针对油田电网特点，优化无功补偿方案

石英才

（辽河油田公司生产运行处，辽宁盘锦 124010）

针对油田电网特点，优化无功补偿方案

石英才

（辽河油田公司生产运行处，辽宁盘锦 124010）

辽河油田作为全国最大的稠油高凝油生产基地，主要电力负荷是抽油机和泵的电机，且主要以异步电动机为主，消耗大量的无功，因此必须合理进行无功补偿，并优化配置。辽河油田针对电网实际采用变电所集中补偿、配电线路分段固定补偿、低压配电间集中补偿及用电设备就地分散补偿四种方式，实现了无功优化补偿，改善了系统电能质量，取得了明显的经济效益。

无功补偿；电容器；无功优化；集中补偿；就地分散补偿

1 电网无功功率产生及危害

根据有功功率P、无功功率Q、视在功率S和功率因数cosφ的定义关系，构成功率三角形。由功率三角形可知，在P一定的条件下，φ越大，cosφ越小，则所需要的Q越大，其S也越大[1]。不仅增加企业的投资，增加容量电费的支出，降低设备利用率，也将增加线路损耗。同时，无功功率的增加，负载的功率因数低，对电力系统产生较大的不利影响，影响系统正常运行，主要表现在：

1.1 功率损耗和电能损失加大

在三相交流电路中，以单回供电线路为例，设线路每相导线的电阻为R（Ω），线电流为I（A），功率损耗ΔP的计算公式如下：

由上式可见，当线路的额定电压U和输送的有功功率P均为定值时，功率因数cosφ的减小，将使有功功率损失增加，增大了线路和变压器的电能损失。

1.2 设备出力下降

电力设备容量表明供电能力的大小，用视在功率S表示，当设备的视在功率S一定时，由于有功功率

如果功率因数cosφ降低了，上式中的P也随之减小，电气设备的有功出力也就降低了，因而使用同样容量的供电设备所供给的有功功率减少了，降低了供电能力。

1.3 电压质量不合格

由线路中电压损失ΔU的计算式可知：

当线路中的无功功率Q增加后，其他参数不变，电压损失ΔU也随之增加，这将使得线路输入端和线路末端电压降下降较大，不利于用电设备正常运行。

由以上可知，无功功率对电网的影响比较大，为了提高设备的利用率，降低有功电量的损失，改善电压质量，就必须对电网进行无功补偿。

2 并联补偿计算公式

2.1 功率因数计算公式

用户自然功率因数计算公式为：

2.2 补偿容量计算公式

根据计算求得的实际功率因数值，进行补偿容量的计算，按如下公式确定：

式中 tgφ1——补偿前功率因数角的正切值；

tgφ2——补偿后功率因数角的正切值；

3 油田电网无功补偿方式

针对油田电网的实际情况，无功补偿主要采用的方式有4种：1.变电所集中补偿；2.配电线路固定补偿；3.配电变低集中补偿；4.用电设备就地分散补偿。

在4种无功补偿方式中，每种方式又可分为手动及自动两种，根据电网实际，对变电所、配电线路及抽油机采用宜手动投切方式，对配电间宜采用自动投切方式。下面分别进行论述：

3.1 变电所集中补偿

变电所集中补偿的主要是平衡输电网的无功功率，改善输电网功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电所主变和输电线路的无功损耗。根据“国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则”要求，变电所集中补偿容量按主变压器容量的10%～30%配置，并满足35～110kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95。辽河油田变电所6kV侧采用单母线分段带旁路运行方式，当总容量小于8 000kVA时，每段母线接一组电容器，大于8 000kVA时每段母线上接两组电容器，并具有阶梯式，可根据实际需要采取不同的组合形式，但单组容量不应小于750kVar。同时，根据实测数据，油田电网主要存在3次谐波，因而串联电抗器一般是按6%配置，主要采用干式铁心电抗器。

3.2 配电线路分段固定补偿

线路补偿，即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。电容器容量一般为3×50kVar或1×150kVar，通过跌落式熔断器直接并联在线路上，采用熔断器和避雷器作为过电流和过电压保护，具有操作方便，安装简单，投资小、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 低压配电间集中压补偿

低压配电间集中补偿主要是针对井组、井组平台和低压集中负荷等用电采用的最普遍的补偿方法。由于负荷随时间变化大，采用无功自动补偿装置具有很好的合理性。无功补偿容量按变压器最大负载率为75%，负荷自然功率因数为0.85考虑，补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.95，或按照变压器容量的20%～40%进行配置，并装设以电压为约束条件，根据无功功率进行分组自动投切的控制装置。低压集中无功补偿的优点是补偿后功率因数高、降损节能效果好。

3.4 用电设备就地分散补偿

对油田的各种抽油机、泵类的异步电动机实施就地补偿，就是用一台与异步电动机特性相配合的电容器直接并联于该电动机，不需要外加其它保护装置，使低压供电系统的电压质量得到改善。

从理论计算和实践中证明，对于抽油机实施就地无功补偿，具有以下优点：

（1）可使配电变压器的带载能力增强，降低配电网线损和配电线路的导线截面。

（2）可提高线路的功率因数，减少未端电压降低，改善电压质量。

（3）可减少配电线路、配电变压器、低压配电线路的负荷电流。

（4）可降低电动机的起动电流。

（5）采取补偿电容器随电动机同时投切方法，不存在无功过补偿现象。

（6）因无需要外加其它保护装置，就能取得较为理想的补偿效果，因此具有简单、价低的特点。

[1] 徐新亮.实时无功补偿在电力工业中的应用分析[J].黑龙江科技信息，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，工程师，主要从事油田电网运行管理工作。