提高油田供電系統(tǒng)效率技術(shù)研究與應(yīng)用

1、提高油田田供電系系統(tǒng)效率率技術(shù)研研究與應(yīng)應(yīng)用向瑜章 蒲子子寧 劉新平平 程程文軍 朱衛(wèi)衛(wèi)權(quán)中國石油油新疆油油田公司司采油二二廠，克克拉瑪依依 88340008關(guān)鍵詞：供電系系統(tǒng) 效率 技術(shù)術(shù)研究與與應(yīng)用采油二廠廠油田供供電系統(tǒng)統(tǒng)始端從從變電所所出線隔隔離開關(guān)關(guān)開始，終端到到各用電電設(shè)備為為止，包包括6kkV高壓壓線路、6/00.4kkV變壓壓器、00.4kkV低壓壓線路、網(wǎng)上附附屬配電電設(shè)施及及終端各各用電設(shè)設(shè)備（如如電動機機、電加加熱器等等）。隨著油田田滾動開開發(fā)，機機械舉升升采油逐逐步成為為采油的的主要生生產(chǎn)方式式，常規(guī)規(guī)抽油機機平衡性性能差，負(fù)載波波動大，導(dǎo)致系系統(tǒng)配置置容量過過大，感感

2、性負(fù)載載低負(fù)荷荷運行，偏離設(shè)設(shè)計額定定高效區(qū)區(qū)，功率率因數(shù)低低。用電電點分散散、負(fù)載載波動、負(fù)載感感性導(dǎo)致致油田供供電系統(tǒng)統(tǒng)運行效效率低。1 確確定運行行功率因因數(shù)為供供電系統(tǒng)統(tǒng)實際運運行效率率的評價價指標(biāo)供電系統(tǒng)統(tǒng)高低壓壓線路、變壓器器等不同同設(shè)備、環(huán)節(jié)的的損耗從從產(chǎn)生損損耗的本本質(zhì)原因因上可歸歸納為阻阻性與非非阻性兩兩類。阻阻性損耗耗是電網(wǎng)網(wǎng)確定情情況下（即電網(wǎng)網(wǎng)電阻一一定）負(fù)負(fù)載做功功必須發(fā)發(fā)生的基基礎(chǔ)損耗耗；非阻阻性損耗耗是由于于負(fù)載偏偏感性導(dǎo)導(dǎo)致的附附加損耗耗，數(shù)值值上與功功率因數(shù)數(shù)的平方方成反比比。油田電力力網(wǎng)用電電設(shè)備的的特點：油田電電力網(wǎng)上上的用電電設(shè)備有有驅(qū)動舉舉升設(shè)備備的電

3、動動機、油油氣水處處理流程程中的電電動機、電加熱熱器、照照明等，使用數(shù)數(shù)量和總總用電功功率最大大的是各各類電動動機，主主要是抽抽油機用用電動機機，故油油田電力力網(wǎng)上用用電設(shè)備備主要為為感性負(fù)負(fù)載，運運行產(chǎn)生生感性功功率因數(shù)數(shù)。1iRi1u2i2iL1iL2圖1 功率因因數(shù)與運運行電流流的關(guān)系系由于線路路損耗功功率PXX，顯然然，在負(fù)負(fù)載不變變的情況況下（即即有功運運行電流流不變），功率率因數(shù)降降低，帶帶負(fù)載能能力下降降，同時時線損急急劇增加加。抽油機懸懸點載荷荷是一種種周期性性的交變變負(fù)荷，同時為為了克服服巨大的的啟動慣慣性，導(dǎo)導(dǎo)致抽油油機電動動機容量量配置過過大。例例如，原原常規(guī)114型抽抽

4、油機設(shè)設(shè)計配置置常規(guī)775kWW電動機機，實際際運行功功率為11016kkW，導(dǎo)導(dǎo)致運行行負(fù)載率率嚴(yán)重偏偏低，電電動機容容量配置置增大，建立磁磁場需要要的無功功運行電電流就增增大（由由增大到到），功功率因數(shù)數(shù)就低。顯然，運運行功率率因數(shù)是是系統(tǒng)效效率的重重點研究究對象和和關(guān)鍵控控制參數(shù)數(shù)，該參參數(shù)便于于測量和和考核，適合做做為系統(tǒng)統(tǒng)效率的的評價指指標(biāo)。功率因數(shù)數(shù)低的影影響： a. 電電網(wǎng)拖帶帶負(fù)荷能能力下降降；b. 線線損增加加，電網(wǎng)網(wǎng)效率下下降；c.供電電質(zhì)量下下降。2 提提高系統(tǒng)統(tǒng)效率技技術(shù)研究究2.1 減小小負(fù)載波波動與容容性補償償技術(shù)有有機整合合，提高高供電系系統(tǒng)運行行功率因因數(shù)2.1

5、.1 減小負(fù)負(fù)載波動動，降低低系統(tǒng)裝裝機配置置容量 抽油油機變矩矩平衡技技術(shù)通過過重力臂臂動態(tài)變變化，平平衡負(fù)載載力矩，削峰填填谷，使使負(fù)載波波動減小小。超高高轉(zhuǎn)差電電動機啟啟動轉(zhuǎn)矩矩倍率大大、“軟”機械特特性、加加速緩慢慢平穩(wěn)，進一步步減小了了抽油機機凈扭矩矩峰值和和波動。兩項技技術(shù)配套套應(yīng)用，使負(fù)載載波動進進一步減減小。抽油機變變矩平衡衡技術(shù)使使負(fù)載波波動減小小，解決決了122型以上上抽油機機啟動困困難的問問題，為為大型抽抽油機自自動啟抽抽提供了了條件，配套應(yīng)應(yīng)用自動動啟停控控制、小小周期調(diào)調(diào)開的間間抽控制制技術(shù)，使低能能深抽井井實現(xiàn)自自動間抽抽，泵充充滿系數(shù)數(shù)提高，使此類類井的負(fù)負(fù)載波動

6、動減小。負(fù)載波動動減小使使電動機機、變壓壓器等配配置容量量下降，配套應(yīng)應(yīng)用超高高轉(zhuǎn)差電電動機和和低內(nèi)阻阻變壓器器，又使使電動機機、變壓壓器配置置容量進進一步下下降，實實際運行行負(fù)載率率得到提提高，從從而提高高了用電電功率因因數(shù)。技術(shù)應(yīng)用用前后系系統(tǒng)配置置對比表表見表11。表1 系統(tǒng)配配置對比比表機 型型對 比比電動機配配置功率率(kW)變壓器配配置容量量(kVAA)無功補償償配置容量量(kvaar)10技術(shù)應(yīng)用用前308015技術(shù)應(yīng)用用后22301012技術(shù)應(yīng)用用前5512525技術(shù)應(yīng)用用后30401514技術(shù)應(yīng)用用前7516040技術(shù)應(yīng)用用后3740152.1.2 無功補補償，提提高系統(tǒng)統(tǒng)運

7、行功功率因數(shù)數(shù) 無無功補償償原理見見圖2，未未補償前前的運行行電流為為，其有有功分量量為，無無功分量量為，功率因因數(shù)角為為1；補償后后運行電電流的無無功分量量減小為為（即：-），其有有功分量量仍為，功率因因數(shù)角減減小為2，使運行行電流減減小為。電動機、變壓器器都存在在電感電電路，在在降低配配置功率率的基礎(chǔ)礎(chǔ)上進行行無功補補償，可可最大化化提高系系統(tǒng)運行行功率因因數(shù)，減減少線路路損耗。主要補償償點的確確定：僅為了不不懲罰電電費，目目前油田田普遍以以變壓器器集中補補償為主主，只將將6-110kVV高壓線線路功率率因數(shù)補補償?shù)?0.800，導(dǎo)致致0.44kV低低壓線路路損耗仍仍然較大大，補償償效能沒

8、沒有充分分發(fā)揮。用電終終端無功功功率需需求量最最大，就就地補償償，低壓壓線路uiLiCiRi22iLCiC1i1損損耗可大大幅度下下降，供供電系統(tǒng)統(tǒng)網(wǎng)損最最低。圖2 無功補補償原理理圖采油二廠廠改變以以變壓器器集中補補償為主主的做法法，確定定以用電電終端自自動控制制補償為為主、變變壓器無無功固定定補償為為輔的技技術(shù)路線線，在抽抽油機配配電箱內(nèi)內(nèi)通過主主、副交交流接觸觸器實現(xiàn)現(xiàn)連鎖控控制，提提供電動動機建立立交變磁磁場所需需的交換換電能，突破電電動機空空載容量量的限制制，實現(xiàn)現(xiàn)按需補補償，將將包含00.4kkV電網(wǎng)網(wǎng)在內(nèi)的的整個采采油電網(wǎng)網(wǎng)運行功功率因數(shù)數(shù)提高到到0.99，降低低了網(wǎng)損損，提高高

9、了系統(tǒng)統(tǒng)運行功功率因數(shù)數(shù)。2.2 維護護管理我們根據(jù)據(jù)冬季油油區(qū)電加加熱阻性性負(fù)載投投用電網(wǎng)網(wǎng)功率因因數(shù)冬季季高、夏夏季低的的運行規(guī)規(guī)律及風(fēng)風(fēng)雨季電電氣易出出故障的的特點，制定實實施功率率因數(shù)動動態(tài)監(jiān)控控（利用用變電所所的出線線計量，每周監(jiān)監(jiān)控）、補償裝裝置定期期維護（每年春春秋兩季季各一次次）與故故障維修修（針對對功率因因數(shù)下降降趨勢的的電網(wǎng)進進行）相相結(jié)合的的維護管管理方法法，保障障系統(tǒng)長長期高效效運行，解決了了一般采采油電網(wǎng)網(wǎng)僅補償償初期功功率因數(shù)數(shù)達標(biāo)，保持性性較差的的問題。3 技技術(shù)應(yīng)用用技術(shù)應(yīng)用用情況見見表2。表2 技術(shù)應(yīng)應(yīng)用統(tǒng)計計表應(yīng)用技術(shù)術(shù)抽油機變變矩平衡衡超高轉(zhuǎn)差差電動機機間

10、抽控制制低內(nèi)阻變變壓器無功補償償應(yīng)用時間間19999-20003年年19866-20003年年20000-20003年年20000-20003年年19933-20003年年應(yīng)用數(shù)量量657臺臺445臺臺343臺臺501臺臺29條電電網(wǎng)31004kvaar19977年220033年陸續(xù)續(xù)對2338口井井進行了了抽油機機、電動動機、變變壓器配配套節(jié)能能改造。4 應(yīng)應(yīng)用效果果4.1 節(jié)約電電費19933年20003年，10年年間油田田開發(fā)用用電負(fù)荷荷由4104kW增增加到77104kW，通過實實施提高高供電系系統(tǒng)效率率配套技技術(shù)，采采油電網(wǎng)網(wǎng)運行功功率因數(shù)數(shù)由0.30提提高到00.900，供電電系統(tǒng)

11、運運行效率率由655.4%提高到到88.2%，全廠總總用電量量由1.71108kWhh下降到到1.555108kWhh，下降降了9%，被懲懲罰的力力率電費費由4777萬元元（1 2899104kWhh）下降降到-226萬元元（-669104kWhh），年年減少電電費支出出約1 8000萬元，見分年年運行曲曲線圖33。假定20003年年采油電電網(wǎng)運行行功率因因數(shù)仍為為19993年時時期的水水平，即即為0.30，采油電電網(wǎng)網(wǎng)損損率將達達到344.6%（含低低壓線路路），采采油系統(tǒng)統(tǒng)將增加加線路損損耗1 6277104kWhh，增加加力率電電量3 2111104kWhh，兩項項合計將將增加電電費1

12、8199萬元。換換言之，采用電電網(wǎng)無功功補償技技術(shù)后，每年減減少電費費約1 8000萬元。說明：電電能單價價按20003年年電價00.377元/kkWh（不含稅稅）計算算；表中中實際耗耗電與實實際力率率電量全全部是與與供電公公司的實實際結(jié)算算數(shù)據(jù)。圖3 19993年以以來用電電負(fù)荷、運行功功率因數(shù)數(shù)、實際際耗電、力率電電量運行行曲線4.2 節(jié)省省投資4.2.1 電網(wǎng)實實際負(fù)載載能力提提高，投投資減少少 功功率因數(shù)數(shù)由0.3提高高到0.94，負(fù)載能能力增加加為原能能力的33.1倍倍。為油油田滾動動開發(fā)留留下了發(fā)發(fā)展余量量，節(jié)省省了進一一步開發(fā)發(fā)的投資資費用。新疆油田田公司八八區(qū)P2W1油藏加加密

13、開發(fā)發(fā)，預(yù)計計增加負(fù)負(fù)載7 2000kVAA，新建建4條輸電電線才能能滿足開開發(fā)需要要。通過過對原66條供電電線路實實施技術(shù)術(shù)改造，電力網(wǎng)網(wǎng)負(fù)載能能力增加加，無需需擴容即即滿足了了開發(fā)需需要，節(jié)節(jié)省投資資4000萬元。4.2.2 電電動機等等配置容容量下降降，投資資減少 電動動機、變變壓器、無功補補償裝置置因抽油油機平衡衡性能提提高，系系統(tǒng)配套套，配置置容量下下降500%，投投資減少少。4.3 增產(chǎn)產(chǎn)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機上上實現(xiàn)自自動啟抽抽，在電電網(wǎng)停電電恢復(fù)供供電情況況下，自自動啟抽抽一方面面提高了了抽油時時率，增增產(chǎn)了原原油，另另一方面面，減輕輕了員工工

14、逐井啟啟抽的勞勞動強度度，在夜夜間時，減少了了員工操操作安全全隱患。自動啟抽抽為間抽抽控制提提供了條條件，供供液不足足井通過過配套的的間抽控控制實現(xiàn)現(xiàn)合理調(diào)調(diào)開，一一方面控控制了井井下負(fù)荷荷波動和和降低了了運行單單耗，另另一方面面有效減減少了油油井不出出光桿干干磨等影影響運行行壽命、跑油等等現(xiàn)象。5 結(jié)結(jié)論和認(rèn)認(rèn)識5.1 運行行功率因因數(shù)是供供電系統(tǒng)統(tǒng)實際運運行效率率的評價價指標(biāo)改變常規(guī)規(guī)分析方方法，將將供電系系統(tǒng)高低低壓線路路、變壓壓器等不不同設(shè)備備、環(huán)節(jié)節(jié)的損耗耗從產(chǎn)生生損耗的的本質(zhì)原原因上歸歸納為阻阻性與非非阻性兩兩類。供供電系統(tǒng)統(tǒng)建成后后，系統(tǒng)統(tǒng)電阻已已基本固固定，最最大的變變量是電電

15、網(wǎng)運行行功率因因數(shù)。5.2 減小小負(fù)載波波動與容容性補償償配套技技術(shù)，有有效提高高了供電電系統(tǒng)運運行功率率因數(shù)，既節(jié)省省了投資資又顯著著提高了了整個系系統(tǒng)的運運行效率率和帶負(fù)負(fù)載能力力以抽油機機平衡技技術(shù)為基基礎(chǔ)，結(jié)結(jié)合電動動機、變變壓器自自身技術(shù)術(shù)進步、間抽控控制技術(shù)術(shù)應(yīng)用，進行技技術(shù)配套套，降低低負(fù)載波波動，減減小系統(tǒng)統(tǒng)配置容容量，提提高用電電功率因因數(shù)；以以無功補補償技術(shù)術(shù)為核心心，并且且改變目目前普遍遍采用的的以變壓壓器集中中補償為為主的做做法，確確定以用用電終端端自動控控制補償償為主、變壓器器無功固固定補償償為輔的的技術(shù)路路線，提提高供電電系統(tǒng)運運行功率率因數(shù)。5.3 功率率因數(shù)動動態(tài)監(jiān)控控、補償償裝置定定期維護護與故障障維修相相結(jié)合是是保障系系統(tǒng)