变频器集成SVG 补偿功能在天然气管线压气站上的应用

2021-04-03林影

中国设备工程 2021年6期

林影

（中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊 065000）

辽宁省内某压气站为电驱压气站，其2 路66kV 送电线路架空导线型号为JL/G1A-240/30（其中出线段采用电缆型号为ZR-YJLW03-Z-50/66-1×800），送电线路长度均为11.22km(其中出线段采用电缆0.495km)。站内安装两台31500kVA 变压器，变压器短路阻抗Uk%=9%，分列运行。站内主要用电负荷为两套10kV 电驱压缩机组，13000kW/套。

该压气站于2018 年12 月投产，为保证冬季北京供气，每年冬天用气高峰压缩机组运行，夏季停止运行，所以，压气站夏季供电系统负载率过低，不能满足供电公司功率因数0.9 的考核指标。因此，提高压气站的供电系统的功率因数，对降低长输管道站场运行维护难度，节约费用，提高运行的安全性、可靠性具有非常重要的意义。

1 问题的提出

首先，电驱压气站是指用电机驱动压缩机工作，使天然气得到加压输送的压气站。电驱机组的用电负荷一般占整站负荷的75%～85%，一旦压缩机组停机，站内的负载率将非常低，而外电线路很长，外电容性无功功率非常大。

其次，由于带动压缩机驱动的装置为大功率异步电机，在其启动过程中，对电力系统的电压和频率产生巨大的影响，而站内电网电压和频率的变化又对其他用电设备产生了不良影响。大功率异步电机正常工作时所需的励磁电流分量较大，需由电网提供更多的无功功率，而压气站供电系统内大量的无功交换不仅降低电能利用率，同时，影响站内其他用电设备的电能质量。在无法满足无功功率供给平衡时，会降低站内供电系统稳定性，进而影响站内工艺设备的正常运行，因此，对站内电网无功功率进行补偿具有重要的意义。

以上问题若处理不当，不仅会引起各级保护机构的误操作，危害操作安全，降低系统工作效率，而且会影响其他用电设备的正常运行，进而影响整个站场的供气可靠性及安全性。本文基于以上问题并结合站场电力系统的特点，提出变频启动和无功补偿一体化的设计方案。考虑到该站地处辽宁省，在胡焕庸线以东，人口密度较大，针对这些情况，出现下列问题：

1.1 压气站占地面积较大

根据西二线、西三线、轮吐等工程的经验，压气站用地规模较大。由于大多数压气站均位于我国西北部地区，在胡焕庸线以西，地广人稀，建设大型压气站不受地理条件限制，没有显现出压气站占地规模大的缺点。由于辽宁地区受地理条件制约和人口密度的制约，合理优化整个站场用地规模成为首要解决的难题。

1.2 环境噪音污染

由于近年来国家对环境污染日益重视，噪音污染也成为环保部门监测的重要项目之一。根据以往辽宁省内输油站项目的经验，环保部门对噪音污染超标的站场均要求进行降噪处理。压气站场整体降噪成为需要解决的问题。

2 针对供电系统的优化

根据西三线、轮吐等压气站工程建设规模，SVG 在变电所内应设置独立的SVG 室，使得变电所整体结构及地面积较大。针对站内用地面积进行优化调整，取消SVG 室势在必行。

将SVG 集成到变频器内，取消SVG 室对变电所的设计布局结构进行优化，缩短变电所整体长度约6 米，对整体站场布局优化调整提供了便利条件。而对于变频装置室布置，可利用剩余柜位布置SVG 功能的机柜，充分利用了空间，减小了征地面积。

3 散热处理

在以往工程中，独立的SVG 室需要独立的散热系统，通常为风冷系统。而集成在变频器内的SVG 与整体变频器统一考虑散热问题，节省独立SVG 散热器空间以及散热器本身费用等问题，从而降低了项目成本。由于辽宁地区环保局对噪声污染要求较高，该压气站变频器散热采用了水冷技术，有效降低了噪声污染。

4 站内供电系统

由于建成的压气站SVG 电源引自10kV 母线，进线处设置隔离开关。变频器集成SVG 补偿形式与独立设置的SVG 结构形式相同，电源同样引自10kV 母线。从下图变频器集成SVG 的硬件结构配置可以看出，SVG 与变频器的电源分别引自各自高压开关柜，SVG 通过电抗器柜与变频器的功率单元实现共用。在变频器运行时，SVG 通过开关柜与功率单元为开路状态，此时，SVG 为停机状态。在检测到电网无功功率有需求时，并且变频器处于停机状态时，开关柜闭合，功率单元开始工作，实现重复使用功率单元的目的。重复使用功率单元既提高了设备的利用率，也降低了设备的投资，同时，减少了有色金属的损耗。