浅析油田供配电网无功优化补偿原则及相关技术

【摘要】随着油田的深入开发，采收率逐年递减，综合含水逐年增加，单位采油成本日益增加。其中，电能消耗占生产成本的比例较高，为了降低电量消耗，间抽井等大量节能井纷纷投产。为了实现油田生产的节能增效，降低电网降耗，加强用电管理成为主要的应用手段。通常来说，提高配电网功率因数、降低线路损耗、维持配电网电压水平的主要方式是进行电网无功补偿。本文结合本人实际工作经验，首先简要介绍了油田用电负荷的主要特点，其次介绍了油田配电网无功补偿原则，最后介绍了补偿方式的确定。

【关键词】油田企业；电网；无功补偿；用电负荷

引言

目前，很多油田配电网采用的接线方式为多分支辐射式单向供电，该方式下的主要特点是配电变压器数量多，负荷多为三相异步电动机，不够集中并且具有较低的负荷率，这就在一定程度上导致了有相当一部分损耗会发生在线路正常运行时。据统计，一些油田在选择配电网无功补偿位置、确定动态补偿容量的方式等方面还存在一定缺陷，这也给补偿的合理确定及有效调整负荷变化来补偿容量提供了发展的空间，同时给油田经济效益进一步提高提供了空间。

1、油田用电负荷的主要特点

油田配电系统的主要用途是给抽油机井、螺杆泵井提供电能，其用电量约占整个油田用电量的80%以上，这也意味着油田抽油机是油田运行的主要设备，在一定程度上决定了油田配电网功率因数，抽油机负荷的突出特点是持续的进行周期性变化，并且变化幅度较大，这也决定了给抽油机配的电动机必须具有较大的起动转矩。当抽油机出现负荷率时，整个配电网处于低效运行状态，负荷率的范围为20%～30%，往往都是当抽油机出现砂卡等异常工况时，通过人为增大电动机容量来避免烧损电动机，直接导致抽油机电动机的额定容量与实际运行负荷相差过大，抽油机功率变化情况如图1所示。

2、油田配电网无功补偿原则

降低网损，提高抽油机等设备的供电效率是电网无功补偿设备运行的主要目标，通常遵循以下原则：

2.1总体平衡与局部平衡相结合的原则

满足全网内的无功平衡，即全网总无功平衡、分线、分站平衡，即满足整个电网、各个分线以及各个分站都要实现无功功率的平衡。防止出现不合理布局无功电源的现象，防止出现过多的无功功率只有向外输出，才能恢复平衡的现象出现。

2.2集中补偿与分散补偿相结合

负荷集中的地方进行补偿称为集中补偿，在配电线路、配电变压器和用电设备处进行补偿称为分散补偿。分散补偿的目的是平衡补偿。

要想实现无功补偿的局部平衡和总体平衡，应用分散补偿和集中补偿相结合的方式是一个最佳选择。主变压器的无功损耗是集中补偿的重点补偿对象，此种补偿方式以减少补偿点以上线路的无功功率，降低无功损耗为最终目标。因为变电所以下的线路负责输送用户需要的无功功率，集中补偿无法降低配电网络中的无功损耗，所以只有结合分散补偿，才能达到降低线损的目的。在无功功率补偿中，应当以分散补偿为主，集中补偿和分散补偿相互结合。

2.3无功补偿其他常用原则

（1）采用相结合、主次分明的原则，即结合高低压补偿，以低压补偿为主，以分散补偿为辅。

（2） 降损与调压相结合，以降损为主，兼顾调压。这一原则适用于线路长、分支多、功率因数低并且负荷分散的情况，这样的线路所体现的明显特点是具有较低的负荷率，具有较大的线路损耗，若对此线路进行补偿，能够明显提高线路的供电能力。

（3） 供电部门的无功补偿与用户补偿相结合，因为无功消耗大约6 0 % 在配电变压器中，其余消耗在用户的用电设备中，若两者不能很好地配合，可能造成轻载或空载时过补偿，满负荷时欠补偿，使补偿得不到理想的效果。

3、补偿方式的确定

补偿方式的选择对电网运行具有重要意义，合理的补偿方式能够降低电网损耗，提高电网运行效率。通过来说，补偿方式确定的主要目的是：实现全网全面布局规划，补偿分散，就地平衡。

（1）变电站集中补偿方式

补偿方式有很多，实践证明在降压变电站二次母线上进行无功集中补偿收到的节能降耗效果最好，同时还可以稳定线路的电压，能够避免油田电网无功倒送现象，使电网功率因数达到理想要求值。补偿装置比较灵活，可以选择并联电容器或静止补偿器等。该补偿方式的缺点是不能很好的解决下一级电网的线损。

（2）杆上无功补偿方式

杆上无功补偿适用于干线超过10km、负荷重且电压质量差的线路。油田各个采油单位之间距离较大，这决定了配电网传输时的距离较长，比较适合的补偿方式是杆上无功补偿。但实际运用过程中，杆上无功补偿应与实际工程密切结合，运行时体现了以下特点：补偿点应尽量少，每条线路上应采用单点补偿；控制方式应该尽量简单，不设分组投切；补偿容量要尽量小，轻载时功率因数要控制在l以内。

（3）随器补偿

即通常说的低压集中补偿，配电变压器的二次侧连接熔断器，在连接低压电容器，这也决定了固定和动态补偿均可采用。由于固定补偿方式具有运行效率高、便于维护、接线简单等特点，实际运行电网大多采取固定补偿方式。而动态补偿方式在一些技术上虽然有比较明显的优势，但由于运行时维护起来比较麻烦，使用效果不是很好。

（4）随机补偿

随机补偿即我们通常所说的就地补偿，就是通过并联单台电动机和电容器，使得电动机与保护装置反映同步。该补偿方式具有很多优点，补偿效果明显，能够减少无功穿越与流动，接线简单，便于维护。

结束语

目前，油田电网无功补偿效果不是很理想，主要表现出了线路正常运行时电损耗大，功率因数低，在末端压降较大等特点。本文所探讨的无共补偿原则与补偿方式正是以提高油田电网无功补偿效果为目的，尽可能减少电网运行时的损耗，降低油田生产成本。相信在油田配供电部门的努力下，详细分析电网结构与无功负荷等情况，时时监测、分析和计算正在运行的常规参数，进而确定性价比较高的无功优化补偿方案，保证油田配电网安全、经济运行。

参考文献

[1]郭谋发，杨耿杰，黄世明.低压配电网无功功率自动补偿控制器的设计[J].电气应用，2005年10期.

[2]丁晓群，王宽，王斌，陈宏伟，刘峰.主馈线和分支线路相结合的配电网无功补偿[J].电力自动化设备，2006年04期.

[3]曾智健，曾东平.10kV配电网的无功优化计算[J].广东电力，2007年05期.