油田电网无功补偿方式及优化应用

张永迪于占勇

摘要：油田开采作业需要依托于安全、稳定的配电网络系统支持，近年来，我国的油田基地的规模逐渐扩大，油田的开采效率不断提高，对电网供电质量及运行效率提出了越来越高的要求。在电网系统运行中，无功动态补偿是稳定配电网的有效方式，秉承国家可持续发展观，相关工作者加强无功补偿技术的研究非常重要。

关键词：输配电网系统；油田开采；稳定配电网；无功补偿方式

为了确保输配电网系统的正常运行，提高有功功率的利用率，有效地控制电损，一般选择在低压配电网中安装电容器无功补偿装置。伴随国家科学技术的进步，市面上涌现了各种各样的无功补偿装置，让油田电网的节能效益更为显著。基于此，阐述了无功功率对油田电网的影响，列举了几种常见的油田电网无功补偿方式，探讨了油田电网无功补偿优化措施。

1功功率对油田电网系统的影响

第一，油田企业电网系统在有功功率装置前提下，增设无功功率会加大装置电流，增大发电机、变压器的容量，系统总体电流也会变大，使输电线路的功率受损，输电缆线的电压也会迅速下降。对于电网系统而言，若无功功率不够稳定，则会导致电压剧烈变化，使得电网系统中功率较大的设备，如注水泵在刚刚启动时，功率非常低，进而形成巨大的冲击，使系统电压大幅度变化，造成设备停止运行，引发过电压。第二，油田企业电网系统负荷多为感性负荷，在运行可形成交变的磁场，与电网中的设备相连，通过电网系统吸收无功功率。为了确保无功功率的平衡性，将感性、容性负载同步接于输电线路，可实现容性、感性无功交换。在电网中安装无功补偿设备，有利于系统功率水平提高，降低电耗，提升供电质量的目的。

2油田电网常见的无功补偿方式

2.1低压侧的集中补偿

在油田联合站中，对电网中的配电变压器施予无功补偿，是指对低压侧予以集中补偿方式，补偿装置多为电容器，利用微机操控，其容量的波动范围很大。工作原理：结合客户实际情况，适当在电网中将电容器进行投入/切除，跟踪补偿，最终能够使配电室的功率水平提高。

2.2变电站集中补偿

通常在变电站内部展开，是集中式的补偿方法。在油田电网系统中，尤其对大于6kV的电网施予无功补偿时，均将相应的补偿装置与母线相连，方便工作人员日常的维护与管理，缺陷在于不能达到降低配电网络损耗的目的。总之，变电站内的集中补偿法是国内很多油田电网一种常用的补偿手段，通过分级投切实现。

2.36kV杆上补偿

抽油机是油田企业常用设备之一，在上、下行程两个阶段的用电负荷会存在很大差异。若仅仅在低压端控制箱中施予无功补偿方法，难以达到理想的效果，且不利于维护。因此，一般均选择6kV杆上补偿方式，既可提升电网的功率因数，又能最大程度地减少电损。但杆上安装电容器和变电站往往会相隔较远，配置、后期维护较为困难，且易受外界环境影响。

2.4客户终端分散补偿

分散补偿方式通过就地补偿方式实现，一般适用的无功补偿装置均具有容量大、负荷稳定的特征，同时，设备在油田中的应用频率也很高。在电网系统中，主要是指注水输油泵的电机。相比其他无功补偿，客户终端分散补偿方式具有电压损失小、线损小、电能质量改善明显等优点。缺陷：在低压无功补偿期间，安装容量均以设备最大无功为基准，不适用于应用率偏低的设备。

2.5补偿方式对比

分析表格可知：无功补偿技术处于不断发展的状态。分析现阶段我国油田电网系统无功补偿应用情况，需要采取以下处理措施：其一，改进无功补偿。油田企业管理者对电网的运行状态、电网功率因数、供电电压稳定性等予以密切关注，忽视了谐波的限制。为了减小电能损耗，一定要加强油田企业无功潮流、谐波的研究，科学地选择无功补偿方法。其二，对谐波予以处理。电容器自带一定的抵抗谐波的性能，可是，对于很难抵抗的谐波，也会产生放大作用。而谐波太大，势必影响电容器的使用。无功补偿时，应当采取有效措施处理谐波。其三，倒送无功功率。这会加大配电网的损耗，选用静态电容器补偿时的问题更为明显，若客户负荷出现大幅度地波动，在负荷低估时极易形成无功倒送，应选用动态的无功补偿装置。

3无功补偿的优化措施

第一，维护电网电压的稳定性。在电网系统运行中，电容器的介质日渐老化，达到一定程度会因失去效力而导致电容器被击穿。附加于电容器的电压与电容器的电场力及电容器寿命具有直接关系。分析电容器的运行电压、寿命的关系可知：如果运行电压与额定电压的比值较大，那么，电容器的使用时间会很短。为了提升电容器的应用率，工作人员应当控制好配电网的电压，使之处于稳定运行状态。第二，正确设定补偿点、补偿量。油田电网系统的配电线路一般分布广泛、负荷点较多，且运行环境复杂，若单纯选用高压集中式补偿手段，无法缓解输电线路功率因数偏低的问题。所以，通常与分散补偿手段配（转下页）合，可是，从某种意义上又会增加补偿点、补偿量的确定难度。结合工作经验可知：在补偿量设定期间，需要充分地考虑变台容量、补偿点环境等，有效地调整；并且，需要对补偿点进行谨慎选择，若选择位置不当，可能引发过补偿，从而造成长距离无功传输、有功功率损耗很大的后果。根据实践经验，可设置4个以上补偿点，产生的线耗较少，可大体维持30%。第三，有效地控制谐波干扰。为了对油田电网的谐波影响进行了解，可对N台变压器做相应的电能质量的测试，在诸多接受测试的输电线路上均设置了变频装置。分析测试结果可知：很多线路电流、电压值发生了畸变，原因是受到谐波的干扰。所以，引入谐波会使设备的合成电流、需要容量增加，由于设备容量可能在现有前提下使谐波的容量增加，进而导致电容器持续地发热，使用寿命缩短。因此，需在变电站的高压进线上，安装消谐器。第四，正确地选用避雷器、熔断器。通常状况下，在保护电容器过程中，往往会选用跌落型的避雷、熔断装置，至于该装置是否可发挥应有的功能，主要与选择的无功补偿装置有关。正常情况下，油田企业相关工作人员应当根据电容器的额定电流，取其1.5-2倍的值，对熔断器进行选择。而选择避雷器时，应当确保其可以在雷击情况下顺利地实现对大地的放电，此外，安装上述装置后，还需加强测试与维修。

4结束语

综上，无功功率对现代油田电网的运行产生较大的影响，有效地采用无功补偿方式可以更好地控制输配电系统的电损，确保用电设备的电压一直处于稳定状态，达到较好的节能效果。为此，油田企业管理者及相关工作人员必须对此保持高度重视，并根据实际情况，在电网中采取有效的无功补偿优化措施，提升油田企业开采效率。

参考文献

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