油田电网的经济运行

摘 要：节能降耗是提高油田经济效益、增强油田竞争力的重要措施，本文以电网安全生产运行和节能降耗工作为切入点，针对油田电网现状，从优化网络、改善设施等途径，提出了节能降耗的具体措施。

关键词：配电网；线损率；无功平衡

1 引言

电能是油田生产的重要动力。随着油田的发展，油气勘探开发的深入，作为油田增产和稳产技术的注水工艺的大面积推广应用，用电量将不断增大。因此，切实有效地抓好电力管理工作，优化配电网的运行方式，减少电能在输送、分配及利用中的耗费，提高电能的利用效率，对于确保油田的正常生产，提高油田的经济效益有着十分重要的意义。

2 油田电网基本情况及特点

甘谷驿采油厂配电网经过40多年的建设，现已形成了一个以35kV变电站为供电枢纽，10kV配电线路深入负荷中心的输配电网络。35kV主变安装总容量为6300kVA+3150kVA；建成的10kV配電线路8条，线路总长度约579km；建成0.4kV配电线路338条，总长度约807km；供各类负荷用电的配电变压器459台，总容量为35580kVA。供电电压等级为35kV、10kV及0.4kV，系统年供电量41693780kWh，2013年电费支出2455.32万元。

甘谷驿采油厂配电网分布广、供电半径长，分支多，负荷节点数多；用电负荷基本为感性负载，配电变压器多，变压器负载率低。采油厂90%以上负荷为异步电动机，电动机的功率因数低、负载率低。目前电网结构和运行方式导致：油田配电网无功流动引起的电能损耗大、电压质量差；线路供电半径与供电电流不匹配引起线路电能损耗大；网络结构和运行方式不合理引起配电网网损增加；无功补偿不匹配，导致网损增加。

从系统的规模讲，配电网仅仅能满足油田各项生产和职工生活的正常用电。自油田配电网建设以来，油田配电网一直存在着不能系统设计，配电网随着油井的延伸而延伸的问题，网络结构得不到进一步调整和优化，配电网的自动化水平较低，抵抗自然灾害的能力较弱。国家明令淘汰、禁止使用的陈旧老化耗能高电气设备得不到进一步更新和改造，老旧的电力网不堪重负，造成系统供电可靠性差、线损偏高。

3 油田电网存在的主要问题

采油厂配电网与地方电网、甚至同行业电网相比，突出存在以下问题：

3.1 电网结构薄弱

变电站存在单电源供电，且电网全部为辐射网，负荷转移能力差，事故、检修停电范围大。安全水平与自动化水平都很低，故障查找慢，因而供电可靠性普遍较低。虽说近几年投入了资金对变电站实施了技术改造和设备更新，选用了一部分新型的配电设备如真空断路器，对提高可靠性、改善油田供电条件起到了一定的作用。由于大多数配电线路架设时间长，供电半径长、线路老化严重、安全可靠性差、线路损耗大、电能质量差，有的线路负荷严重超载，常出现导线烧断现象，导致整条线路停电。

3.2 电能质量差，线损率高

近年来，油田电网用电负荷随着油井的增加和注水设备的投入，仍在继续增长，平均年用电量增长率在12%左右，现有的配电网因导线细、无功补偿容量不足、电网中大量的高耗能设备的存在等原因，造成系统线损过大，线损率竟高达近10%。

3.3 技术水平相对落后，设备陈旧，自动化水平较低

目前油田配电网虽然应用了一些较先进、安全可靠的真空开关、六氟化硫断路器、RW8-10X/100-12.5悬标式熔断器等，提高了配电网的可靠性，但系统稳定运行存在诸多问题，调度自动化系统仍不完善，急需改造，配网自动化则基本处于零起步阶段。

3.4 配电网无功功率不平衡

从下表中，我们可以看出，甘谷驿采油厂配电网中，配电网无功功率极不平衡。

在电力系统中，无功功率同有功功率一样必须保持平衡，负载所需要的感性无功功率，由电网中无功电源发出的容性无功功率来提供补偿。无功功率平衡应根据就地平衡的原则进行就地补偿，避免大量的无功功率作远距离传输。无功补偿与无功平衡，对于电网电压和线损尤为重要，关系到电网的经济、安全、可靠运行。

无功补偿应根据分级就地平衡和便于调整电压的原则进行配置。集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主；并且与配电网建设改造工程同步规划、设计、施工、同步投运。

3.5 配电网运行中的变压器损耗大

电网的经济运行主要包括变压器及其电力线路的经济运行，电力设备中变压器是一种应用十分广泛的电气设备，变压器自身要产生有功功率损耗和无功功率损耗。电力系统中变压器产生的电能损耗占电力系统总损耗比例也很大，因此在电力系统中变压器及其供电系统的经济运行，对降低电力系统线损，有着重要的意义。由于当前绝大部分的变压器及其供电系统都在自然状态下运行，加上传统观念及习惯性错误做法的影响，导致现有部分变压器不在经济区间运行。因此，必须要通过各种技术措施来降低。油田在用变压器由于负荷为感性负荷，又要满足电动机起动要求，存在“大马拉小车”现象，变压器通常情况下负载率很低，也导致变压器效率不高，损耗高。

4 油田电网经济运行的技术要求及意义

油田配电网的经济运行是一项实用性很强的节能技术。这项技术是在保证技术安全、经济合理的条件下，充分利用现有的设备、元件，不投资或以较少的投资，选取最佳的电网运行方式，通过调整负荷、提高功率因数、调整或更换变压器、电网改造、抽油机避峰填谷运行等，在传输相同电量的基础上，以达到减少系统损耗，降低电费支出，从而达到提高经济效益的目的。

5 油田电网经济运行的途径和技术措施

5.1 合理进行电网改造，降低电能损耗

由于各种原因电网送变电容量不足，出现“卡脖子”、供电半径过长等。这些问题不但影响了供电的安全和质量，而且也影响着线损。油田电力网改造是一次机遇，要抓住电网改造，认真彻底地改善不合理的布局与设备。要充分利用在现有电网的改造基础上，提高电网供电容量和保证供电质量，运用优化定量技术降低油田电网的线损，如老旧变压器要淘汰，新型变压器选型中要优中选优，既要根据国电网与油田电网负载分布的特点，调整变压器运行位置与供电线路实现优化组合，又要根据电网中变压器与供电线路的分布状况，优化负载经济分配和电网经济运行方式。由于油田电网的线损主要是由变压器损耗与电力线路损耗所组成，所以油田电网改造的节电降耗，也就是对油田电网中的所有变压器和电力线路进行择优选择和优化组合，组建成“安全经济型电网”。因此，应重点从以下几方面考虑：

5.1.1 调整不合的网络结构

合理设计、改善电网的布局和结构；避免或减少由于油井的延伸，油田电网线路的交错、重叠和迂回供电，减少供电半径太大的现象。在油田开发区域初期，与开发等专业部门沟通，预测区域开发规模，合理规划设计主线路走径，避免主干线路迂回架设。

5.1.2 合理选用变压器容量，避免“大马拉小车”现象

油田电网改造应注意合理分配变压器台数与容载比，一般负荷在65%～75%时效益最高，30%以下算“大马拉小车”。可根据油田负荷负载波动及对季节性波动的负载，及时调整变压器容量，以满足不同季节、不同时间油井对电量的需求。随着气温的变化，原油粘度随之变化，油井的负荷也发生变化，每年应在春季和秋季调整变压器的容量，减小空载率。

5.1.3 配变的安裝地点应合理、经济

针对配变单端供电情况，应适当将配变安装在油井负荷中心处，这样可使低压线路由一路输出变为几路输出，从而减小了供电半径，提高电压质量，降低了低压线损。

5.1.4 油田电网应积极应用节能装备

油田电网配变多为抽油机，注水设备和生活混合供电，因而存在有峰谷负荷相差悬殊，低谷用时间内配变二次电压升高以及配变的实际电能转换效率低的问题，而如果安装使用了配变节能自动控制柜，就可以解决上述问题，从而有效地降低了变压器、线路的空载、轻载损耗。

5.1.5 按经济电流密度优化合理选择电力线路导线截面

导线选择应按经济电流密度优化合理选择并考虑留有一定发展的余度，这样既可以降低线路损耗又可以减少重复投资。

5.1.6 选用节能型变压器，淘汰高能耗变压器

S9，S11，SCB10系列变压器为目前我国10kV电力变压器低损耗产品，对还在使用中的高能耗变压器应利用改造，合理规划，予以淘汰或更新改造。在电网改造设计中对新型变压器的容量选择，不仅应考虑到变压器容量利用率，同时更应考虑到变压器的运行效率，使变压器运行中的有功损耗和无功消耗最低

5.2 合理安排变压器的运行方式，保证变压器经济运行

变压器经济运行应在确保变压器安全运行和保证供电质量的基础上，充分利用现有设备，通过择优选取变压器最佳运行方式、负载调整的优化、变压器运行位置最佳组合以及改善变压器运行条件等技术措施，从而最大限度地降低变压器的电能损失和提高其电源侧的功率因数。

5.2.1 合理计算变压器经济负载系数，使变压器处于最佳的经济运行区

变压器并非在额定时最经济，当负荷的铜损和铁损相等时才最经济，即效率最高。两台以上主变压器的变电站应绘出主变压器经济运行曲线，确定其经济运行区域，负荷小于临界负荷时，一台运行。负荷大于临界负荷时两台运行。

5.2.2 平衡变压器三相负荷，降低变压器损耗

变压器不平衡度越大，损耗也越大，因此，一般要求电力变压器低压电流的不平衡度不得超过10%，低压干线及主变支线始端的电流不平衡度不得超过20%。

5.2.3 变压器运行电压分接头优化选择

在满足变压器负载侧电压需要的前提下，用定量计算方法，按电源侧电压的高低和按工况负载的大小，对变压器运行电压分接头进行优化选择，从而降低变压器损耗，提高其运行效率。

5.3 合理选择线路走径

①按照有关标准、规范等要求，对较长线路的主干线或分支线装设分段或分支开关设备时，要留有配网自动化发展的余地；②油区配网应重点解决线路导线截面的合理选择，调整部分线路的供电半径，并实施线路故障自动定位，从而提高供电可靠性。

5.4 合理配置配电网的补偿装置，综合安排补偿容量

5.4.1 增装无功补偿设备，提高功率因数

对油田配网线路，合理增设电容器，加强无功补偿，提高功率因数，根据供电网络情况，运用集中补偿、分散补偿和就地补偿相结合的方法平衡无功潮流，变电站可通过高压柜灵活控制功率因数的变化。

5.4.2 无功功率的合理分布

在有功功率合理分配的同时，应做到无功功率的合理分布。按照就近的原则安排减少无功远距离输送。对各种方式进行线损计算制定合理的补偿方式；

5.4.3 合理考虑并联补偿电容器的运行

过去主要考虑投入电容器能减少变压器和线路损耗，而忽视了电容器的投入会增加电容器的介质损耗。所以应以总损耗最小为基础来计算投切电容器的临界点负载和多组电容器的经济运行区间。

5.5 选用配电网自动化控制设备

油田配网作为国电网大工业用户，峰谷电费相差悬殊，分别为：平电费0.5881元/kWh；峰电费0.9329元/kWh；谷电费0.2433/kWh。采油厂作为特低渗透油田，单井产量仅为150-200kg/日，选用油井自动化控制设备，对抽油机进行时段的有效控制，将大大减少电费的支出。

6 结论

油田配电网的损耗可以通过一些有效的措施来降低，使配电网达到最佳的经济运行，以提高企业的经济效益，促进配电网运行管理走向定量化、择优化、有序化的现代化管理。因此，在油田配电网系统中推广经济运行降损措施，其节电潜力巨大，经济效益显著，具有现实意义。

参考文献：

[1]王承民.刘莉编著，配电网节能与经济运行[M].北京：中国电力出版社，2012.

[2]俞伯炎.吴照云.孙儒刚主编，石油工业节能技术[M].北京：石油工业出版社，2000.

[3]胡景生.胡国元，配电网经济运行[M]北京：中国标准出版社，2008.

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