甘肃省敦煌市七里镇CPE青海分公司 甘肃省敦煌市 736202
摘要：油田的无功需求主要为抽油机，根据油田这一特殊情况，探讨合理的无功补偿方式以及补偿原则。在当前崇尚节能的背景下，在各油田推荐采用10kV配网线路无功补偿，降低线路损耗并提高电能质量。
关键词：油田；无功补偿；10kV线路补偿；降损
引言
油田中压10kV配电网随着油田的滚动开发而建设，一般缺乏总体规划，很多线路超出了经济负荷矩；另外油田用电负荷绝大部分为感性负载，需要从电网中吸收无功功率来建立交变磁场，实现电能与机械能之间的转换。因此，油田线路普遍存在功率因数偏低，综合网损率高，电能损耗高，电压降严重，供电质量差等问题。
综上所述，为了改善油田配电网供电环境，提高配电线路的功率因数，降低配电线路的综合网损，提供供电质量，满足油田节能降耗、可持续发展的要求，采取无功功率补偿是十分必要的。本文将结合油田的特殊情况，阐述应采取的合理无功补偿方式，指出在应积极推广采用10kV线路无功补偿。
1、无功补偿的原则
输配电线路功率要达到平衡，不仅有功功率要平衡，无功功率也要平衡，加装无功功率补偿装置就是为了补偿电网中无功功率需求的缺额。无功补偿要从全网角度出发，进行无功整体优化。在正确分析各种无功负荷性质的基础上，采取相应的措施进行合理的无功补偿，使无功补偿最优化。
油田配网无功补偿应采取“全面规划、合理布局、分级补偿，就地平衡”的原则。必须坚持“总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；降损与调压相结合，以降损为主”的原则。
2、无功补偿装置的选择
无功功率补偿装置主要有同步调相机、并联电容器和并联电抗器，同步调相机既能补偿感性无功，又能补偿容性无功，但是其操作复杂，响应慢，损耗严重，噪声大，属于一种陈旧的补偿手段。并联电容器补偿的是感性无功，与同步调相机相比更为经济，安装、操作、维护更为便捷，因此，近几年得到了非常广泛的应用。并联电抗器补偿的是容性无功，通常是装设在超高压线路和地之间，改善轻载或空载情况下线路的电压水平，防止“翘尾”。
油田产生无功的设备主要是抽油机、注水泵、变压器等，均为电感性设备，无功补偿应选用并联电容器补偿装置。针对油田电网较高的谐波含量，无功补偿装置中可加装具有抗谐波的消谐装置。
3、无功补偿方式的确定
无功补偿方式分为高压和低压，目前常用的无功补偿方式高压有变电站集中补偿和线路分散补偿，低压有随机补偿、随器补偿和场站集中补偿等几种方式。
3.1变电站高压集中补偿
这种补偿方式是将10kV高压并联电容器组集中装设在35kV变电站的10kV母线上，用以补偿主变的空载无功损耗，增加变压器有功功率的输出，并就近供应10kV线路本身及其所带的用电设备的无功功率，同时可以利用电容器组的投切装置进行调压，改善电能质量。
3.2 10kV线路分散补偿
10kV线路补偿即将户外10kV高压并联电容器安装在10kV配网架空线路上，主要是比较密集的主干线路上，用以补偿线路所消耗的无功，进而减小电网的无功流量，以提高电网功率因数，达到降低电网损耗和维持网络电压水平的目的，这种方式为本文推荐的方式。
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3.3随机补偿（单机补偿）
随机补偿即就地补偿，就是将低压电容器组与电动机负载并接，通过控制保护装置与电击同时投切，同时退出运行，直接就地提供负载所需要的无功功率，需要注意的是补偿的无功容量可根据电机实际轴功率配置，但不应大于电机的额定无功，避免无功到送及自激过电压的发生。
3.4随器补偿
随器补偿是将电容器安装在配电变压器的低压侧，用以补偿配电变压器的空载无功功率。油田配电变压器普遍存在“大马拉小车”现象，负载率低，在负载低谷时接近空载，配电电压器在轻载或空载时的无功负荷主要是电压器的空载励磁无功，对于轻负载电网而言，这部分损耗占比较大，配电网运行经济性较差。随器补偿由于补在低压侧，故而接线简单，维护管理方便，且可有效地补偿配变空载无功，即无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配电利用率，降低无功网损，是目前补偿配变无功的有效手段之一。
3.5低压集中跟踪补偿
低压集中跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压系统功率因数变化自动投切低压电容器组的补偿方式，本方式主要应用于以电动机为主要用电设备的大中型场站，在低压配电室低压母线上集中安装，可自动分组投切，一组或多组投入补偿无功基荷，全部投入可补偿无功峰荷。采用无功自动投切装置，可根据电机投运的不同时率较好地跟踪无功负荷变化，运行方式灵活，维护工作量小，寿命相对较长，缺点是控制保护装置较复杂，一次性投资较大。
油田用电负荷有它的特殊性，主要表现为抽油机电机功率随时变化，所以很难确定一个补偿容量，另外油区抽油机点多面广，对抽油机进行随机补偿比较困难且维护困难。
目前，油田上普遍采用了对变电站、场站高、低压集中跟踪补偿，对油田配电变压器进行随器补偿，取得了一定的效果，但还有很多配网线路未达到“功率因数不低于0.9”的要求。为了进一步提高配网线路功率因数，降低配网综合网损率，根据“分级补偿，就地平衡”的补偿原则，推荐采用在油田10kV线路上加装无功补偿装置。
4、10kV线路无功补偿
由于配电网中大量的无功沿线传输使得配电网网损居高不下，因此在10kV线路上加装无功功率补偿装置，减少无功电流在配网中流动，以提高功率因数，降低损耗，这种补偿方式具有投资小、回收快、补偿效率高、便于管理和维护等优点，适合于功率因数低且线路负荷重距离长的配电线路。
4.1 10kV线路补偿原则
（1）补偿点宜少。可减少维护费用。
（2）控制方式从简。采用固定补偿和动态补偿相结合的方式，固定补偿补线路的无功基荷，“固补+动补”补线路的无功峰荷，根据线路功率因数进行动态调节。
（3）补偿容量不宜过大。过补偿可能出现末端电压“翘辫子”或电网谐振等危害。
（4）接线宜简单。最好每相只配置一台电容器装置，以降低整套补偿设备的故障率。
（5）保护方式简化。分别用熔丝和氧化锌避雷器分别作为过流保护和过电压保护，其熔断器的额定电流按电容器组额定电流的1.43～1.55倍选取。
4.2 安装点选择及容量配比
4.2.1安装点选择
10kV线路无功补偿装置安装地点的选择应符合无功就地平衡的原则，尽可能减少主干线上的无功电流为目标，将线路的无功潮流降到较小的程度。
架设无功负荷沿线路均匀布置，不同电容器组最佳装设位置的计算公式如下：Li=（2i/2n+1）L式中，L为线路长度，n为电容器组数，Li为第i组电容器的安装位置，i=1……n。当为1个点时，安装点为靠电源端2/3处。
4.2.2容量配比
主要是以提高配网功率因数为目的，使配网线路功率因数达到0.9及以上的要求。
补偿容量：Q=P（tanφ1-tanφ2），Q为所需无功补偿容量，P为平均有功负荷，tanφ1为补偿前功率因数角正切值，tanφ2为补偿后功率因数角正切值。
结束语
随着各油田开发的不断深入，为响应国家节能降耗的号召，油田配电网的节能降耗显得尤为重要，无功补偿是一种有效节能降耗措施，在油田配电网的节能改造过程中，要统筹考虑，统一规划，要遵循“分级补偿、就地平衡”的原则。结合油田的特点，采用高压与低压补偿相结合，集中于分散补偿相结合的原则，推荐采用油田10kV线路无功补偿装置，对节能降耗具有重要的意义。
参考文献：
[1]黄宝霞.中压配电网无功补偿方法研究及实现.南京理工大学.2004
[2]刘乾.低压配电网无功补偿方法研究及实现.南京理工大学.2003
[3]黄琼.10kV线路杆上无功补偿优化研究.北京：中国农业大学.2003
论文作者:孙厚财
论文发表刊物:《基层建设》2015年25期供稿
论文发表时间:2016/3/22
标签：油田论文; 线路论文; 功率因数论文; 电容器论文; 低压论文; 功率论文; 方式论文; 《基层建设》2015年25期供稿论文;