提高延川南工区供电效率技术分析

王 成

(中石化临汾煤层气分公司，山西 临汾 041000)

1 煤层气田供电现状

电力供应是煤层气田的生命线，动力之源，应该确保其稳定、高效运行。延川南工区由于排采井及集气场站分布比较分散，且区域跨度较大，统一10 kV供电难度较大，经过科学规划和反复论证，确定以吉县110 kV吉祥站为依托，架设35 kV线路至工区，建设2座35 kV变电站和2座10 kV开闭所，由4座变配电室提供动电源，向场站压缩机及外围排采平台进行供电。

随着煤层气田产能建设任务的结束，最后建成了35 kV线路36公里，10 kV线路180余公里，供电半径越来越大，线路损耗逐渐增大。另外，排采抽油机平衡性性能差，负载波动大，导致系统容量配置过大，大量感性负载充斥，导致低负荷运行，功率因数低。因此，负载波动大以及负载感性化导致延川南工区供电系统效率低下。

2 提高供电效率措施

延川南工区用电实行高供高计，计量电表安装在110 kV吉祥站的35 kV出线侧，因此，工区用电承担了35 kV及以下所有配电系统用电损耗，包括35 kV线路、变电站的变压器、10 kV线路以及低压用电设备。

2.1 合理选择变压器容量，减少电能变损

在配电系统运行中，变压器自身损耗占有很大的比例，因此如何有效减少其电能损耗，对提高整个供电效率具有很大的帮助。

2.1.1 切除关停井排采平台变压器空载运行

变压器本身不会产生任何电能，是在输配电过程中变压和传递电能的一种特殊设备，且其自身要消耗电能。在配电系统运行中，变压器自身损耗占系统综合总损耗的65%，而其中空载损耗占变压器损耗的80%以上，因此空载损耗占配电网系统综合损耗的50%左右。鉴于此及时切除关停井排采平台空载运行变压器，对降低整个电网电能损耗，提高供电效率具有重要意义[1]。将停抽气井专用变压器的高压熔丝具连接断开，诸如延1井组9号台、延1-76-34井等一批停抽井在关井后，拆下熔丝具，既断电，减少了损耗，又防止误操作，消除了安全隐患，两全其美。

2.1.2 选用节能变压器

以前煤层气田用电全为S11型变压器，因制作工艺、材料以及结构等原因，造成这种变压器空载损耗较高、空载电流较大等缺点。随着现代技术的发展，特别是利用新材料及数控技术，多数厂家开始研发、生产更加节能的新型S13、S15型变压器，较前者具有空载损耗低(S13系列变压器空载损耗较S11下降50-60%)、空载电流小、无功损失小等特点。鉴于此，国家电力公司已于2015年开始大力推广使用。

应该积极响应国家及石化节能办的号召，从现在开始，延川南工区新装变压器，宜选用新型更加节能的变压器，从源头断绝电能的浪费，提升节电效果。

2.1.3 合理选择变压器容量

延川南工区排采井大部分抽油机采用伺服器与变频器驱动控制，用电负荷较小，变压器负载率较低，如何选择配电变压器容量，使其高效、经济运行，避免出现“大马拉小车”的现象，可以大幅降低变压器自身损耗。同时，要有清晰认识：凡是能用一台变压器能带的不用两台，这样就可以减少变压器的电能损失率，提高供电效率。

2.2 提高功率因数，减少系统损耗

功率因数是供用电系统的一项重要经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。

在煤层气田电网运行中，主要用电设备有驱动抽油机的三相异步电动机、集输场站压缩机高压变频电动机和生活照明等，但使用数量和总用电量最多的还是各类电机，因电动机设备本身负载感性化，其功率因数不高，严重影响了配电网系统的经济运行。因此需要合理配置无功补偿，以提高系统功率因数，达到节约电能，降低损耗，进而达到提高系统供电效率的目的。

在负载不变的情况下，线路损耗与功率因数成反比，即功率因数低，配电网系统线路损较大。实施无功补偿，减少系统电源端无功远距离输送，降低损耗。按照补偿方式可分为集中补偿、分散补偿以及就地补偿三种方式。

2.2.1 集中补偿

在两座35 kV变电站的低压侧安装SVG动态无功补偿装置，安装容量按照最大需求负荷计算，分别安装2套1 500 kvar,电容补偿装置的目的就是根据负荷功率因数的高低进而合理、及时地投切电容器，进而保证整个配电系统的功率因数维持在较高水平运行，减少系统无功功率从上级电源端输送，确保集气场站站内功率因数不低于0.95，从而降低整个系统损耗。

2.2.2 分散补偿

在配电线路中加装高压补偿装置，也可避免大量无功功率从集气场站变电站向下级用电设备输送带来的线损，实现就地平衡，提高线路功率因数，降低损耗，提高供电效率。两座10 kV开闭所属于在工区内部线路的局部位置设置的变配电所，同时也安装了电容补偿装置，已经投入使用，设置功率因数投切基数为0.97，运行状况良好。

另外，开闭所只是众多外围线路上的一点，其余线路仍然存在补偿空缺的现象，值得进一步加强。

2.2.3 就地补偿

在配电变压器低压侧安装电容柜，进行随器无功补偿，这是目前国家电网及其他用电领域应用最为普遍的补偿方式，延川南煤层气田电网也应该大力推广和应用。补偿原理与集气站35 kVA变电站无功集中补偿原理相同，不同之处就地补偿采用无功自动补偿仪控制，及时、合理地投切补偿电容器，单台变压器补偿容量在30～50 kvar左右。目的就是提高专用变压器的功率因数，实现无功就地平衡，降低变压器自身损耗，改善排采平台电压质量。对延川南工区而言，可以尝试此方案，改善配电变压器功率因数过低，实属节能降耗的可行性做法，提高供电效率的必要手段。

另外根据《供电系统设计规范》(GB50052-2009)要求，大容量用电设备经常使用时，宜单独就地随机补偿[2]。外围平台抽油机电动机为主要用电设备，功率较大，数量较多，分布较为分散，适合单独就地随机补偿原则，以此平衡抽油机电动机启动和正常运行时所需的无功功率，减少电源侧无功功率沿电网线路输送，降低线路损耗，进而提高系统供电效率。自2014年以来，延川南工区在所有排采井大量推广应用了抽油机伺服驱动装置，通过改变频率降低电动机转速，大大降低了运行电流，收到了良好的节能效果；另外，降低了给电动机供电回路的启动电流，减小了配电变压器容量，减少线路损耗和变压器系统损耗，同时也改善了电网供电质量，提高了供电效率。

2.3 采取有效管理，减少电能损耗，提高用电效率

对于部分不出气的老井，可以实施间歇抽吸控制，实现合理调开[3]。一方面可以控制井下负载波动，降低运行电能损耗，另一方面也可以有效减少光杆偏磨，延长气井运行检修周期。另外，加大供电和临时施工用电的管理力度，最大限度地减少电量损失，提高用电效率。

3 建 议

延川南工区降损增效应以抽油机平衡技术为基础，结合电动机、变压器自身技术进步，间歇调开控制技术应用及其配套，降低负载波动，减少系统配置容量，提高变压器、电机用负载率和效率，对于提高功率因数是一个切实可行的办法；另外，以无功补偿技术为核心，采取变电站和开闭所集中补偿，以及各配电变压器、电动机分散就地补偿相结合的方式，提高供电系统运行功率因数，实现煤层气田供用电效率高效运行。