油田电气节能方案..docx

油田电气节能方案1、引言 电能是油田生产的重要动力，随着油田油气勘探开发的深入，用电量将不断增大，减少电能在生产输送、分配及利用中的耗费，提高电能的利用效率，对于保证油田正常生产，提高油田经济效益有着十分重要的意义。 目前，我国油田大部分采油厂已进入开发后期，综合含水都己达到80％以上，部分油田已超过90％。随着含水率的上升，采出总液量不断增加，能耗迅速增长。由于油田电网的接线方式多采用干线式或放射式1、引言 电能是油田生产的重要动力，随着油田油气勘探开发的深入，用电量将不断增大，减少电能在生产输送、分配及利用中的耗费，提高电能的利用效率，对于保证油田正常生产，提高油田经济效益有着十分重要的意义。目前，我国油田大部分采油厂已进入开发后期，综合含水都己达到80％以上，部分油田已超过90％。随着含水率的上升，采出总液量不断增加，能耗迅速增长。由于油田电网的接线方式多采用干线式或放射式．特点是结构简单，设备费用少，运行方便，但问题在于线路较长时，线路末端电压偏低，致使抽油机（异步电动机）不能在额定电压下运行，无法获得最佳效率，使得电动机转差增大，绕组温度升高，加速绝缘老化，影响电动机寿命，电压降低还使得电网功率损耗显著增加加大。同时，油田电网主要负荷是作为抽油机原动机使用的异步电动机，属感性负荷，运行时需从系统吸收无功功率，使供电设备及线路的能量和电压损失加大。根据实地调研，约有40％左右的电力用于机械采油，抽油机单井负荷变化幅度大、变化频率高，功率因数在一个冲程中可由0.1变至0.9，造成负荷接入点的电压波动较大。现场调研同时发现，在油区未配置就地无功补偿措施。当然，这种负荷的无功补偿难度极大。采用常规的并联电容器是不能满足抽油机负荷特性的，不是欠补偿就是过补偿。而采用交流接触器控制电容器投切的补偿模式虽然可改善固定静电电容器的补偿方式，但依然不能很好适应抽油机交变负荷的特性，补偿效果不理想。油区内油井酉己电变压器有以下几种模式：一台变压器带一口井、带两口抽油井、带多口井的情况，变压器到油井馈线长度一般小于20 m。一般而言，抽油机配套电动机最小10 kW，最大55 kW等各种规格，电动机基本更换为节能电动机。注水站普遍采用变频器对注水泵供电方式，压缩机部分采用变频器供电，部分采用软起动方式以便实现节能和限制起动电流的双重效果。由上述情况看，油田在地面电气部分的节能降耗具有很大潜力。2、典型油区现场调研某油区电网经由35kV变电站降压至6 kV送至各配电变压器，6 kV配电线路共5条，长度约33 km，变压器59台，总装机容量约8 780kVA。配电变压器降压至400 v，就近给油井抽油机、压缩机、注水泵、集输泵等负荷供电，实际用电负荷总容量约2 000 kVA，年耗电量1 500万kW.h。对油区若干典型负荷的重要测点进行了测量，以下是测量数据和相应分析。2.1 注水泵变频器输入侧对注水站某注水泵的电能情况进行了测试，该泵电动机由变频器供电。分别在变频器输入侧和输出侧对电压、电流、功率因数、有功和无功功率等信号进行了测量。线电压波形有轻微平顶，含有少量5次（3.12％）、7次（2.31％）谐波，峰值因数为1.4。电流为马鞍形波形，是典型的6脉动整流电路产生的波形。由电流谐波在系统输入阻抗上的谐波压降使得电压中也含有同次数的谐波分量，会明显影响到连接到该电源进线的其他用电设备的运行。线电流中含有5（37.6％）、7（19.2％1、11（10.1％）、13、17、19、23、25等次谐波，谐波非常丰富。电流波形的峰值因数为l.8，严重畸变。输入变频器的总视在功率为51.2 kVA，有功功率为36.1 kW，无功功率为36.3 kvar。功率因数为0.71。可见，变频器输入功率因数较低，谐波含量大。大量变频器同时运行，对系统的总体能耗有较大影响，主要体现在增加配电线路线损和变压器附加损耗及对其他设各的能耗影响上。2.2 变频器输出侧变频器输出侧即为注水泵电动机的输入侧。图l为变频器输出的线电压、线电流波形。其中基波频率40.8Hz，同时含有极为丰富的谐波成分。输出电压为单极性PWM调制的方波脉冲，具有很高的上升、下降沿，即du/dt极高。若通过电缆线路给电动机类负载供电，不但司能在电动机端形成高幅值的行波反射，导致电动机绝缘老化，损伤，还将显著增大电动机的能耗，大大降低电动机的效率。电压、电流频谱，谐波中含有大量对电动机制动性质、脉动的功率，严重影响了电动机效率，增大了能耗。电流谐波含量非常丰富，波形的峰值因数高达7.2，谐波总畸变率达到90％。这样的电流流经电动机绕组，必然会引起相当比例的、无效的有功损耗。电流谐波的困扰表现的另一个方面是导致电动机的功率因数很低，仅0.26。图1 变频器输出侧线电压、线电流波形分析表明，配置的变频器