站用负荷变化。由表2可知，低压380 V侧采用336 kvar无功电容补偿可使功率因数由原来的0.8增加到0.96。如果不采用无功补偿，二级负荷的计算负荷为744 kW，需采用1000 kVA变压器2台。采用无功补偿后，二级负荷的计算负荷为620 kW，选用2台800 kVA变压器即能满足要求，这既减少设备投资，又提高发输变电设备的利用率。

表1 10 kV线路上安装高压无功自动补偿装置前后情况

表2 某转油注水站负荷计算

3 无功补偿方式

无功补偿的基本原理就是在同一电路系统中，把容性负荷与感性负荷并联运行，两者的电流方向相反，相互抵消，能量在两者之间互相转换。一般要求10（6）kV及以下线路功率因数应达到0.9以上，不满足要求时，应装设无功功率补偿设备。

油田配电网无功补偿方式主要有变电站集中补偿、配电线路分散补偿、配电站低压就地补偿3种方式。

对于具有3种无功补偿的网络，应优先运用负荷终端侧的无功补偿，其次是6 kV或10 kV线路上的无功补偿，最后是35 kV变电所内的无功补偿。

在采油厂10（6）kV线路上，通常采用固定容量补偿装置，该补偿方式难以适应线路负载的变化，易造成线路的过补或者欠补。高压无功自动补偿装置由微电脑控制，采用无功功率取样，自动跟踪投切电容器。采用固定补偿与自动补偿相结合的方式，既达到提高功率因数的目的，又能减少投资。针对采油厂10（6）kV、功率因数在0.9以下的线路，保留已建固定补偿装置基础上，安装高压无功自动补偿装置，可有效提高功率因数。

电网无功补偿可大大降低无功功率，提高网络电压，减少电能损耗，增加供电设备的输出能力，减少设备投资。结合实际情况，将高压补偿与低压补偿相结合，集中补偿和分散补偿相结合，固定补偿与自动补偿相结合的方式，合理优化电网，从而达到节能增效。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.007.008

2015-01-20）

张雪，工程师，2006年毕业于四川大学（电气工程及其自动化专业），从事供配电设计工作，E-mail：zhangxue205@163.com，地址：黑龙江省大庆油田有限责任公司第九采油厂规划设计研究所，163000。