提高油田供电系统效率技术研究与应用

1、提高油田田供电系系统效率率技术研研究与应应用向瑜章 蒲子子宁 刘新平平 程程文军 朱卫卫权中国石油油新疆油油田公司司采油二二厂，克克拉玛依依 88340008关键词：供电系系统 效率 技术术研究与与应用采油二厂厂油田供供电系统统始端从从变电所所出线隔隔离开关关开始，终端到到各用电电设备为为止，包包括6kkV高压压线路、6/00.4kkV变压压器、00.4kkV低压压线路、网上附附属配电电设施及及终端各各用电设设备（如如电动机机、电加加热器等等）。随着油田田滚动开开发，机机械举升升采油逐逐步成为为采油的的主要生生产方式式，常规规抽油机机平衡性性能差，负载波波动大，导致系系统配置置容量过过大，感感

2、性负载载低负荷荷运行，偏离设设计额定定高效区区，功率率因数低低。用电电点分散散、负载载波动、负载感感性导致致油田供供电系统统运行效效率低。1 确确定运行行功率因因数为供供电系统统实际运运行效率率的评价价指标供电系统统高低压压线路、变压器器等不同同设备、环节的的损耗从从产生损损耗的本本质原因因上可归归纳为阻阻性与非非阻性两两类。阻阻性损耗耗是电网网确定情情况下（即电网网电阻一一定）负负载做功功必须发发生的基基础损耗耗；非阻阻性损耗耗是由于于负载偏偏感性导导致的附附加损耗耗，数值值上与功功率因数数的平方方成反比比。油田电力力网用电电设备的的特点：油田电电力网上上的用电电设备有有驱动举举升设备备的电

3、动动机、油油气水处处理流程程中的电电动机、电加热热器、照照明等，使用数数量和总总用电功功率最大大的是各各类电动动机，主主要是抽抽油机用用电动机机，故油油田电力力网上用用电设备备主要为为感性负负载，运运行产生生感性功功率因数数。1iRi1u2i2iL1iL2图1 功率因因数与运运行电流流的关系系由于线路路损耗功功率PXX，显然然，在负负载不变变的情况况下（即即有功运运行电流流不变），功率率因数降降低，带带负载能能力下降降，同时时线损急急剧增加加。抽油机悬悬点载荷荷是一种种周期性性的交变变负荷，同时为为了克服服巨大的的启动惯惯性，导导致抽油油机电动动机容量量配置过过大。例例如，原原常规114型抽抽

4、油机设设计配置置常规775kWW电动机机，实际际运行功功率为11016kkW，导导致运行行负载率率严重偏偏低，电电动机容容量配置置增大，建立磁磁场需要要的无功功运行电电流就增增大（由由增大到到），功功率因数数就低。显然，运运行功率率因数是是系统效效率的重重点研究究对象和和关键控控制参数数，该参参数便于于测量和和考核，适合做做为系统统效率的的评价指指标。功率因数数低的影影响： a. 电电网拖带带负荷能能力下降降；b. 线线损增加加，电网网效率下下降；c.供电电质量下下降。2 提提高系统统效率技技术研究究2.1 减小小负载波波动与容容性补偿偿技术有有机整合合，提高高供电系系统运行行功率因因数2.1

5、.1 减小负负载波动动，降低低系统装装机配置置容量 抽油油机变矩矩平衡技技术通过过重力臂臂动态变变化，平平衡负载载力矩，削峰填填谷，使使负载波波动减小小。超高高转差电电动机启启动转矩矩倍率大大、“软”机械特特性、加加速缓慢慢平稳，进一步步减小了了抽油机机净扭矩矩峰值和和波动。两项技技术配套套应用，使负载载波动进进一步减减小。抽油机变变矩平衡衡技术使使负载波波动减小小，解决决了122型以上上抽油机机启动困困难的问问题，为为大型抽抽油机自自动启抽抽提供了了条件，配套应应用自动动启停控控制、小小周期调调开的间间抽控制制技术，使低能能深抽井井实现自自动间抽抽，泵充充满系数数提高，使此类类井的负负载波动

6、动减小。负载波动动减小使使电动机机、变压压器等配配置容量量下降，配套应应用超高高转差电电动机和和低内阻阻变压器器，又使使电动机机、变压压器配置置容量进进一步下下降，实实际运行行负载率率得到提提高，从从而提高高了用电电功率因因数。技术应用用前后系系统配置置对比表表见表11。表1 系统配配置对比比表机 型型对 比比电动机配配置功率率(kW)变压器配配置容量量(kVAA)无功补偿偿配置容量量(kvaar)10技术应用用前308015技术应用用后22301012技术应用用前5512525技术应用用后30401514技术应用用前7516040技术应用用后3740152.1.2 无功补补偿，提提高系统统运

7、行功功率因数数 无无功补偿偿原理见见图2，未未补偿前前的运行行电流为为，其有有功分量量为，无无功分量量为，功率因因数角为为1；补偿后后运行电电流的无无功分量量减小为为（即：-），其有有功分量量仍为，功率因因数角减减小为2，使运行行电流减减小为。电动机、变压器器都存在在电感电电路，在在降低配配置功率率的基础础上进行行无功补补偿，可可最大化化提高系系统运行行功率因因数，减减少线路路损耗。主要补偿偿点的确确定：仅为了不不惩罚电电费，目目前油田田普遍以以变压器器集中补补偿为主主，只将将6-110kVV高压线线路功率率因数补补偿到00.800，导致致0.44kV低低压线路路损耗仍仍然较大大，补偿偿效能没

8、没有充分分发挥。用电终终端无功功功率需需求量最最大，就就地补偿偿，低压压线路uiLiCiRi22iLCiC1i1损损耗可大大幅度下下降，供供电系统统网损最最低。图2 无功补补偿原理理图采油二厂厂改变以以变压器器集中补补偿为主主的做法法，确定定以用电电终端自自动控制制补偿为为主、变变压器无无功固定定补偿为为辅的技技术路线线，在抽抽油机配配电箱内内通过主主、副交交流接触触器实现现连锁控控制，提提供电动动机建立立交变磁磁场所需需的交换换电能，突破电电动机空空载容量量的限制制，实现现按需补补偿，将将包含00.4kkV电网网在内的的整个采采油电网网运行功功率因数数提高到到0.99，降低低了网损损，提高高

9、了系统统运行功功率因数数。2.2 维护护管理我们根据据冬季油油区电加加热阻性性负载投投用电网网功率因因数冬季季高、夏夏季低的的运行规规律及风风雨季电电气易出出故障的的特点，制定实实施功率率因数动动态监控控（利用用变电所所的出线线计量，每周监监控）、补偿装装置定期期维护（每年春春秋两季季各一次次）与故故障维修修（针对对功率因因数下降降趋势的的电网进进行）相相结合的的维护管管理方法法，保障障系统长长期高效效运行，解决了了一般采采油电网网仅补偿偿初期功功率因数数达标，保持性性较差的的问题。3 技技术应用用技术应用用情况见见表2。表2 技术应应用统计计表应用技术术抽油机变变矩平衡衡超高转差差电动机机间

10、抽控制制低内阻变变压器无功补偿偿应用时间间19999-20003年年19866-20003年年20000-20003年年20000-20003年年19933-20003年年应用数量量657台台445台台343台台501台台29条电电网31004kvaar19977年220033年陆续续对2338口井井进行了了抽油机机、电动动机、变变压器配配套节能能改造。4 应应用效果果4.1 节约电电费19933年20003年，10年年间油田田开发用用电负荷荷由4104kW增增加到77104kW，通过实实施提高高供电系系统效率率配套技技术，采采油电网网运行功功率因数数由0.30提提高到00.900，供电电系统

11、运运行效率率由655.4%提高到到88.2%，全厂总总用电量量由1.71108kWhh下降到到1.555108kWhh，下降降了9%，被惩惩罚的力力率电费费由4777万元元（1 2899104kWhh）下降降到-226万元元（-669104kWhh），年年减少电电费支出出约1 8000万元，见分年年运行曲曲线图33。假定20003年年采油电电网运行行功率因因数仍为为19993年时时期的水水平，即即为0.30，采油电电网网损损率将达达到344.6%（含低低压线路路），采采油系统统将增加加线路损损耗1 6277104kWhh，增加加力率电电量3 2111104kWhh，两项项合计将将增加电电费1

12、8199万元。换换言之，采用电电网无功功补偿技技术后，每年减减少电费费约1 8000万元。说明：电电能单价价按20003年年电价00.377元/kkWh（不含税税）计算算；表中中实际耗耗电与实实际力率率电量全全部是与与供电公公司的实实际结算算数据。图3 19993年以以来用电电负荷、运行功功率因数数、实际际耗电、力率电电量运行行曲线4.2 节省省投资4.2.1 电网实实际负载载能力提提高，投投资减少少 功功率因数数由0.3提高高到0.94，负载能能力增加加为原能能力的33.1倍倍。为油油田滚动动开发留留下了发发展余量量，节省省了进一一步开发发的投资资费用。新疆油田田公司八八区P2W1油藏加加密

13、开发发，预计计增加负负载7 2000kVAA，新建建4条输电电线才能能满足开开发需要要。通过过对原66条供电电线路实实施技术术改造，电力网网负载能能力增加加，无需需扩容即即满足了了开发需需要，节节省投资资4000万元。4.2.2 电电动机等等配置容容量下降降，投资资减少 电动动机、变变压器、无功补补偿装置置因抽油油机平衡衡性能提提高，系系统配套套，配置置容量下下降500%，投投资减少少。4.3 增产产原油等等其它效效益由于配套套改造才才得以在在大型抽抽油机上上实现自自动启抽抽，在电电网停电电恢复供供电情况况下，自自动启抽抽一方面面提高了了抽油时时率，增增产了原原油，另另一方面面，减轻轻了员工工

14、逐井启启抽的劳劳动强度度，在夜夜间时，减少了了员工操操作安全全隐患。自动启抽抽为间抽抽控制提提供了条条件，供供液不足足井通过过配套的的间抽控控制实现现合理调调开，一一方面控控制了井井下负荷荷波动和和降低了了运行单单耗，另另一方面面有效减减少了油油井不出出光杆干干磨等影影响运行行寿命、跑油等等现象。5 结结论和认认识5.1 运行行功率因因数是供供电系统统实际运运行效率率的评价价指标改变常规规分析方方法，将将供电系系统高低低压线路路、变压压器等不不同设备备、环节节的损耗耗从产生生损耗的的本质原原因上归归纳为阻阻性与非非阻性两两类。供供电系统统建成后后，系统统电阻已已基本固固定，最最大的变变量是电电

15、网运行行功率因因数。5.2 减小小负载波波动与容容性补偿偿配套技技术，有有效提高高了供电电系统运运行功率率因数，既节省省了投资资又显著著提高了了整个系系统的运运行效率率和带负负载能力力以抽油机机平衡技技术为基基础，结结合电动动机、变变压器自自身技术术进步、间抽控控制技术术应用，进行技技术配套套，降低低负载波波动，减减小系统统配置容容量，提提高用电电功率因因数；以以无功补补偿技术术为核心心，并且且改变目目前普遍遍采用的的以变压压器集中中补偿为为主的做做法，确确定以用用电终端端自动控控制补偿偿为主、变压器器无功固固定补偿偿为辅的的技术路路线，提提高供电电系统运运行功率率因数。5.3 功率率因数动动态监控控、补偿偿装置定定期维护护与故障障维修相相结合是是保障系系统