油田配电网安全、环保、节能新技术研究

2021-09-28荣玉健包江孙腾

中国设备工程 2021年18期

荣玉健，包江，孙腾

（1.新疆油田公司实验检测研究院；2.新疆油田公司采油一厂，新疆克拉玛依 834000）

为了提高油田配电网系统的运作效率，必须做好节能减排工作，做好抽油机的负荷控制工作，降低其线损率，保障油田配电系统长期处于有效的状态，不断提高油田配电网系统的整体效益。

1 油田配电网的特点

油田配电网的功率因数比较低，存在不稳定性的供能质量问题，其线损问题比较严重，这取决于油田抽油机的相关运行状态。抽油机在油田项目中发挥着重要的作用，其运作效率直接影响油田配电网的整体功率因素。在一定周期内，抽油机的有功功率变化较大，无功功率的波动范围比较小，这也受到油田区域气候条件、地面调参因素等的影响，很多不利的因素会导致抽油机电动机处于负面的运动状态，导致抽油机电动机的较低负荷率状况，再受到单井电动机无功补偿的影响，导致油区低配电系统功率因数过低的问题。因此，需要补偿油田系统的无功功率，减少线损率。

2 节能方案的确定

2.1 存在的问题

某油田采油厂存在线路功率因数过低的问题，就一条线路展开电能质量测试，经过实践，就测试数据展开有效性的分析，其电压波动范围在393～409V，处于正常的运行状态，其油井变压器的侧平均功率因数处于0.3～0.4，该线路10kV出线处功率为0.63，其抽油机是三相平衡负荷，三相平衡度比较良好。存在功率因数低下的问题，产生了一系列的电能损耗，系统含有一定量的谐波，需要就供配电系统展开无功补偿，做好谐波的治理工作。

2.2 节能环保安全方案的确定

在实际测量工作中，配电变压器的抽油机数量及功率是不同的，其无功需求范围的具体数据如表1。

表1 无功需求阶梯趋势状态

第二台和第三台抽油机的无功功率需求比较高，需要进行无功优化，做好协调柜的工作，以提高电能质量水平。第一台抽油机的无功功率需求比较低，无功波动比较迅速，其整体幅度比较大，需要展开快速精细的补偿，进行有源电力滤波装置的应用，以获得良好的功率因素。根据实际情况，进行相关节能设备的应用，如表2。

表2 节能方案设备及型号规格

3 无功补偿装置的原理与特点

为了提高电能质量，需要做好协调柜无功补偿工作，实现低电压的综合治理及控制，实现采集系统电压状况、电流状况、计算机三相功率状况、功率因素状况等的综合性分析，根据功率因数状况，做好电容器组投切的控制工作，进行户外柱无功动态补偿滤波装置的应用，就系统电压状况展开计算，就系统三相功率状况、功率因素状况等展开计算。

4 油田节能应用情况

为了提高油田配网系统的综合运作效益，选择在测量线路带一台抽油机变压器处，进行50A无功动态补偿滤波装置的应用，保障装置的连续性、稳定性运行，保障其运作状态的稳定性。在变压器低压出线处做好电能质量数据的测试工作，分析其相电压、相电流变化情况，如图1～3所示。

图1 功率变化曲线1

装置应用后，系统无功功率降低，供电系统向抽油机输送的无功功率下降到2kvar左右。功率因素得到提高，装置投入后平均功率因数提高到0.99以上，系统电流得到降低，B相电流降低到14A，无论是输电线路还是变压器的电能损耗都得到了极大的改善。选择在测量线路的另一变压器安装GXTRA-8000-140装置，就抽油机的配电区展开效果严重，就投入运行前后的功率状况、相电压状况、相电流变化情况等展开分析。

图2 功率因数变化曲线1

图3 相电压、相电流变化曲线1

5 节能效果分析

根据相应的测量数据得知，变压器有功损耗及线路损耗大大降低，整体线损率降低，功率因数得到提高，年节省电费200多万元，油田配电网节能环保方案的应用，不仅提高了工作过程中的安全系数，省下了较少资源的应用，大大提高了供电效率，实现了供电系统电能质量的提高，功率因素提高，系统损耗降低，电能质量得到提供，有效改善了系统三相不平衡问题，实现系统电压质量的改善，谐波含量降低，系统可靠性提高，供电能力提高，功率因数提高后，线路输送的无功电流减少，供电能力提高，也有效提高了系统运作寿命，通过无功补偿装备的应用，电压合格率提高。