摘要：本文介紹了長慶油田電網(wǎng)主要采用的幾種無功補償方式，基于油田生產(chǎn)過程中的負荷特點，應用MCR型動態(tài)無功補償技術。簡要介紹其基本原理，并對應用效果進行分析。

關鍵詞：磁控電抗器；動態(tài)無功補償；經(jīng)濟效益

1引言

在油田生產(chǎn)過程中需要消耗大量的電能，從原油開采、處理、輸送到水處理、注水過程中異步電動機為主要的動力源。而異步電動機運行產(chǎn)生大量感性無功功率，這部分無功功率會給電網(wǎng)帶來額外負擔，造成輸電線路損耗加大且影響供電質(zhì)量。因此，無功功率補償就成為降低損耗、提高供電質(zhì)量的主要手段之一。

2長慶油田無功補償方式

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

1、不能連續(xù)頻繁投切電容，因為電容有放電時間。

2、投切電容響應速度慢，不能補償動態(tài)無功，即快速變化的負載無法補償。

3、每組電容有級差，連續(xù)補償，功率因數(shù)不會補償?shù)暮芨摺?/p>

4、電容補償?shù)哪芰κ艿较到y(tǒng)電壓的限制，一般在需要補償?shù)臅r候電壓總是比較低的，而此時電容器提供的補償容量卻也隨著電壓的降低而顯著減少，無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動態(tài)無功補償裝置基本原理

MCR型SVC裝置由濾波補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)提供容性無功，并濾除系統(tǒng)諧波電流。MCR負責為系統(tǒng)提供連續(xù)動態(tài)可調(diào)的感性無功，其基本原理見圖1。裝置采用固定電容器配合磁控電抗器的方式，當系統(tǒng)無功過剩時，固定補償電容器發(fā)出的容性無功由電抗器吸收；當缺乏無功時，電抗器容量自動減小，由補償電容提供容性無功。磁控電抗器控制裝置實時測量計算系統(tǒng)有功功率、無功功率、功率因數(shù)和母線電壓，通過調(diào)節(jié)控制柜中晶閘管的導通角，來適時調(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)所需無功容量動態(tài)平衡，實現(xiàn)動態(tài)無功補償效果。使系統(tǒng)在保證母線電壓合格的條件下，無功最小，接線示意圖見圖2。

圖1MCR型SVC基本原理圖

圖2MCR型SVC接線示意圖

4MCR動態(tài)無功補償裝置基本特點

磁控電抗器（MCR）采用直流助磁原理，利用附加直流勵磁磁化鐵心，改變鐵心磁導率，實現(xiàn)電抗值的連續(xù)可調(diào)，其內(nèi)部為全靜態(tài)結(jié)構，無運動部件，工作可靠性高。具有如下特點：

1）高可靠性，可以實現(xiàn)20年的基本面維護運行，大幅降低運行維護費用。

2）快速響應時間，響應速度可以達到10ms。

3）諧波小，對電網(wǎng)無污染

4）無功補償容量無級調(diào)節(jié)，使補償效果達到最佳。

5）低損耗，裝置整體損耗≤2.0%。

5MCR在長慶油田35kV變電站的應用研究

長慶油田山城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)，主要擔負采油五廠沙106區(qū)塊的生產(chǎn)生活供電任務。變電所共有35kV和10kV兩個電壓等級，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，容量均為6300kVA，每段10kV母線設靜止型無功補償電容器組2臺，單臺容量2000kVar。

隨著油田的不斷開發(fā)，山城變有功負荷由投產(chǎn)初的2400kW增長到近8000kW，無功負荷由投產(chǎn)初的480kVar也增長到6000kVar。原有電容器補償出現(xiàn)嚴重不足，功率因數(shù)偏低，只有0.81~0.83。變電所10kV母線電壓波動范圍也較大，在9.8~11kV之間來回波動。另外在使用的過程的中經(jīng)常出現(xiàn)因電容器故障報警跳閘和電容器過熱等問題，影響油田的正常供電，給生產(chǎn)和生活造成不便。

根據(jù)以上存在問題，2013年選用MCR型動態(tài)無功補償裝置對山城變無功補償方式進行改造，拆除原有電容器組，每段安裝濾波補償電容器容量5000kVar，安裝MCR電抗器，容量2000kVar，使補償容量在3000~5000kVar范圍內(nèi)動態(tài)可調(diào)。

表1              變電站改造前后對比表

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

35kV輸電線路年節(jié)約的線損為：

W1=3×（I12-I22）×R×τ

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

I1=P/√3U/cosΦ=8000/35/√3/0.83=159.0A

I2=P/√3U/cosΦ=8000/35/√3/0.95=138.9A

變電站主供線路導線為LGJ-95，線路長度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)計算，改造后輸電線路損耗可減少131.9×104kWh，達到改造前損耗的23.7%，如每度電按0.62元計算，每年可節(jié)約電費81.8萬元，節(jié)能經(jīng)濟效益明顯。

7結(jié)論

經(jīng)分析，該變電站無功補償裝置改為MCR型SVC動態(tài)無功補償裝置后，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，電能傳輸過程中需要消耗大量的損耗，MCR型SVC有很好的推廣應用價值，會給企業(yè)節(jié)能降耗做出巨大的貢獻。