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1、6kV配电线路无功补偿效果分析摘 要：电力系统的电压是衡量电能质量的一项重要指标，而运行电压水平取决于无功功率的平衡。本文针对油田配电网的运行特点，结合我厂09年恢复电容器的相关数据，分析了我厂配电网无功补偿取得的效果和存在的问题，从而为今后我厂电网节能工作更好的开展奠定良好的基础。关键词：无功补偿 功率因数 效果1 无功补偿的原理及意义电网输出的功率包括两部分，一是有功功率，二是无功功率。电流在电感元件中做功时，电流超前于电压90；而电流在电容元件中做功时，电流滞后电压90。在同一线路中，电感电流与电容电流方向相反，互差180，如果在电网中有比例地安装电容元件，使电感电流与电容电流相互抵消，
2、从而缩小电流矢量与电压矢量之间的夹角，以此来提高电能做功的能力，这就是无功补偿的原理。电力系统无功平衡的基本要求是：系统中的无功电源可以发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗，对于油田企业来说，大量动力设备的运转决定了电网需要为之提供大量的无功，这也是导致油田配电线路功率因数过低、电能消耗量大的主要原因。针对这种情况，为了提高我厂配电线路的功率因数，降低电网损耗，电力维修大队09年实施了以变电所为中心，分区逐步对配电线路进行分散无功补偿的节能策略。2 无功补偿的实施及效果分析2.1 恢复无功补偿电容器前概况2008年11月对20座(不含杏六临时变)变电所功率因数计
3、算统计, 详见表1。从表1可以看出，在166条运行线路中，功率因数在0.9以上的有25条，占运行线路的15.06%；0.9-0.8间的有44条，占运行线路的26.51%；0.8-0.7间的有28条，占运行线路的16.87%；0.7-0.6间的有34条，占运行线路的20.48%；0.6以下的有35条，占运行线路的21.08%。根据统计分析，我厂配电线路的功率因数普遍较低，同时也可表明我厂配电线路节能降耗潜力巨大。09年我大队计划以变电所为中心，分区进行恢复电容器工作，在电容器恢复前严格按照标准对电容器进行绝缘电阻测试，对不满足要求的电容器进行拆除或者更换，以保障恢复电容器的效果。电容器投前变电所
4、功率因数情况（表1）序号变电所名称0.9以上0.9-0.80.8-0.70.7-0.60.6以下运行条数1杏一54020112杏二74000113杏三8100094杏七33待添加的隐藏文字内容310075杏八5301096杏九4230097杏十84010138互助36110119杏十二631001010杏十六22101611杏十七72000912聚杏十八61000713杏十八53000814杏十九15110815杏二十1000001016碧湖60010717杏二十一32111818杏二十二90000919杏二十三730001020杏二十四411107合计109491092179占百分比60.8
5、9 27.37 5.595.031.12 2.1 电容器恢复情况从2008年11月份开始到2009年8月底，按照一矿四矿的顺序，共恢复11座变电所65条出线的471组电容器，恢复无功补偿容量22225kvar。各队恢复电容器情况统计表（表2）序号小队名称恢复电容器（组）容量(kvar)1电工二队17481902电工三队11245753电工四队1859460总计471222252.2.1 补偿前后功率因数对比根据今年8月份的统计数据显示：投入无功补偿的11座变电所（65条线路）的功率因数都有不同程度的提高，无功补偿效果比较明显（如表3）。变电所月功率因数统计表（表3）变电所线路编号双重编号原功率
6、因数3月4月5月6月7月互助变41211互助北一线0.4175 0.9899 0.8838 0.7399 0.8983 0.8869 41213十九互一线0.8298 0.8297 0.8054 0.7962 0.8099 0.8049 41214互助北二线0.0068 0.9191 0.8455 0.7740 0.8377 0.8550 41223互助南三线0.6705 0.7526 0.9585 0.9835 0.9704 0.9644 41224互助南四线0.5746 0.8000 0.7698 0.6449 0.7696 0.7412 杏七注4517杏七湖二线0.8370 0.9734
7、 0.9487 0.8473 0.8588 0.7798 杏十九联41917十九北三线0.7593 0.7071 0.7809 0.8321 0.9223 0.9383 41918十九互一线0.8533 0.8967 0.7510 0.7546 0.7567 0.7662 41919十九互二线0.4943 0.6247 0.6931 0.6925 0.6534 0.6414 41922十九北二线0.8384 0.9487 0.9430 0.9487 0.9601 0.9977 杏十八联41814杏六十八联络0.7303 0.8517 0.8944 0.8253 0.8900 0.8850 41
8、819杏十八北二线0.8575 0.9701 0.9959 0.9991 0.9989 41821杏十八一联络0.8838 0.8437 0.7507 0.7433 0.7877 0.7687 41826杏十八北四线0.8187 0.8931 0.8920 0.8531 0.8389 0.8332 41829杏十八北三线0.6766 0.7962 0.7625 0.8360 0.8225 0.8025 聚杏十八联40814聚十八南二线0.6987 0.9844 0.9747 0.9621 0.9696 0.9526 40815聚十八南三线0.6657 0.8717 0.8727 0.8653
9、0.9744 0.9843 40816聚十八南六线0.8074 0.8858 0.8476 0.8347 0.8334 0.7912 杏一联41174一十九联络0.9686 0.9156 0.8425 0.8484 0.8586 0.8437 41175杏一北一线0.8426 0.8576 0.8052 0.8057 0.8002 0.8229 41778三元乙线1.0000 0.9999 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 41779三元甲线0.9738 0.9769 0.9009 0.9790 0.96690.9746 41180三区中线0.7788 0.9495 0.
10、9151 0.7303 0.7588 0.8384 41181南五甲线0.9314 0.8406 0.7291 0.6480 0.7530 0.7572 41183杏一南三线0.7329 0.9443 0.9115 0.9054 0.8178 0.8881 41184杏2-2中0.8898 0.8977 0.7752 0.7665 0.8061 0.8232 41185杏一南一线0.6991 0.9666 0.9355 0.8989 0.8285 0.8774 41186杏一十八联络0.7173 0.8173 0.7938 0.8073 0.7822 0.7834 41188杏一南二线0.76
11、38 0.8253 0.7357 0.6475 0.6829 0.6923 杏三联4782杏三北联络0.8944 0.9333 0.8944 0.8742 0.8987 0.9097 4784杏三南五线0.5547 0.7593 0.8000 0.8944 0.8840 0.8699 4785杏三西线0.6524 0.7710 0.7071 0.6668 0.7114 0.6842 4786杏三南三线0.6912 0.7593 0.8682 0.7415 0.8282 0.8062 4787杏三东一线0.8244 0.8642 0.8025 0.7442 0.7434 0.7733 4788杏
12、三南一线0.8321 0.8630 0.7936 0.6347 0.6697 0.6678 4789杏三南四线0.6341 0.5861 0.4813 0.5269 0.5984 0.5590 4790杏三东二线0.5547 0.5300 0.4856 0.0712 0.5285 0.5166 4791杏三南二线0.6402 0.5952 0.5351 0.4997 0.5100 0.5039 杏八注4813杏八北二线0.5596 0.6625 0.6745 0.5831 4815杏八二十四联络0.6249 0.8934 0.8300 0.7622 4816杏八北一线0.7932 0.7915
13、 0.8001 0.8081 4818杏八南一线0.6439 0.8532 0.8447 0.8217 4820杏八东一线0.4044 0.9996 0.9967 0.9944 4821杏八南二线0.5442 0.5352 0.6733 0.6554 4824杏八十七联络0.6663 0.6824 0.7973 0.8183 杏二联42174杏二西线0.5596 0.5780 0.7145 0.743442175四区中线0.6249 0.8186 0.8823 0.838442179杏二南一线0.7932 0.6000 0.6202 0.6531 42180杏二北三线0.6439 0.6570
14、 0.6119 0.6327 42181杏二南二线0.4044 0.8000 0.8437 0.8322 42189杏二北一线0.4044 0.3624 0.5241 0.5312 杏二十四42413杏二十四南三线0.5932 0.7875 0.7973 42415杏二十四南五线0.5895 0.8575 0.8843 42417杏二十四、二联络0.4299 0.7071 0.7591 42419杏二十四北一线0.5506 0.6568 0.6039 42420杏二十四北二线0.6909 0.7459 0.7072 杏十七联41714东北干 线0.6783 0.6675 41716杏东中线0.
15、6321 0.5757 41717东干线0.3846 0.6134 41718十七南线0.2873 0.6593 41719东南干 线0.8076 0.8331 41720杏十七南二线0.6178 0.8892 41721杏东南丁线0.3162 0.5241 41722杏东南乙线0.3304 0.2699 41723杏十七西线0.4138 0.9999 2.2.2功率因数运行曲线分析从表3可以看出，各条线路的功率因数在统计时间内都有波动，下面结合杏一变三区中线（41180）、杏七注杏七湖二线（4517）、互助变互助南三线（41223）在无功补偿量一定的前提条件下，37月份功率因数的变化曲线，分
16、析其波动原因：1）由于油田已经进入三元复合驱开采阶段，抽油井钻关、酸化压裂作业频率相对较高，因此线路所带的负荷随时都可能发生变化，而目前我们投入的无功补偿量还不能随负荷调整，所以势必会产生功率因数波动（如杏一变三区中线（41180）功率因数变化曲线所示）。2）目前为止，线路恢复的都是旧电容器，最长投用时间达到六年，已经不能保证其性能的可靠性，一旦线路的某一组或者几组电容器出现击穿或者老化，则会出现类似杏七注杏七湖二线（4517）功率因数持续下降的情况。3）由于抽油机属于转动设备，它在一个周期内，可能是无功源，也可能是无功消耗元件，理论上讲，当线路的抽油机井为无穷多个时，可以认为在任意时候抽油机
17、释放的无功、线路补偿的无功功率和吸收的无功正好相等，而实际情况往往不能达到这点，所以线路总的无功必然会有一定的波动，从而导致线路功率因数也会有一定的波动，但是波动很小（互助变互助南三线（41223）功率因数变换曲线所示）。2.2.3 功率因数和电容补偿量之间的相互关系我们在研究无功补偿量和功率因数变化关系的过程中，计划建立适合我厂6KV配电线路无功补偿计算的数学模型，但是现有两个公式通过现场检验均有较大误差，具体见表4所示。表4中的“理论上需要的无功补偿量”由以下公式计算得出：其中：需要补偿的容量：最大负荷日的平均有功消耗、：补偿前后功率因数由公式可以看出，最大负荷日的平均有功消耗越大，功率因
18、数需要提高的幅度越大，需要补充的无功功率也越多，这个总体趋势和我们实际数据相符，但是无功实际补偿量和理论需求量之间还有很大的差别，经分析可能有以下几点原因：1）上面提到的无功补偿量计算公式只适合一般电网，而对于油田电网则适应性不强。2）油田企业的特殊性决定了其负荷随时都在变化，因此统计数据和实际情况会有一定的偏差。3）补偿的位置不恰当，有可能补偿在功率因数还比较高的点，这样势必会引起无功的长距离传送和有功的进一步消耗，而整体线路的功率因数却没有提高到期望值。变电所无功补偿前后理论容量与实际容量对比表（表4）变电所线路编号双重编号补前补后电流实际补偿无功容量理论上需要补偿无功量互助变41211互
19、助北一线0.41750.989950560254.6655 41213十九互一线0.82980.829720060-0.2591 41214互助北二线0.00680.919130110179.4711 41223互助南三线0.67050.7526130190121.1059 41224互助南四线0.57460.880610185.9925 杏七注4517杏七湖二线0.8370.97344024084.0469 杏十九联41917十九北三线0.75930.70712070-13.0289 41918十九互一线0.85330.896710010060.1230 41919十九互二线0.49430.
20、624790450135.7692 41922十九北二线0.83840.94874024063.7531 杏十八联41814杏六十八联络0.73030.85164012056.0638 41819杏十八北二线0.85750.97011038017.9970 41821杏十八一联络0.88380.84378020-45.3428 41826杏十八北四线0.81870.8931130410126.2343 41829杏十八北三线0.67660.79626019079.9925 聚杏十八联40814聚十八南二线0.69870.984475140265.7402 40815聚十八南三线0.66570.
21、871775230167.3936 40816聚十八南六线0.80740.88588554085.1755 2.2.4 提高功率因数对网损的影响线长L，主导线型号为LJ-120（电阻率为R欧/公里），配变总容量为S，补偿前功率因数为，补偿后功率因数为，月平均用电量为P。则线路的损耗为：当从增大为时，线路的损耗将以的二次方减小，同时功率因数的改变，变压器铜损也会减少，也就是说变压器的变损也会明显减少。因此，提高功率因数能够明显减少线路损耗。无功补偿后的网损降低情况见下表：变电所无功补偿前后网损对比表（表5）出口编号包括线路井数（口）原网损率%原功率因数运行电流现网损率%现功率因数网损降低%412
22、11互助北一线带丙321西315.560.417560.9712.850.8983 2.71杏3J2西13杏3-2西2241214互助北二线带丙321中1612.240.006824.896.210.83776.0341922十九北二线2222.540.838462.01 13.73 0.96018.81东二线1340814聚十八南二线313.340.698724.70 13.310.96960.03杏3J2东（东）1541185杏一南一线118.370.699152.91 8.07 0.82850.3杏2J4东（西）162.2.5 提高功率因数的经济效益分析由于油田6KV电网具有网络庞大、结
23、构复杂、负荷波动频繁等特点，所以无功补偿效益的准确计算难度较大，为了简化计算过程，可以采用无功经济当量算法进行估算。截至到2009年8月，我厂6KV配电线路投入无功补偿量为22225kvar，有功损耗降低粗略计算如下：P1=0.062222524160=512.06104kW.h0.06-6kV线路无功补偿经济当量； 160-（18月）电容器运行天数；24-电容器每天运行时间。按照工业用电价格计算，可以节约电费305.85万元。3 结论2009年，6kV配电网电容器恢复取得了很好的成效，在今后电力维修大队将继续大力推进电网节能方案的实施，通过总结2009年的工作，建议在今后的电容补偿中要注意以
24、下几点：3.1 无功补偿的效果虽较好，但是如果整个油田配电线路都采用分散补偿方式的话，难免会造成故障点多，管理难度大，建议适当采用集中补偿。理论研究表明，随着补偿点的增加，线损减少量幅度逐渐减小，当补偿点大于4点时，线损减少量基本维持在33左右，所以最好一条线路的补偿点数控制在34点。3.2 对现有分散补偿装置加强管理，保证熔断器丢失以及断裂以后能得到及时更换，维持无功补偿容量的稳定。3.3 考虑到电容器的老化问题、线路负荷增加等问题，每年都应该对无功补偿量进行核实，必要时加以调整。3.4 研究变压器防窃电技术，减少由于窃电而引发的网损。参考文献1 李凤婷 油田电网节能降损优化研究 四川大学学报 2008年第40卷6期。2 王国强 对油田供电线路进行高压电容器移相补偿的探讨 中国科技信息2008年第16期3 中华人民共和国能源部 进网作业电工培训教材 1992年版
