摘要：本文介紹了長(zhǎng)慶油田電網(wǎng)主要采用的幾種無(wú)功補(bǔ)償方式，基于油田生產(chǎn)過(guò)程中的負(fù)荷特點(diǎn)，應(yīng)用MCR型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。簡(jiǎn)要介紹其基本原理，并對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：磁控電抗器；動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償；經(jīng)濟(jì)效益

1引言

在油田生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗大量的電能，從原油開(kāi)采、處理、輸送到水處理、注水過(guò)程中異步電動(dòng)機(jī)為主要的動(dòng)力源。而異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生大量感性無(wú)功功率，這部分無(wú)功功率會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)，造成輸電線路損耗加大且影響供電質(zhì)量。因此，無(wú)功功率補(bǔ)償就成為降低損耗、提高供電質(zhì)量的主要手段之一。

2長(zhǎng)慶油田無(wú)功補(bǔ)償方式

目前長(zhǎng)慶油田采用的補(bǔ)償方式有低壓側(cè)就地補(bǔ)償和變電所高壓集中補(bǔ)償。高壓無(wú)功補(bǔ)償方式均采用靜止無(wú)功補(bǔ)償器，分戶內(nèi)柜式和戶外框架式布置，是由投切開(kāi)關(guān)、電抗器和電容器組成，手動(dòng)或自動(dòng)投切電容器組，實(shí)現(xiàn)電壓無(wú)功綜合控制。這種方式有如下缺點(diǎn)：

1、不能連續(xù)頻繁投切電容，因?yàn)殡娙萦蟹烹姇r(shí)間。

2、投切電容響應(yīng)速度慢，不能補(bǔ)償動(dòng)態(tài)無(wú)功，即快速變化的負(fù)載無(wú)法補(bǔ)償。

3、每組電容有級(jí)差，連續(xù)補(bǔ)償，功率因數(shù)不會(huì)補(bǔ)償?shù)暮芨摺?/p>

4、電容補(bǔ)償?shù)哪芰κ艿较到y(tǒng)電壓的限制，一般在需要補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候電壓總是比較低的，而此時(shí)電容器提供的補(bǔ)償容量卻也隨著電壓的降低而顯著減少，無(wú)法有力的提供電力支持。

5、電容投切引起系統(tǒng)沖擊和涌流。

3MCR型SVC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置基本原理

MCR型SVC裝置由濾波補(bǔ)償支路和磁控電抗器（MCR）支路并聯(lián)組成，濾波支路為系統(tǒng)提供容性無(wú)功，并濾除系統(tǒng)諧波電流。MCR負(fù)責(zé)為系統(tǒng)提供連續(xù)動(dòng)態(tài)可調(diào)的感性無(wú)功，其基本原理見(jiàn)圖1。裝置采用固定電容器配合磁控電抗器的方式，當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功過(guò)剩時(shí)，固定補(bǔ)償電容器發(fā)出的容性無(wú)功由電抗器吸收；當(dāng)缺乏無(wú)功時(shí)，電抗器容量自動(dòng)減小，由補(bǔ)償電容提供容性無(wú)功。磁控電抗器控制裝置實(shí)時(shí)測(cè)量計(jì)算系統(tǒng)有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)和母線電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)控制柜中晶閘管的導(dǎo)通角，來(lái)適時(shí)調(diào)節(jié)磁控電抗器的飽和程度，并調(diào)整電抗器的輸出容量，保證系統(tǒng)所需無(wú)功容量動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償效果。使系統(tǒng)在保證母線電壓合格的條件下，無(wú)功最小，接線示意圖見(jiàn)圖2。

圖1MCR型SVC基本原理圖

圖2MCR型SVC接線示意圖

4MCR動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置基本特點(diǎn)

磁控電抗器（MCR）采用直流助磁原理，利用附加直流勵(lì)磁磁化鐵心，改變鐵心磁導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)電抗值的連續(xù)可調(diào)，其內(nèi)部為全靜態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，工作可靠性高。具有如下特點(diǎn)：

1）高可靠性，可以實(shí)現(xiàn)20年的基本面維護(hù)運(yùn)行，大幅降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

2）快速響應(yīng)時(shí)間，響應(yīng)速度可以達(dá)到10ms。

3）諧波小，對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染

4）無(wú)功補(bǔ)償容量無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，使補(bǔ)償效果達(dá)到最佳。

5）低損耗，裝置整體損耗≤2.0%。

5MCR在長(zhǎng)慶油田35kV變電站的應(yīng)用研究

長(zhǎng)慶油田山城35kV變電站位于陜西省定邊縣馮地坑鄉(xiāng)，于2010年7月投產(chǎn)，主要擔(dān)負(fù)采油五廠沙106區(qū)塊的生產(chǎn)生活供電任務(wù)。變電所共有35kV和10kV兩個(gè)電壓等級(jí)，均采用單母線分段接線方式。站內(nèi)有有載調(diào)壓主變壓器2臺(tái)，容量均為6300kVA，每段10kV母線設(shè)靜止型無(wú)功補(bǔ)償電容器組2臺(tái)，單臺(tái)容量2000kVar。

隨著油田的不斷開(kāi)發(fā)，山城變有功負(fù)荷由投產(chǎn)初的2400kW增長(zhǎng)到近8000kW，無(wú)功負(fù)荷由投產(chǎn)初的480kVar也增長(zhǎng)到6000kVar。原有電容器補(bǔ)償出現(xiàn)嚴(yán)重不足，功率因數(shù)偏低，只有0.81~0.83。變電所10kV母線電壓波動(dòng)范圍也較大，在9.8~11kV之間來(lái)回波動(dòng)。另外在使用的過(guò)程的中經(jīng)常出現(xiàn)因電容器故障報(bào)警跳閘和電容器過(guò)熱等問(wèn)題，影響油田的正常供電，給生產(chǎn)和生活造成不便。

根據(jù)以上存在問(wèn)題，2013年選用MCR型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)山城變無(wú)功補(bǔ)償方式進(jìn)行改造，拆除原有電容器組，每段安裝濾波補(bǔ)償電容器容量5000kVar，安裝MCR電抗器，容量2000kVar，使補(bǔ)償容量在3000~5000kVar范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)可調(diào)。

表1              變電站改造前后對(duì)比表

由以上分析可知，工程進(jìn)行改造后，變電站的電壓質(zhì)量和無(wú)功補(bǔ)償狀況得到了極大的改善，電能質(zhì)量大幅提高，給電網(wǎng)的安全運(yùn)行及油田生產(chǎn)生活帶來(lái)了良好的社會(huì)效益。同時(shí)，由于功率因數(shù)的提高，減少了系統(tǒng)的無(wú)功損耗，以下將從節(jié)能降損經(jīng)濟(jì)效益方面進(jìn)行分析。

35kV輸電線路年節(jié)約的線損為：

W1=3×（I12-I22）×R×τ

其中I1為補(bǔ)償前線路電流，I2為補(bǔ)償后線路電流，R為線路電阻，τ為最大負(fù)荷年損耗小時(shí)數(shù)，取8000小時(shí)。

I1=P/√3U/cosΦ=8000/35/√3/0.83=159.0A

I2=P/√3U/cosΦ=8000/35/√3/0.95=138.9A

變電站主供線路導(dǎo)線為L(zhǎng)GJ-95，線路長(zhǎng)度30km，則R=30×0.306=9.18Ω。

W1=3×（1592-138.92）×9.18×8000=131.9×104kWh

改造前輸電線路年損耗為W為:

W1=3×1592×9.18×8000=557.0×104kWh

根據(jù)計(jì)算，改造后輸電線路損耗可減少131.9×104kWh，達(dá)到改造前損耗的23.7%，如每度電按0.62元計(jì)算，每年可節(jié)約電費(fèi)81.8萬(wàn)元，節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益明顯。

7結(jié)論

經(jīng)分析，該變電站無(wú)功補(bǔ)償裝置改為MCR型SVC動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置后，功率因數(shù)得到明顯提高，可減少輸電線路損耗，節(jié)能效果明顯。目前長(zhǎng)慶油田有35kV變電站60多座，35kV輸電線路1300多公里，電能傳輸過(guò)程中需要消耗大量的損耗，MCR型SVC有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值，會(huì)給企業(yè)節(jié)能降耗做出巨大的貢獻(xiàn)。