田供用电系统节电技术途径分析

油田供用电系统节电技术途径分析

2007-07-05 16:00:59| 分类：节能|字号大中小订阅

出处：大港油田公司作者：夏艳铎上传时间：[2005-4-19 16:08:00]

摘要油田既是能源生产企业，同时也是能源消耗大户，原油的提升、处理、掺水、脱水、注水都需要消耗电力来完成。本文从油田配电线路的优化运行、经济电流密度、变压器的经济运行、新型变压器的技术分析、泵类设备调速方式、新型永磁同步电动机、异步电动机的节电运行、无功补偿等方面进行分析总结，阐述油田电能传送各环节中电耗的特点和减少损耗的技术手段，为油田的节电降耗工作提供参考。

关键字潮流分布计算，最佳无功补偿，经济电流密度，变压器的经济运行，电动机经济运行，同步电机，无功补偿，油井间开控制柜]

第一部分配电网潮流计算和配电网最佳无功补偿

配电线路在电网中起到把电能配送到用户的作用,在配电线路输送的电能中网损占了相当大比重,约占总输送电量的10%,象油田这样的电网6KV线路损失在7%-15%之间,电网结构的不合理和无功损耗在配电线路中造成的损失最大,这样就存在电网结构的调整和无功补偿的问题，电力系统实行功率因数补偿的手段是串联调相机和并联静态补偿电容两种，用以就地补偿设备所需建立磁场的无功功率，避免无功的长距离输送，增加发电机的出力，减小网损。在企业一般用并联电容的方式，低压系统目前已经可以实现根据功率因数自动投切电容，高压系统（6-10KV）虽有自动投切的技术和设备，但从应用上看还不太成熟并且一次

性投入太大。所以目前在野外高压线路一般还是采用安装固定电容的方式进行补偿。由于抽油机的运行特性，如果全补偿就存在过励磁问题，使得完全在低压进行就地补偿不可行；另外，由于油田生产的井下情况变化引起抽油机和变压器频繁调动，输电网的潮流计算方法不适用配电网的计算。总之，在合适的位置加装适当容量的高压电容、配电网损计算、变压器调整以及电网改造方案就需要进行专门研究和计算。

一、配电网的精确数学模型

由于配电网结线复杂，变化性大，因此长期以来，在配电网的潮流分布和网损计算时，多采用经过简化的等值模型，如等值电阻模型、概率统计模型、等值阻抗模型等，根据资料的查询和总结：西安石油学院姜衍智教授的配电网精确数学模型，适合对油田配电网的负荷经常变动，新井投产、老井停抽等线路进行计算。

二、配网潮流分布计算

当建立了配电网数学模型（关联矩阵E）并输入了有关原始数据后，即可进行配电网的潮流计算。根据能源部颁发的《电力网电能损耗计算导则》，计算可做如下假设：

1、各负荷结点的负荷曲线与首端相同。

2、各负荷结点的功率因数与首端相同。

3、忽略沿线电压损失对功率损耗的影响。

在此基础上按下列公式进行计算，即可得出配电网的潮流计算结果。

三、配电线路的最佳无功补偿

一般抽油机开关箱内装有低压静态电容补偿器，但由于机械的特性，为防止自励磁，不能进行全补偿，这样为提高变电所出口功率因数，必然要在线路上安装一定容量的高压电容补偿，另外也要考虑安装维护工作量和补偿的经济性问题，油田配电网根据分支情况和线路长短装设3个点左右，出口功率因数达到0.95是合理的。配电网优化计算的过程如下：

1、统计线路上配电变压器下口负荷，包括有功负荷和无功负荷进行原始电网的潮流计算。

2、选择补偿位置。

3、确定需补偿的总容量。

4、根据网损等微增率准则确定具体各补偿点的容量。

5、再以总补偿容量为约束条件，即可求得各点的补偿容量。

以下为对油田18条配电线路改造前后线路运行的实际统计数据和效果：

1、油田配电网高压补偿技术对于减少线损具有明显作用，同时为避免力率罚款也是最直接的技术措施。

2、由于油田配电线路上的负荷变动频繁，应根据负载变化按照网损最小的原则定期进行线路上高压集中补偿容量的调整。

第二部分新型经济变压器和变压器的经济运行

变压器在变压和传递电功率过程中，其自身要产生有功损失和无功功率消耗。我油田公司的变压器绝大多数为35KV、6KV降压变压器，目前共有变压器1862台，其中SJ型149台，S7型1140台，S9型527台，有相当多的变压器属于6、70年代生产的高耗能变压器，选择高效节能产品，不但对节约能源具有重要意义，同时还可以大大降低变压器的运营成本，提高整个电力系统的效率。

一、油田使用变压器的技术分类

按变压器技术参数水平进行分析，可分为四代产品。第一代变压器称为热轧硅钢片变压器，是五、六十年代生产的以仿苏为主的老产品，按照JB500－64部颁标准生产，损耗高、效率低、性能差。相应的产品有：SJ型、SJ1型、SJ2型、SJ3型、SJ4型、SJL型、SJL1型等，这些产品的铁心材料都是热轧硅钢片，其性能参数都是落后的。第二代变压器称为冷轧硅钢片变压器，其基础标准是GB1094－71和GB1094－79及性能标准JB1300～1301－73合起来构成中小型电力变压器产品的中期标准，又称"73"标准。相应的产品有:S 型、S1型、S2型、S5型、SL型、SL1型、SL3型等；第三代变压器产品是八十年代中期出现的低损耗节能型变压器，基础标准是GB1094.1～5－85、性能标准是GB6451.1－85《三相油浸电力变压器基本技术参数和要求》。相应的产品有：SL7型、S7型、S8型、S9型等。

非晶态变压器第四代产品是近年来（九十年代末期）才出现的非晶态变压器。非晶态变压器当今在我国处于起步阶段。非晶态变压器产品出现是变压器技术进步第三次飞跃。

二、目前变压器的先进产品

以前几乎所有变压器包括目前通用的S9型变压器的铁心都是采用的硅钢片叠积而成，先将硅钢片卷料，再横（斜）剪成成一定长度的条料，做铁扼的条料还需冲剪缺口。先进一步的采用几级不同宽度、一定厚度的硅钢片，跌积成多级阶梯形截面的铁心，其横截面系数为0.9左右。尽管阶梯级数越多，其截面面积越接近圆型，但级数越多，工艺就越复杂，加工、叠积就越困难，因此级数不可能太多。这种传统形式的铁心结构每相磁路中都有多个气隙，铁心也不容易加紧，从而造成了变压器的空载损耗较高、空载电流较大、运行时声级较高等缺点。为了克服上述铁心的缺点，有少数生产厂家采用分级卷绕式不切割阶梯型截面卷铁心，并进行退火处理，虽然技术指标上有所提高，但其截面系数仍为0.9左右，既浪费电磁线，又使其负载损耗较大，性能较差。

随着现代技术的发展，特别是利用计算机数控技术，已经可以将带料经过计算机控制的曲线滚剪机加工，将其裁剪成宽度连续变化的线性钢带，再卷制成封闭型铁心，其截面形状近似为纯圆型。用这种铁心制成R型铁心配电变压器，具有叠片式铁心变压器无法比拟的优良性能，目前国内已经有部分厂家开始生产S（R）11型变压器，其技术特点：

1、空载损失低，空载电流小

R型铁心的硅钢片无对接缝，经过卷制后退火处理，能彻底消除内应力，磁路各框紧密相连，磁通分布与轭、柱等截面的叠片式铁心相同，心柱与铁轭联结处也是圆角，磁路合理，可充分发挥高导磁冷轧硅钢片的导磁特点，故空载损耗与空载电流均比叠片式铁心大幅度下降。根据国家权威部门资料数据，比S9型配电变压器空载损耗下降20-35%，空载电流下降70-85%。

2、无功损失小

R型铁心没有接缝，磁通分布合理，励磁电流大幅度下降，大大降低了励磁功率中的无功分量，从而降低了电网的无功损失，有利于电网供电质量的改善。

3、声级小

传统叠片式铁心加紧处是最小级铁心，所以力的传递不可能很均匀，夹紧不当会造成接缝伸大或级边缘总厚增加，使声级上升。而R型铁心采用专用设备连续绕制而成，保证了铁心