時(shí)間:2013-12-06 10:08:40來(lái)源:李小川,李興華,翟龍
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
|
主變?nèi)萘浚╧VA) |
有功負(fù)荷(kW) |
無(wú)功負(fù)荷(kVar) |
補(bǔ)償容量 (kVar) |
電壓(kV) |
功率因數(shù) |
改造前 改造后 |
2×6300 2×6300 |
2×4000 2×4000 |
2×3000 2×3000 |
2×2000 2×(3000~5000) |
9.8~11 10~10.5 |
0.81~0.83 0.95 |
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)。
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